CM復合地基處理

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1、概述
    杭州鐵路水電段綜合樓位于杭州鐵路新客站南側，框架結構，地面7層，半地下室1層，建筑面積8700m2。根據(jù)工程地質報告，場地地基土質由上至下依次為：填土厚1.6～2.4m； 粉土厚2～2.9m， fk＝135kPa；砂質粉土厚3.6～4.0m，fk＝150kPa；粉砂厚8.4～9.8m， fk＝160kPa，粉土層為中等偏高壓縮性土，其下土層均為中等壓縮性土。原設計采用了預 應力混凝土管樁ф550,240根，樁長11m；ф600,82根，樁長11.5m。由于管樁將穿過較厚的粉土層，即俗稱的“鐵板砂層”，且樁直徑較大，間距較密，因此無論采用何種貫入方法都非常困難。筆者對附近先期施工的鐵路新客站附樓樁基施工情況進行了調查，其地質資料與本工程雷同，采用ф500預應力混凝土管樁靜壓法貫入，結果至地下5m左右粉土層處受阻。此情況足以說明該工程不宜應用管樁基礎。
    2、CM復合地基方案的提出
    (1)本工程若采用天然地基，則基底為粉土層，屬中等偏高壓縮性土，會造成變形較大且不均勻，地基承載力也偏小。采用CM復合地基，正是對這些缺陷的補償。
    (2)CM復合地基的可行性。CM復合地基是由C樁(剛性樁)、M樁(亞剛性樁或柔性樁)、樁間土及褥墊層等四部分組成的，通過交叉布置CM樁及褥墊層,使樁和土共同作用并構成平面及豎向合理的剛度級配梯度，達到理想的協(xié)同工作應力狀態(tài),亦即：其一通過采用長C樁(進入深層良好土層)與短M樁(進入淺層較好的土層)的合理布置，形成三層地基剛度，從而調整地基的剛度分布，以達到有效地控制基礎沉降；其二通過合理確定樁的間距形成土的三維應力狀態(tài)，使土的強度得到大幅度提高和較充分利用;其三通過布置褥墊層使地基與上部結構柔性連接，在水平荷載作用下，可以有效地傳遞垂直荷載。CM復合地基這種剛度的調整，符合天然土層“淺弱深強”的一般規(guī)律和地基應力傳遞特征，補強了深淺部的地基剛度分布，并使之充分利用和提高樁間土的參與作用，有效地加強了地基強度。同時，與單一的樁基礎相比，由于CM復合地基充分發(fā)揮了樁間土作 用，其C樁(剛性樁)的用量較少，且間距較大，而直徑較小，從而使樁間土的擠壓作用大為減弱，在降低了施工難度的同時既減少了工程量，也降低了造價。
    3、CM復合地基的實施
    根據(jù)以上分析和調查提出改用CM復合地基的方案，經(jīng)設計方同意后，并按圖2所示的平面布 置及剖面設計進行實施。C樁采用加厚的ф400預應力混凝土管樁，樁長9m，共167根，M樁采用ф500水泥攪拌樁，樁長5.5m，共178根。褥墊層為厚350mm砂石墊層，其配合比為中砂∶瓜子片∶水＝5∶3∶1。先由北向南進行C樁施工，為減少噪音，采取靜壓貫入法，單樁壓力控制值為:1500～2000kN。M樁施工待C樁施工過半后實施，鉆孔中采取了加壓法，配重量250kg，采用二噴二攪，其水泥含量為300kg／m3，水灰比0.5。實際施工過程表明,進展相當順利。
    4、效果
    (1)動測與靜載試驗:經(jīng)國家海洋局第二海洋研究所動測結論為：所抽檢的18根C樁均為I類完整樁；各樁混凝土強度達到設計要求。經(jīng)浙江大學土木工程測試中心靜載測試結論為：
    CM復合地基荷載板的極限承載力至少可取277.2kPa，此時對應的板頂沉降量為18.04mm，相對于復合地基承載力標準值160kPa(上部結構設計所需的地基承載力)，其安全系數(shù)已高于1.7倍。而且沉降也小于設計允許沉降量50mm。
    (2)工程進度加快，工期縮短:CM復合地基施工中避免了單一樁穿過“鐵板砂層”的技術難題。與附近同類工程管樁樁基施工處理工期約4個月相比，本工程樁基施工為時僅30天，效果非常明顯。
    (3)工程造價大幅度降低:原預應力混凝土管樁基礎的造價為285.73萬元,改用CM復合地基后造價為158萬元，節(jié)約了44.7％。
    5、結束語
    (1)地基與基礎的處理涉及費用較大，正確選擇基礎類型，非常重要。本工程改用CM復合地基，解決了施工難題，保證了工期和質量，且節(jié)約了大量投資，應為較成功的一例。
    (2)單一的樁基礎對土固有承載力的發(fā)揮和利用很低，實際上是一種有效資源的浪費,因此應重視挖掘利用和提高樁間土的作用。
    (3)預制樁基礎遇“鐵板砂層”地基時要慎重，特別是對大口徑、高密度預制樁，不適宜用于此類地基。
    (4)由本工程實踐表明,凡是天然地基無法滿足補償性基礎要求以及對變形控制較為嚴格的工程項目，CM復合地基是一種較好的選擇。