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摘 要:CFG桩复合地基是高速公路软基处理中的一种常用方法,不同型式的CFG桩复合地基其作用机理、加固机理、承载及变形是不同的.笔者结合新乡至长垣高速公路的应用情况以及单桩静载荷试验结果,从实用设计方法、 施工工艺及质量控制措施以及技术经济比较等方面进行了研究,得到了许多可借鉴的数据.试验结果表明,试验桩的Q~S曲线平缓,无明显陡降段;试验桩的极限承载力均为740 kN,设计值为470 kN,满足设计要求.
关键词:CFG桩;静载试验;单桩承载力
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中图分类号:U412.36+6 文献标志码: DOI:10.3969/j.issn.1674-9146.2014.05.055
1 工程概况
新乡至长垣高速公路是济东高速公路的重要组成部分,起自延津县关屯东北1公里处,接已完成初步设计的济东线获嘉至新乡段高速公路,经延津县、滑县,止于滑县与长垣县交界处(于庄西北),新长段高速公路全长约49.12 km,其中延津县34.84 km,滑县14.28 km.
路区主要通过微起伏黄河泛流冲积沉积平原,以平原地貌为主.地势平坦开阔,地表微有起伏,地势由西南向东北倾斜.
试验段工程地质条件从上至下分为二层.Ⅰ层以黄褐色、灰褐色粉细砂为主,局部夹薄层低液限粉土及低液限黏土,一般松散~中密状,该层厚7.0~10.0 m,容许承载力115~130 kPa.工程性质局部较差.Ⅱ层以黄褐色、灰褐色、灰白色细砂为主,夹有粉砂和中砂,局部夹有低液限黏土及低液限粉土,该层顶部埋深7.0~10.0 m,厚30~40 m,该层上部15.0 m左右承载力150~180 kPa,其下承载力200~280 kPa.
2 CFG桩复合地基有关设计参数与施工工艺
2.1 CFG桩复合地基有关设计参数
针对试验段工程地质条件较差、路基填土较高等情况,对该路段采用CFG桩复合地基进行处理.
CFG桩地基设计参数为掺灰量70 kg/m3,强度应≥10 MPa,新标准32.5级普通硅酸盐水泥,碎石粒径≤30 mm,桩径400 mm,正方形进行布置,桩间距1.8 m.单桩极限承载力值要求达到740 kN[1].
路基段CFG桩施工完成并检测合格后,填土施工前加铺碎石垫层和两层土工材料(土工格栅在垫层下部,土工布在垫层上部),为防止土工材料老化, 土工材料的宽度比碎石垫层每侧(横向)要窄10 cm[2].
2.2 CFG桩基施工工艺
利用CFG桩对地基的振密、挤密作用选用振动沉管成桩法.CFG桩施工操作步骤如下:一是桩管垂直对准桩位;二是启动振动桩锤,将桩管振动沉入土中,达到设计深度,使桩管周围的土进行挤密或挤压;三是从桩管上端的投料漏斗加入拌合料,拌合料入孔温度不得低于5 ℃;四是逐步拔桩,边振动边拔管,拔管速度应控制在1.2~1.5 m/min,每拔管50 cm,停止拔管而继续振动,停拔时间10~20 s,直至将管拔出地面;五是关闭机械;六是移位;七是桩顶铺土工格栅;八是填筑30 cm厚碎石垫层并压实,碎石最大粒径≤20 mm.
3 单桩静载荷试验
3.1 单桩静载荷试验结果
试验采用压重平台反力装置.加载装置为一个2 000 kN DYG200-200液压千斤顶和一台YZB63-0.27-1电动油泵.千斤顶行程为200 mm,压力表精度为1.5级,量程100 MPa;百分表连磁性表座4只,6 m的基准梁2根.
采用慢速维持荷载法,即沉降量相对稳定后再加下一级荷载.单桩极限承载力为740 kN,试验要求加载至740 kN[3].
图1~图3分别为103号、137号、208号等桩的单桩静载荷Q~S曲线.
3.2 单桩静载荷试验结果分析
单桩静载荷试验结果汇总见表1.静载试验中103号、137号、208号分别加载到740 kN时,总沉降量在16.1~17.5 mm间,所有试验桩沉降量不大,而且Q~S曲线平缓,无明显陡降段.
三根试验桩的极限承载力均为740 kN,设计值为470 kN,满足设计要求.
4 结论
1)根据新乡至长垣高速公路CFG桩试验结果,试验桩的Q~S曲线平缓,无明显陡降段;试验桩的极限承载力均为740 kN,设计值为470 kN,达到设计要求.
2)该试验段土层情况下的CFG桩,设计参数选择直径400 mm、桩长8~8.5 m是合理的.
参考资料:
[1] 中华人民共和国行业标准. JGJ 79-2002 建筑地基处理技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2] 岩土工程手册编委会.岩土工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1994.
[3] 王冰.基本建设项目竣工决算审计的探讨[J].中国工程咨询,2011(3):52.
(责任编辑 石俊仙)
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粒径分析仪引用文献:
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