多元复合地基在工程中的应用
【关键词】石灰桩，深层搅拌桩，复合地基
1 多元桩加固原理
⑴石灰桩加固杂填土机理
石灰桩加固杂填土和软土地基的物理作用主要是挤密作用、置换作用和排水固结作用。其次石灰与桩周土还可发生部分的化学作用。由于挤密和置换作用，桩间土和石灰桩形成的复合地基，其承载力一般可提高天然地基的1.5-2倍。在桩体采用部分渗透性较好的掺合料时，其排水固结作用非常明显，据估算，60%以上的孔隙水压力可消散掉。
⑵CFG桩复合地基加固作用
CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石、砂等加水拌合形成的高强度桩，桩体、桩间土与石灰桩复合地基基础上和褥垫层一起构成复合地基。CFG桩目前在地基处理技术中广泛应用，是较为成熟的技术。
由于每种地基处理方法都有其使用范围和优缺点，可将两种甚至三种桩综合应用于加固软土地基。本文结合鹤壁市某10层综合楼采用CFG桩、石灰桩形成的复合地基加固软土和杂填土实例，对多元复合地基的设计和施工进行研究。
2 多元复合地基设计
⑴建筑特征及地质条件
该建筑物占地面积约1500m2，层高10层，平面形状为L型，地下室1层，框架结构，建筑安全等级为二级。场地地质条件如下：①杂填土，厚3.5—4.5m；②淤泥，厚3.2—5.6m，fak=80kpa，Es=3.5Mpa③粉质粘土，厚1.8—3.2m，fak=155kpa，Es=7.5Mpa④细沙，厚2.2—3.6m，fak=140kpa，Es=11.5Mpa⑤卵石，厚度未揭穿，fak=300kpa，Es=35Mpa。地下水埋深2m左右，细砂层具轻微液化，对基础影响较大。
⑵方案论证
根据设计要求及地质条件，天然地基承载力为80kpa，显然不能满足地承载力240kpa设计要求，必须进行地基处理。如采用沉管灌注桩造价高，且施工振动和噪音对四周紧邻的建筑物产生不良影响；石灰桩可与软土形成复合地基，但承载力提高幅度不大，经充分比较论证，可采用多元复合地基方案，CFG（主桩）桩起主要置换作用，石灰桩（次桩）起辅助作用，CFG桩持力层选择⑤层卵石。
㈠设计参数
多元复合地基主要考虑桩径、桩距、桩长、CFG桩的桩体混凝土标号、褥垫层厚度及材料。复合地基的设计公式：
fspk=m1Ra1/Ap1+ß2m2Ra2/AP2+ß(1-m1-m2)fsk
式中：fspk——复合地基承载力特征值;m1、m2——主桩、次桩的面积置换率0.08和0.128；Ra1、Ra2¬¬¬¬————主桩和次桩的单桩承载力特征值320KN、60KN;Ap1、AP2¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬——主桩、次桩的单桩横截面积；fsk——桩间土承载力特征值，据地质资料取80kpa;ßß2——桩间土、次桩承载力发挥系数0.95、0.92。
通过计算fspk=265kpa>240kpa,满足设计要求。CFG桩数据：桩径400mm，桩长9m，桩间距155*135mm，桩身强度C20，褥垫层30cm。石灰桩配合CFG桩作，桩长6米，桩距同CFG桩。
㈡加固区和下卧层均按分层综合法计算s’=28.45mm；Es=15.35Mpa;ψ=0.385s=ψs’=0.385*22.45=10.81mm
3 多元复合地基的施工
CFG桩施工采用长螺旋管内泵压施工工艺，共成桩545根，灰土桩165根，为控制施工质量，采取了以下措施：
⑴拔管速度:根据以往经验，拔管速度过快是造成缩颈和断桩的主要原因，拔管速度过慢易造成桩端水泥较少，桩顶浮浆过多；本工程将拔管速率控制在1.0—1.5m/s，桩顶以下2米要留振10s，以确保桩端和桩顶的混凝土密实度。
⑵施打顺序：首先进行石灰桩施工，主要目的是形成良好的排水通道，提高一定程度的地基承载力。为防止大面积土体向上隆起和挤断桩的可能性，CFG桩采用隔桩跳打的施工工艺，顺序从中心向外推进。为进一步提高工期，第一遍施工时掺入早强剂。
⑶混合料坍落度：本工程桩身强度为Ｃ15，混凝土坍落度控制在５cm以内，每天做一次混凝土坍落度试验和一组混凝土试块。
⑷桩长控制及垫层：保护桩长可取５０cm，上部再用土封顶。剔除桩头时，应尽量减少对桩体的扰动。垫层采用级配砂石厚度为３０cm，最大粒径不超过３cm。
４复合地基的测试
⑴该工程依据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002规定采用单桩复合地基载荷试验，本工程共测试4组，其实验数据通过区Q-S,S-㏒t曲线整理得到极限荷载值。加固后的复合地基承载力特征值满足设计要求。
⑵对石灰桩和桩间土采用轻便动力触探检测桩身强度和成桩质量，数据表明，桩身质量满足设计要求。桩间土强度也有一定程度提高。
⑶该工程共布置观测点6个，竣工1年后平均沉降值15.6mm,完全满足设计和施工要求。
4 结论
⑴石灰桩、CFG桩充分发挥各自桩型的优点，与桩间土形成复合地基，可以大幅度提高承载力和减少沉降，一般能提高2-4倍，在本区中最高在26层建筑中使用过，取得良好的经济效益。
⑵多元桩可有效降低孔隙水压力，加速土体的固结时间，并能有效消除地基的轻微液化。
⑶多元桩工艺简单，施工方便，造价较低，据推算，本工程较其它桩如CFG桩，粉喷桩等低30-50%，经济效益明显。
参考文献：
[1]建筑地基处理技术规范JGJ79-2002
[2]地基处理技术郑俊杰华中科技大学出版社
