復雜地質條件的CFG樁復合地基設計與施工要點

【摘 要】本文通過具體實例，介紹了復雜地質條件下，樁端持力層層面起伏較大， CFG樁復合地基處理設計及施工的要點。

【關鍵詞】復雜地質條件；地層；CFG樁；設計施工；樁端持力層；承載力

1、工程概況

綠城·百合公寓三期（南區），位于烏魯木齊市河南東路。高層住宅10棟，為地上18層，地下2層，框剪結構，筏板基礎，基礎埋深12.2m。天然地基承載力無法滿足設計要求，須進行地基處理，本著快捷又經濟的原則，擬采用CFG樁復合地基處理方法，處理后地基工程特性指標：fspk=400kPa E0=25MPa。

2、工程地質與水文地質條件

基底以下的地層為：○1粉土：厚度0～20m，黃褐色，稍濕～濕，稍密～中密，fak=180kPa，Es=10MPa。○2角礫：厚度0～10.6m，黃褐色，濕，中密～密實，fak=300kPa，E0=30MPa。○3基巖：層頂高程為742.28～760.08m，基巖面起伏較大，為西高東低，最大高差約17.8m，以泥巖為主，局部為砂巖。上部約1.0m為強風化基巖，風化呈碎粒狀～碎塊狀fak=300kPa，E0=30MPa。

地下水靜止水位在設計基底標高下11～13m（754～756m），含水層主要為角礫層。

3、CFG樁復合地基處理設計

3.1 設計參數

（1） CFG樁采用正方形布置，布樁范圍為基礎范圍內，樁徑600mm，樁間距1800mm，有效樁長5～22m，樁端持力層為角礫或基巖，實際樁長可根據持力層埋深的不同進行相應調整。

（2） CFG樁樁身采用C25混凝土，混凝土坍落度180～220mm，充盈系數1.1～1.3；混凝土中的水泥采用普通硅酸鹽水泥。

（3） 褥墊層厚度0.4m，滿堂鋪設，褥墊層采用天然級配碎石土，不含植物殘體、垃圾等雜質，最大粒徑不大于50mm。

3.2 設計要點

擬建10棟高層呈2行5列排布，由西到東分別為第一列1#、10#樓，第二列2#、9#樓，第三列3#、8#樓，第四列4#、7#樓，第五列5#、6#樓。

場地西邊緣部分基底以下粉土厚度較小，基巖埋深較淺，局部在基底標高處可見基巖出露；場地東大部分基底以下粉土厚度大，角礫層或基巖埋深較大。

1#、10#樓位于基底標高部分基巖出露地段，故1#樓西半部分○1軸～○22軸采用天然地基+褥墊層處理，東半部分○22軸～○33軸采用CFG樁復合地基，樁長均為5m。10#樓西半部分○1軸～○18軸采用天然地基+褥墊層處理，東半部分○18軸～○33軸采用CFG樁復合地基，樁長為6～11m。

2#～9#樓均采用CFG樁復合地基，2#樓樁長11～12.5m；3#樓樁長12.5～13m，4#樓樁長11～12m，5#樓樁長13.5～22m，6#樓樁長15～16.5m，7#樓樁長13.5～14.5m，8#樓14～15.5m，9#樓9～16m。

因地質條件復雜，地層起伏較大，根據樁端持力層的變化，CFG樁的樁長差異也比較大。故樁長設計必須與巖土工程勘察剖面圖緊密結合，將建筑范圍內的4～6條剖面圖組合，并將樁端持力層頂面線連接成面，由此可更加清晰的反應出該持力層頂面與基礎底面的關系，能夠更加準確的確定CFG樁長度。

褥墊層厚度的確定：褥墊層厚度偏小，樁對基礎將產生顯著的應力集中，需考慮樁對基礎的沖切，將導致基礎加厚。如果基礎承受水平荷載作用，可能造成樁發生斷裂，且樁間土承載能力不能充分發揮。褥墊層厚度偏大，樁對基礎產生的應力集中小，可不考慮樁對基礎的沖切作用，基礎受水平荷載的作用，不會發生樁的折斷，能夠充分發揮樁間土的承載能力。若褥墊厚度過大，還會導致樁、土應力比等于或接近1。此時樁承擔的荷載太少，實際樁的設置已失去了意義，而且建筑物的變形也大。

考慮到技術上可靠、經濟上合理，褥墊層厚度取0.4m。

因1#、10#樓為半天然地基半CFG樁復合地基，故采用天然地基地段，基底以下設0.4m褥墊層，減小單棟建筑兩種地基的差異沉降。

而2#～9#樓CFG樁樁長差異較大，單樁承擔荷載的能力也相應具有較大差異，故褥墊層厚度取較大值，可稍微減弱樁承載能力的發揮，增加樁間土承載力的發揮。可減小整片場地不均勻沉降，故褥墊層厚度也取0.4m。

4、施工要點

4.1旋挖成孔灌注成樁施工要點：

（1） CFG樁施工工藝采用旋挖成孔水下灌注混凝土工藝。樁端進入角礫層或基巖層不小于1.0m。因樁端持力層起伏大，高差大，在CFG樁旋挖成孔施工時，如樁端未進入持力層或進入持力層的長度不滿足設計要求，則根據現場實際情況進行樁長調整，繼續加大樁長度，直到樁端進入持力層角礫或基巖層1.0m。

（2） 混凝土的坍落度宜為180～220mm。施工中應嚴格控制成樁質量，垂直度偏差≯1.0%；樁位偏差≯150mm。

（3） 下部土體因含水量較大，為避免發生串孔現象，須采用隔樁、隔排跳打，跳打要求及時清除成樁時排出的棄土，避免影響施工進度。

4.2 清土、剔樁頭防斷樁和防擾動樁間土措施

（1） 打樁棄土和預留保護土層可采用人工清除、或機械人工聯合清除方案。全部樁施工完后，挖掘機進入現場與人工聯合清除棄土：清運時不可對設計樁頂標高以下的樁體產生損害，不可擾動樁間土，不可破壞工作面的未施工的樁位。

（2） 成樁樁體硬化后，由人工將預留300mm樁頭剔除，用水準儀嚴格控制剔除后的樁頂標高。

（3） 清土、剔樁頭后禁止對樁間土產生擾動的施工設備（如輪胎式運土車等）在施工場地內通行，防止產生“橡皮土”。

4.3褥墊層的鋪設

（1） 褥墊層鋪設采用靜力壓實法，當基礎底面下樁間土含水量較小時，也可采用動力夯實法，夯填度不大于0.9。

（2） 電梯井、集水坑褥墊層鋪設，坑底面褥墊層的鋪設與基地大面積的褥墊層鋪設方法相同。坑頂面周邊褥墊層鋪設可采用低標號砂漿砌筑支擋后再鋪設褥墊層。坑斜面褥墊層鋪設時，可將斜面改為臺階形，臺階邊緣仍采用低標號砂漿砌筑支擋，臺階上褥墊層的鋪設同基坑褥墊層鋪設。

5、工程檢測

根據《建筑地基處理技術規范》的要求，CFG樁復合地基竣工驗收時，單體建筑物承載力檢驗可采用3根單樁載荷試驗、3點位樁間土載荷試驗檢測，共設置6根工程樁為錨樁。均勻抽取CFG樁總樁數10%的樁進行低應變動力測試，檢測樁身完整性。

靜載荷試驗數據及樁身完整性檢測數據顯示，復合地基承載力、樁身質量及綜合強度均滿足設計要求。

6、結語

本工程設計、施工和檢測成果表明，CFG樁復合地基處理在復雜地質條件下，設計須依據準確的巖土工程勘察報告成果，兩者緊密結合，確定設計參數。現場施工時，可根據現場實際變化情況進行設計調整，在施工工藝上采用旋挖鉆機成孔泵送素砼，施工便于操作，質量便于控制。保證CFG樁的質量，合理的褥墊層厚度，使樁與樁間土強度均得到了充分的發揮，減小了半天然地基半CFG樁復合地基的沉降差異，檢測結果反應該復合地基處理效果較好。

參考文獻：

[1]行業標準《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79-2002） 北京：中華人民共和國住房和城鄉建設部

[2]行業標準《建筑樁基技術規范》（JGJ 94-2008） 北京：中華人民共和國住房和城鄉建設部

[3]閆明禮，張東剛.CFG樁復合地基技術及工程實踐.中國水利水電出版社