CFG 樁對臨近建筑的影響分析與研究

姚立偉

(太原市建筑工程質量檢測站，山西太原 030002)

0 引言

CFG樁是高強度粘結樁的代表，強度介于碎石樁與混凝土樁之間，有著良好的地基處理作用，但是其施工工藝如果處理不當，尤其是加上基坑開挖施工，會對周邊建筑造成一定影響，近幾年來出現(xiàn)過的多起類似事件也說明了這個問題，因此，本文結合理論對CFG樁的影響理論提出了新的看法。

1 分析模型

地基處理與基坑支護有著時空效應，這兩個分項工程存在著密不可分的相互聯(lián)系，使得不同的CFG樁施工工序對周圍環(huán)境有著不同的影響。在一般情況下，施工工序應當是先進行CFG樁施工，然后進行支護，等土體穩(wěn)定一段時間再進行開挖，所以當施工順序變?yōu)橄戎ёo再開挖進行樁基施工時，周邊土體便出現(xiàn)了開裂、位移等不良反應，該反應可以建立模型來進行分析(見圖1)。

根據受力平衡等式得知:

簡化后得知:

其中，Q為楔形體重力;F為楔形體摩擦力;ka為主動土壓力系數(shù);α為土體內摩擦角;H為開挖臨界深度。

根據圖2中臨界開挖深度h1+h2+h3=HC＜H。

其中，h1為基坑開挖深度;h2為空樁長度;h3為樁體強度影響深度(一般取值11 m～21 m)。

圖1 楔形受力模型

圖2 CFG樁影響范圍示意圖

結合以上公式，可以大致推斷出CFG樁施工的影響范圍，對于先開挖地基到標高以上，再進行CFG樁施工的情況，如果開挖深度為6 m，施工距離樁頂標高為1 m，樁長為11 m時，影響范圍為18 m左右。而根據相關規(guī)范可以查詢到H的取值，在工程地質為粉土的情況下，H 的范圍約為4 ×18/19.5 ×0.40.5=5.8 m。

2 工程實例

某磚混結構建筑場地平坦屬于非液化場地，場地類別為Ⅲ類，等級為二級，主要由粉土、粉質粘土組成，地面下水位平均深度為4.26 m，容許承載力為130 kPa，地基處理方法為開挖基土至標高-3.620 m，用三七灰土分層夯實至標高-2.820 m，并做混凝土條形基礎。主體為砌體結構，磚墻承重，設有構造柱。各層樓、屋面板均采用混凝土現(xiàn)澆板，且均設有圈梁。臨近建筑地基處理采用CFG樁基礎，有效樁長為14 m，實際樁長為14.5 m。樁底標高為-20.85 m，頂標高為-6.35 m，第一排CFG樁最近距離為9.44 m，最后一排樁最近距離為67.98 m。采用的施工工序為先開挖原土至CFG樁樁頂標高以上1 m，等完成打樁后再開挖樁頭進行處理以及進行基礎施工，施工完成時間約為11月。磚混建筑與CFG樁位置關系見圖3，圖4。

圖3 磚混建筑與CFG樁位置關系平面圖

CFG樁施工完5個月后，磚混結構建筑的衛(wèi)生間、地面以及局部墻體出現(xiàn)開裂，居民樓的安全性受到影響，西側墻體產生附加沉降，出現(xiàn)剪切裂縫。主體的部分樓板和墻體出現(xiàn)普遍性開裂，其裂縫形態(tài)與走向比較一致(見圖5～圖8)。

根據現(xiàn)場觀測，該裂縫的產生是在CFG樁施工完約5個月之后，伴隨著基坑開挖與樁基施工有一段發(fā)展過程，裂縫的發(fā)展至基坑回填完畢即停止，之后在一次雨后進行觀測中證實，磚混結構建筑在地下水位抬高的情況下，裂縫沒有進一步的發(fā)展。

圖4 磚混建筑與CFG樁位置關系立面圖

圖5 車棚東側墻壁斜向開裂，縫寬10.2 mm

圖6 客廳頂板東側斜向開裂，縫寬0.18 mm

圖7 主樓外側水管下沉，重新鑿孔連接

圖8 散水與主樓連接處開裂，散水向外移動

3 原因分析

地基處理施工順序為先進行支護樁施工，其后開挖地基至樁頂標高以上1 m，再進行CFG樁施工，此時磚混結構建筑與CFG樁施工基坑形成了距離3 m，高差4.45 m的邊坡，在CFG樁施工深度范圍內，土層為粉土與粉質粘土，且位于地下水中，建設場地為非自重濕陷場地，基礎埋深大于濕陷土層厚度。基坑與磚混結構建筑距離與深度比例約為1∶1，先開挖原土，后進行CFG樁施工的施工順序使得富康家園西側形成了邊坡，同時CFG樁基施工在提鉆時產生吸力擾動了深層土體，使土的粘聚力和內摩擦力降低，對磚混結構建筑下方的土層產生了擾動影響。

CFG樁施工完成的時間大約是在11月，由于冬季氣溫影響，地下水結冰，因此土體雖然由于CFG樁施工受到擠密影響造成了土體結構破壞，但是由于土體粘聚力和內摩擦角并未變化，因此土體單元并未重新排列。直至第二年5月，地下水消融，土體單元在地下水的影響下，粘聚力下降，加上承載力以及側向主動土壓力變形的作用，開始重新排列，造成附加沉降，使得局部地基承載力下降，使得磚混結構建筑出現(xiàn)剪切裂縫。

根據楔形受力模型分析，基坑開挖6 m，施工時工作面與樁頂距離為1 m，樁長14.5 m，其影響半徑可以達到21.5 m左右，而磚混結構建筑距離第一排CFG樁只有9.44 m，在CFG樁施工影響范圍以內，因此在施工時必須注意施工順序，并做好邊坡支護以減小對周邊建筑的影響。當存在地下水時，止水帷幕應當插入不透水層，并考慮周邊建筑的實際情況制定抽水方案，如果地下水位降低會影響地基承載能力，則應當采取回灌抽水的方式，防止地下水水位下降造成周邊建筑承載力下降，引發(fā)安全事故。

4 結語

通過實例分析可以看出，開挖基坑施工與施工后開挖基坑的順序不同，影響范圍與程度也不同，尤其是當臨近建筑距離與基坑深度相差不大時，基坑施工對周邊建筑的影響更為嚴重，因此施工時更要注重施工順序。同時由于CFG樁機在施工時的提鉆速率也對周邊土體有著不同程度的影響，因此在施工當中一定要注意進行相關培訓，規(guī)范施工人員的現(xiàn)場操作。

［1］丁 震.建筑物緊鄰基坑條件下幾種支護方式的數(shù)值模擬［D］.北京:清華大學，2012.

［2］王新燕.CFG樁基坑內施工對基坑支護穩(wěn)定性影響的研究［D］.石家莊:河北工業(yè)大學，2012.

［3］許巖劍.坑底軟土對基坑整體穩(wěn)定性及變形的影響［D］.衡陽:南華大學，2011.