改良CFG桩在加固河堤挡墙地基中的应用

吴启红，杨有莲，万世明，谢飞鸿

(成都大学建筑与土木工程学院，四川 成都 610106)

改良CFG桩在加固河堤挡墙地基中的应用

吴启红，杨有莲，万世明，谢飞鸿

(成都大学建筑与土木工程学院，四川 成都 610106)

以某河堤挡墙加固设计为例，根据河堤周边环境及地形地貌，综合考虑多方因素后，对原设计的大尺寸衡重式挡墙方案进行调整，调整后的方案为“挡墙基础(即改良的CFG桩+素混凝土垫层+抗滑底板)+重力式挡墙”的结构形式.工程实践证明，本设计方案具有一定的创新性及实用性.

河堤;挡土墙;CFG桩;改良;加固

0 引言

水泥粉煤灰碎石(Cement Fly-ash Gravel Pile，CFG)桩是由碎石、石屑、砂石和粉煤灰掺适量水泥加水拌和，用各种成桩机械在地基中制成的强度为C5～C30的桩.与桩基相比，由于水泥粉煤灰碎石桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力，其工程造价一般为桩基的1/3～1/2.此外，CFG桩是介于刚性桩和柔性桩之间的一种桩型，与一般的柔性桩复合地基相比，用CFG桩处理的地基具有可使地基承载力大幅度提高并具有很大可调性的优点.当天然地基承载力较低而设计要求的承载力较高时，CFG桩复合地基则比柔性桩复合地基有明显的优势.CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作，故可根据复合地基性状和计算结果进行CFG桩的工程设计［1－3］.

1 工程概况

作为工程对象的隆昌粮食综合物流中心堤防工程为隆昌粮食综合物流中心基础设施工程的一部分.该堤防工程河段北侧河堤1的起始桩号为K0+000 m，设置挡土墙顶标高366.50 m，向东延伸止于桩号K0+368.978 m，设置挡土墙顶标高365.00 m，总长368.978 m.南侧河堤2的起始桩号为K0+000 m，设置挡土墙顶标高366.30 m，向东延伸止于桩号K0+364.010 m，设置挡土墙顶标高365.00 m，总长364.01 m.

该堤防工程的修建是为了保证隆昌粮食综合物流中心工程地段的隆昌河沿岸建(构)筑物的安全，防止其受到河水冲刷和淹没.

2 工程地质条件

2.1 水文特征

隆昌河属长江流域沱江水系支流，河平面呈树枝状，在县域境内的长度为43.5 km，河宽10～20 m，河床断面呈宽缓的“U”字型，由西向东从勘察区流过，无常年流水，河道较为顺直，地表切割不强烈，勘察期间河水深0.30～0.50 m，流速0.20 m/s，具有“时涨时落”的特点.据调查和访问，勘察区隆昌河段丰水期最高洪水位363.32 m.

2.2 地层岩性

4)强风化泥岩.紫红～暗紫色，以黏土矿物为主，含绿泥石团块及少量暗色矿物，薄层状，泥质结构，块状构造，节理裂隙发育，岩体破碎，岩芯呈碎块或土状，岩石质软易碎，厚0.50～3.50 m.

5)中等风化泥岩.紫红～暗紫色，以黏土矿物为主，含绿泥石团块及少量暗色矿物，夹砂质条带，厚层状，泥质结构，块状构造，节理裂隙较发育，岩芯呈柱状，岩体较破碎～较完整，软质岩石，岩石质量指标RQD约为75左右，现场钻探揭示最大厚度为7.90 m，广泛分布于拟建工程场地中.

3 河堤挡墙设计

拟建堤岸工程的支挡结构类型拟采用衡重式挡墙.本工程按20年一遇防洪标准设防(隆昌河50年一遇的洪水位高程为364.70 m).并考虑将拟建河堤顶标高设置于隆昌河最高洪水位线以上，确保河堤的行洪能力及使用安全.具体设计见图1和表1.

图1 衡重式挡墙设计图

表1 设计截面尺寸表

1)图表中尺寸除高程以m计外，其余均以cm计;挡墙砌体为M10砂浆砌MU30青条石.

2)基础置于中风化岩层上，地基承载力要求大于500 kPa，基底嵌岩深度不小于0.5 m.

3)泄水孔为75PVC管，间距2 m，纵横交错排列，最下排高出平常水位0.3 m.

4)墙体泄水孔与墙背填料之间采用400 g/m的土工布保护，尺寸为50×50 cm，达到反滤目的.

5)挡土墙纵向每10 m分段，设置沉降缝，缝宽2 cm，缝内嵌填2×1.5 cm沥青木板止水，沉降缝背部用宽40 cm土工布沿挡墙基础顶面以上全高程设置.

6)墙背回填砂砾石要求干容重大于21.5 kN/m，内摩擦角大于33°，相对密度大于0.70，回填土方压实度大于96%.

4 施工遇到的问题及解决方案

4.1 施工过程中遇到的问题

由于地层原因，挡墙底部应嵌入岩层0.5 m以上，导致挡墙高度较大.所以在施工过程中，桩号K0+060至K0+140段存在2处问题导致无法按原设计方案施工，具体为:

1)拟建河堤的衡重式挡墙范围内存在一处市政下水管道，经过与相关部门协商，无法废除或移位置.

2)拟建河堤的衡重式挡墙的开挖范围内存在一处电线杆，施工时必须保证该电线杆的安全.

4.2 解决方案的提出

经过现场踏勘，并与建设单位、监理单位与施工单位等相关方分析讨论后发现，上述2个问题的关键在于衡重式挡墙尺寸较大(与市政管道位置冲突)，且需要较大的开挖面(与电线杆位置冲突).

据此，解决问题的关键就在于减小挡墙的尺寸和开挖面.设计人员提出2种方案供建设单位和监理单位决策.

1)方案1.下部大直径灌注桩+上部重力式挡墙(见图2).

2)方案2.采用改良CFG桩加固地基土+上部重力式挡墙(见图3、4).

4.3 方案的对比分析

经过建设方与监理方从安全性、可靠性与经济性方面的对比，确定方案2为最终实施方案，主要理由如下:方案1需要施工大直径灌注桩，桩径达1.5 m.此外，上部冠梁同样尺寸较大且配筋较大(由于悬挑部分较大).而方案2通过改良CFG桩加固河堤挡墙地基，在同样的安全性、可靠性前提下，经济性方面具有较大的优势.

图2 方案1简图

图3 方案2剖面图

图4 方案2大样图

4.4 CFG桩施工中需注意的问题

1)方案2简单来说即为“挡墙基础(即CFG桩+素混凝土垫层+抗滑底板)+重力式挡墙”的结构形式.

2)方案2中未设置褥垫层，而采用设置素混凝土垫层和抗滑底板代替是基于提供上部挡墙足够的抗滑力考虑.

3)CFG桩长约4 m(嵌入风化岩0.3 m以上)，施工时桩顶以下3m范围内布置钢筋笼，在桩内形成核心混凝土，此可提高单桩的承载力.同时，钢筋笼伸入抗滑底板内，以加强CFG桩、素混凝土垫层与抗滑底板的连接，从而提高河堤挡墙的整体稳定性.

5 结语

该河堤挡墙工程现已完工1年，根据施工期间和完工后1年内的监测数据显示，该河堤挡墙顶部的位移和沉降值均不大于15 mm，完全达到了工程施工的要求.此表明，本研究所提河堤挡墙工程改进方案是成功的.

［1］张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践［M］.北京:中国水利水电出版社，2001.

［2］张荣堂.复合地基技术在高速公路软基处理中的应用［J］.华侨大学学报(自然科学版)，2004，25(2):165 －168.

［3］王士革.填方路基下长短桩复合地基沉降特性研究［D］.郑州:郑州大学，2010.

［4］沈祥.CFG桩复合地基设计方法与工程实现的研究［D］.武汉:武汉理工大学，2003.

［5］黄宏伟，姚温海，陈昌伟.基础板对水泥土桩加固复合地基应力和沉降的影响［J］.建筑结构，1999，29(12):21－23.

Research of Improved Cement Fly-ash Gravel Pile in Reinforced Foundation of Embankment Counterfort Retaining Wall

WU Qihong，YANG Youlian，WAN Shiming，XIE Feihong
(School of Architecture and Civil Engineering，Chengdu University，Chengdu 610106，China)

The reinforcement design for one embankment counter fort retaining wall is taken as an example.According to the nearby situation，considering many factors comprehensively，the balance weight retaining wall in the original design is adjusted.A new structural style including the foundation of counter fort retaining wall(modified cement fly-ash gravel pile+concrete cushion+anti-sliding plate)+the gravity retaining wall is created，which is proved to be innovative and feasible in practice.

embankment;counterfort retaining wall;cement fly-ash gravel pile;improve;reinforcement

U417.1+1

A

1004－5422(2015)01－0084－03

2015－01－16.

四川省科技厅科研计划(2013JY0119)资助项目.

吴启红(1981—)，男，博士，副教授，从事地质与岩土工程研究.