CFG桩加砂桩复合地基加固设计与施工

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［摘要］cfg桩加砂桩加固软土地基是复合地基综合设计的一项应用技术，对需要较高承载力及要求较小沉降的涵洞及桥台接坡行车道路软土地基采用CFG桩进行加固处理，行车道外采用砂桩进行加固处理，对不需要较高的承载力而要求较小的沉降可以在CFGS桩之间增加砂桩，以进一步降低工程造价，此法可以使构造物满足沉降要求条件下大幅度降低工程造价，供公路涵洞、桥台接坡软土地基处理设计和施工参考。

［关键词］CFG加砂桩复合地基加固设计施工

中图分类号：U655.4 文献标识码：A

1概述

在软土地区修建高速公路经常会遇到涵洞的处理，按公路规范只能算出工后沉降，不能算出复合地基承载力，能满足工后沉降并不意味着复合地基承载力就一定能达到设计要求。公路涵洞一直没有很好解决工后沉降与复合地基承载力的关系。因此本次设计利用涵洞与建筑具有的共性，复合地基承载力采用建筑地基处理技术规范提供设计理论进行设计，工后沉降采用公路软土地基路堤设计与施工技术规范提供设计理论进行设计。

2盖板涵处理方法的选择

沿海地区软土广布，修建公路最大的问题是软土，具有分布广、厚度大的特点，软土含水量高、强度低、低液塑限，往往夹粉粒或砂粒，软土处理方法一般有换填法、超载预压、真空预压，塑料排水板、袋装砂井、粒料桩、深层搅拌、碎石桩、水泥粉煤灰碎石桩（简称CFG桩）。下面以沿海滨海一级公路为例子进行选择处理方法。

本场地软土厚度大，盖板涵要求处理后的复合地基承载力达到180～250kPa，换填处理法可以获得较高的复合地基承载力，但一般适合浅层换填，本场地软土厚度大，不适合，超载预压、真空预压，塑料排水板、袋装砂井造价低廉，但很难获得高的承载力，不适合构造物的基础处理，粒料桩造价低廉，但复合地基承载力有一定的限制，对承载力要求不高的一般构造物或路基是可行的，但本场对复合地基承载力要求较高，单纯的粒料桩较难获得需要的复合地基承载力，而深层搅拌桩虽然可以获得较高的承载力，但需要密集的布桩，且超过10米施工难度成倍增加，且不利于施工，综合对比造价、施工条件、复合地基承载力提高选择CFG最适合软土厚度大的沿海地区设置涵洞及桥台接坡等构造物的地基处理。为了降低造价，CFG桩尝试加入造价低廉的碎石桩。

3场地地质条件及岩土参数

3.1岩土特征

根据地质资料，路线范围内地层岩性主要特征如下：

岩土名称和代号 岩土性质 厚度(m) 特征 备注

杂填土①1 松散、湿 1.5~3.6 粘性土及碎砖块

素填土①2 松散、湿 1.2~2.1 粘性土及碎石

粗砂混淤泥②1 极松~松散 3.5~4.5 淤泥含量30~45%

砾砂混淤泥②2 极松~松散 2.1~3.4 淤泥含量25~35%

淤泥③1 流塑~软塑 3.5~5.7 含少量细砂

淤泥混砂③2 流塑~软塑 4.1~6.3 砂含量25%

粘土混砂④1 硬塑~坚硬 1.5~2.8 砂含量25%

粘土④2 硬塑~坚硬 2.0~3.2 含少量粉粒

褐煤④3 硬塑 0.70～1.5

3.2岩土参数

据勘察报告提供的岩土参数如下：

地层

编号 土层名称 容许承载力[σ0] 抗剪强度（快剪） 天然密度ρ 桩侧极限摩阻力qf 桩端极限阻力qR

kPa c (kPa) （°） g/cm3 kPa kPa

① 杂填土 40 1.65 --

素填土 50 1.68 --

② 粗砂混淤泥 100 0 13 1.75 30 --

砾砂混淤泥 120 15 1.78 40 --

③ 淤泥 40 6 4 1.60 8 --

淤泥混砂 50 4 5 1.65 10 --

粘土混砂 350 49 12.8 2.05 95 6000

粘土 380 71 10.2 2.03 90 6000

褐煤 280 35 8 1.95 75 3500

3.3 特殊路基处理范围

本路基存在的主要软土是松散状的填土及流塑～软塑状的淤泥和淤泥混砂及松散的砂混淤泥，厚度不均匀，8.80～14.7m，标贯1～3击。

3.4 特殊路基处理的目的

软土地基处理的目的是提高地基土的强度、增加路基抗滑稳定性、加速地基在施工期间的沉降、减小工后沉降。

4 复合地基加固设计

道路行车道范围采用能获得较高承载力的CFG桩，慢车道及人行道等荷载小的区段采用一般的碎石桩，桥台接坡行车道采用CFG桩变桩距处理，即离桥台近桩距密一些，远离桥台采用较疏的桩距，慢车道及人行道等荷载小的区段采用一般的碎石桩，效果是既能达到较好的处理效果，又能减少工程造价。

4.1单桩竖向承载力Ra

4.1.1桩长：10～15m，入粘性土或粘性土混砂层0.5～1m

4.1.2桩直径：450mm

4.1.3要求：复合地基承载力：Rps＝180～250kPa，总沉降不于0.2m。

单桩竖向承载力Ra可按公式

Up：桩周长，U＝1.413mLi:第i层土的厚度， Ra：单桩竖向承载力

qi 、qp：桩周第i层土的侧阻力、桩端端阻力特征值

Ap：桩截面积Ap＝0.196

4.2面积置换率m

根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)提供的复合地基承载力Rd k计算公式(9.2.5)

fspk：复合地基承载力特征值,设计采用180～250kPa

Ap：桩的截面积， A＝0.196m2

β：桩间土承载力折减系数，取β＝0.75

fsk：处理后桩间土的承载力特征值，取fsk＝40kPa

Rd k：单桩竖向承载力特征值

m：面积置换率

4.3单桩承担的处理面积Ae

4.4桩布置及桩距

按等边三角形布置，桩中心距离S

，取1.15～1.35m

4.5总桩数n

4.6桩身强度fcu

fcu＝KRa/Ap K为安全系数，取K＝3

R＝4220～5140kPa

4.7稳定系数及工后沉降

CFG桩按稳定及工后沉降进行双控

稳定系数按

其中采用的τi应采用如下公式计算(考虑土的置换率及桩土应力比)

CFG桩工后沉降按式

稳定设计可分两方面，一是施工期间的稳定，二是营运期的稳定，

将涵洞上的自重、土重及上部车辆的静载看作是作用在涵洞基础之上的恒载均匀布于涵顶上，利用理正岩土系列软件软基部份进行设计验正，结果

稳定系数为1.25～1.40，工后沉降小于0.2m 。利用软件反复计算及试验验证最终CFG桩采用450cm的桩径、桩长10～15m，桩距1.25～1.4，砂桩采用450cm的桩径、桩长10～15m，桩距1.25～1.4。

5砂砾垫层

CFG桩复合地基上部经常要设置一层厚500cm的砂砾垫层，可以起到排水和褥垫的双重作用。排水的作用体现在：软土地区的桩间软土在填土的作用下沿着砂桩往上传输到达砂砾垫层，通过砂垫层将水排走，使桩间软土固结，提高强度。上部传来的荷载首先通过砂砾垫层再传至桩与土，褥垫层使桩间土承担较大的沉降变形而有利于桩间土的充分发挥，使桩同发挥作用，有效提高复合地基承载力。

6施工技术

6.1 施工顺序

桩位按等边三角形进行布置，其施工顺序为首先施工第一排桩(砂桩)，后施工CFG桩的单数，最后才施工CFG桩的偶数，即隔桩跳打。第一排桩(砂桩)直接成孔，CFG桩需预先引孔再施打，从中间向两边施工。如图1

6.2施工工艺流程

施工可按图2流程进行

图2

6.3材料及配比

6.3.1碎石：砾径为20～40mm，表观密度为1.42t/m3，杂质含量小于5%

6.3.2石屑：砾径为3～15mm，松散密度为1.49t/m3，杂质含量小于5%

6.3.3粉煤灰：利用Ⅱ级粉煤灰

6.4.4水泥：用P.O42.5普通硅酸盐水泥，新鲜无结块

6.5.5混合料配合比：根据软土地基场地的土质特性及处理后要求达到的复合地基承载力而定。水泥、粉煤灰、碎石拌合料按抗压强度C10低强度等级素混凝土进行配比，堆积密度大于2050kg/m3。掺加最优石屑率（石屑质量与碎石和石屑总质量之比）约为23%左右情况下，当W/C(水与水泥用量之比)为1.00～1.45，F/C(粉煤灰与水泥重量之比)为1.00～1.60，碎石：石屑：水泥：粉煤灰：水＝1：0.45：0.22：0.30：0.05。混凝土抗压强度约为10.2～15.2MPa。

7结束语

7.1 该技术对深层搅拌桩的深度要求较严时，(比如广佛新干线所在的佛山地区就有规定：当搅拌深度大于11m不能用)不适为一种有效方法。

7.2采用CFG桩与砂桩综合处理软土可以有效降低工程造价及提高桩间土的固结。

7.3 从多次设计计算及施工验证来看，大部分涵洞在设计填土高度不变，复合地基达到180kPa，工后沉降及稳定系数一般都能满足要求，但是个别特别软弱的地段复合地基要达到220kPa才能满足工后沉降及稳定系数要求。遇到工后沉降及复合地基承载力都能满足要求，稳定系数稍低时一般在砂垫层中加一层土工格栅进行调节较好。

7.4该技术特别适合软土地基的涵洞设计，一般地基用于提高承载力的可以不加砂桩。

7.5施工顺序横向一定要从中间往两边，隔排跳打施工方法，桩顶离地面的距离不足1.5m时，桩料应往向50～70cm才能停止投料，上部要用粘性土封顶；桩顶离地面的距离大于1.5m时，桩料可设置70～100cm的保护桩长，上部再用散粒材料封顶。

参考文献：

(1) 黄绍铭、高大钊.软土地基与地下工程（第二版）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2005

(2) 郭庆海.高速公路防止桥头跳车若干措施的应用［J］.海南科学，2005

(3) 沈伟，池跃君，宋二祥.考虑桩、土、垫层协同作用的刚性桩复合地基沉降计算方法［J］.工程力学，2003（2）

(4) 周同和.复合地基变形计算理论方法探讨［J］.建筑科学，2005（1）

(5) Cook R W, Price G,Tarr K.Jacked Piles in Londonclay:Interaction and Group Behavior under Working Conditions［J］.Geotechnique,

1980,30(2),97-136

(6) 任志会.铁路客运专线路桥过渡段处理技术分析［J］山西建筑，2006

(7) 叶国辉.试论路桥过渡段处理技术分析［J］中国科技信息，2005

(8) 折学森.软土地基沉降计算［M］.北京：人民交通出版社，1998

(9《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》(JTG/T D31-02-2013)

(10) 刘利民，杨春林，张建新.柔性桩复合地基沉降的计算［J］.港口工程，1997（1

作者简介：

温庆珍（1967－），女，广西贵港市人，广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院主任工程师，高级工程师，主要从事公路、水运勘察设计工作。