水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基是由水泥、粉煤灰、碎石等混合料加水拌合在土中灌注形成竖向增强体的复合地基。

 

　　水泥粉煤灰碎石桩复合地基适用于处理黏性土、粉土、砂土和自重固结已完成的素填土地基，对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。

 

　　由于水泥粉煤灰碎石桩具有施工方法简单、易于操作、工期短、造价低廉的特点，因此在乙类建筑和甲类建筑的地基处理中得到广泛应用。

 

　　然而，在水泥粉煤灰碎石桩复合地基设计时，不应全部根据勘察报告的建议进行水泥粉煤灰碎石桩复合地基设计，否则会出现严重的错误。

 

　　2工程实例

 

　　2.1基本情况

 

　　2.1.1工程概况

 

　　拟建河北省保定市某社区16#楼，长54.0m，宽20.4m，地上33层，地下2层，剪力墙结构、筏板基础。设计等级甲级，±0.00相对于勘察报告19.20m，基底标高-7.80m，复合地基承载力特征值550kPa，荷载效应准永久组合值530kPa。建筑物满足沉降要求，平均沉降量不大于80mm，建筑物整体倾斜满足小于0.0025。

 

　　2.1.2地层特征

 

　　①杂填土：杂色，稍湿-湿，松散，以建筑垃圾为主，层厚3.0-11.0m；②细砂：灰黄色，稍湿，稍密-中密，层厚0.0-1.1m；③粉质粘土：褐黄色，软塑-可塑，层厚0.0-1.2m；④粉土：黄褐色，稍湿-湿，中密-密实，层厚0.0-1.4m；⑤细砂：灰白色，湿，稍密，层厚2.8-6.0m；⑥粉质粘土：褐黄色，可塑-硬塑，层厚1.4-1.9m；⑦中砂：灰色，湿，中密，层厚4.5-5.2m；⑧粉质粘土：褐黄色，可塑-硬塑，层厚1.4-1.6m；⑨粉土：褐黄色，湿，中密-密实，层厚4.1-4.3m；⑩粉质粘土：褐色，可塑-硬塑，层厚2.0-2.5m；{11}中砂：灰色，湿-饱和，中密-密实，层厚3.0-3.2m；{12}粉质粘土：褐色，可塑-硬塑，层厚2.4-2.6m；{13}粉土：褐黄色，饱和，密实，层厚3.2-3.4m；{14}中砂：灰色，饱和，密实，未揭穿，层厚大于3.0m。

 

　　2.1.3设计参数

 

　　基底标高-7.80m，相当勘察报告11.4m，考虑CFG桩200mm厚的褥垫层，有效桩顶标高为-8.18m（包括防水层80mm），相当勘察标高的11.02m。基槽开挖至基础底标高-7.68m（相当勘察标高的11.52m）。

 

　　2.2水泥粉煤灰碎石桩初步设计

 

　　根据勘察报告的建议，桩间土为清除杂填土后分层夯实的1：9灰土层或⑤细砂层，施工桩长：21.8m。桩径取500mm，桩间土承载力特征值取140kPa。

 

　　2.2.1单桩承载力计算

 

　　按《建筑地基处理技术规范》有关规定，单桩承载力按下式计算。Ra=Up*■qsi*Li+qp*Ap（1）

 

　　式中：qp—桩端阻力特征值（kPa）；

 

　　Ap—桩体截面面积0.19635（m2）；

 

　　Up—桩身周长1.5708（m）；

 

　　qsi—桩侧i层土侧摩阻力特征值（kPa）；

 

　　Li—按土层划分的各段桩长（m）。

 

　　2.2.2验算桩体强度

 

　　按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012公式7.1.6-1

 

　　fcu≥4λRa/Ap=4*0.9*850/0.19635=15.58MPa

 

　　按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012公式7.1.6-2

 

　　fcu≥[4λRa/Ap][1+γm（d-0.5）/fspa]=18.87MPa

 

　　式中：fcu——桩体试块标准养护28d的立方体抗压强度平均值（kPa），

 

　　γm——基础底面以上土的加权平均重度（kN/m3），19.6kN/m3；

 

　　d——基础埋置深度（m）8.0m；

 

　　fspa——深度修正后的复合地基承载力特征值（kPa）697.0kPa。

 

　　根据规范要求，甲级建筑桩身强度一般应按提高一个强度等级采用，取桩身混凝土强度等级为C25。

 

　　2.2.3单桩承载力综合值

 

　　根据计算并结合地区经验，单桩承载力特征值综合取值为Ra=850kN。

 

　　2.2.4面积置换率

 

　　采用以下公式进行计算：

 

　　fspk=（λmRa/Ap）+β（1-m）fsk（2）

 

　　式中：fspk—复合地基承载力特征值，取550kPa；

 

　　β—桩间土强度调整系数，取1.0；

 

　　fsk—桩间土承载力特征值，取140kPa；

 

　　Ra-单桩承载力特征值，取850kN；

 

　　λ-单桩承载力发挥系数，取0.9。

 

　　经计算m=（fspk-β*fsk）/（λRa/Ap-β*fsk）=0.89

 

　　当m=8.9%时，按公式（2）式计算：

 

　　fspk=0.089*620/0.1256+0.9*（1-0.089）*140=439+114=553kPa

 

　　参照河北地方标准fspk计算值应折减0.9，则

 

　　fspk=553*0.9=498kPa<550kPa。

 

　　不满足设计要求。

 

　　2.2.5沉降计算

 

　　在复合地基变形计算中，把复合地基沉降量分为两部分：复合地基加固区变形量和加固区下卧层变形量，变形计算采用分层总和法，按下式计算：按理正岩土计算软件计算程序计算，经计算复合地基整体倾斜满足设计要求。但最大沉降量不满足设计要求。

 

　　2.2.6初步设计小结

 

　　由于复合地基承载力特征值和最大沉降量均不能满足设计要求，故勘察报告中所提的处理意见不能指导复合地基的处理设计，应进行调整。

 

　　2.3调整后的水泥粉煤灰碎石桩设计

 

　　2.3.1调整项目

 

　　①桩间土为清除杂填土后分层夯实的1：9灰土层调整为3：7灰土，桩间土承载力特征值取180kPa（须进行载荷试验确定）。②桩体材料调整为C30，混凝土立方体抗压强度取值为30MPa。③桩径（D）调整为D=400mm。④施工桩长调整为25.5m（其中保护桩头0.5m）。

 

　　2.3.2单桩承载力特征值（Ra）

 

　　2.3.3验算桩体强度

 

　　按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012公式7.1.6-1，fcu≥19.78MPa；

 

　　按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012公式7.1.6-2，fcu≥23.94MPa；

 

　　根据规范要求，甲级建筑桩身强度一般应按提高一个强度等级采用，取桩身混凝土强度等级为C30。

 

　　2.3.4单桩承载力特征值

 

　　根据计算并结合地区经验，单桩承载力特征值综合取值为Ra=690kN。

 

　　2.3.5面积置换率（m）

 

　　经计算m=（fspk-β*fsk）/（λRa/Ap-β*fsk）=0.0867

 

　　实际布桩时桩面积置换率取：m=8.7%。当m=8.7%时，按公式（2）计算：fspk=0.087*690/0.12566+0.9*（1-0.087）*180=478+148=626kPa

 

　　按照河北地方标准fspk计算值应折减0.9

 

　　fspk=626*0.9=563kPa>550kPa。

 

　　满足设计要求。

 

　　2.3.6桩的布置原则及间距确定

 

　　根据本工程具体情况，桩原则上在基础范围内布置，采用矩形布置。CFG桩间距为1.2m×1.2m。

 

　　2.3.7沉降计算

 

　　按公式（3），采用理正岩土计算软件计算程序，经计算复合地基沉降量及整体倾斜满足设计要求。

 

　　2.3.8调整后设计小结

 

　　调整后的复合地基承载力特征值和最大沉降量均满足设计要求，可按此进行施工。

 

　　2.3.9其他说明

 

　　褥垫层设计：为保证桩土共同承担上部荷载，桩顶以上铺设200mm厚的碎石褥垫层，铺设范围应宽出素垫层边100mm，夯填度不大于0.90。

 

　　质量要求：①桩的中心偏差：小于0.4倍桩径。②桩孔垂直度允许偏差为：小于1.0%。③成孔直径允许偏差为：-20mm。④桩孔深度允许偏差为：+100mm。⑤施工完成后，进行复合地基静载试验和单桩承载力静载试验，静载试验数量为桩总数的1%，且每个单体工程的复合地基静载试验的数量不少于3个试验点。⑥应进行桩身完整性检测，试验数量不少于桩总数的10%。⑦水泥粉煤灰碎石桩施工前，应选择在代表性的地段试桩，合格后才能进行水泥粉煤灰碎石桩的施工。

 

　　2.4桩体检测

 

　　施工结束28d后，由检测有限公司进行了复合地基静载试验和单桩承载力静载试验，5个桩全部达到设计要求；采用低应变动力试验检测了桩身完整性，未发现断桩现象，全部合格。

 

　　3结语

 

　　本文通过具体实例，阐述了在水泥粉煤灰碎石桩复合地基设计时，不应全部根据勘察报告的建议进行水泥粉煤灰碎石桩复合地基设计，而应根据钻孔所揭露的地层情况以及设计要求的复合地基承载力特征值，具体问题具体分析，优化设计。

 

　　参考文献：

 

　　[1]JGJ79-2012，建筑地基处理技术规范[S].

 

　　[2]河北天璞基础工程有限公司.河北省保定市某社区16#、17#、18#楼岩土工程勘察报告[R].2013，10.

 

　　[3]保定华北工程勘测设计研究院.河北省保定市某社区16#楼水泥粉煤灰碎石桩复合地基设计.2014，2.