CFG樁復合地基處理在新疆某高層的應用

趙新平（烏魯木齊市城市測繪院　烏魯木齊　830000）

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CFG樁復合地基處理在新疆某高層的應用

趙新平
（烏魯木齊市城市測繪院烏魯木齊830000）

摘要某高層建筑采用筏板基礎，由于基底以下為粉土，承載力不能滿足設計要求，采用CFG樁復合地基處理，經載荷試驗和沉降觀測，CFG樁復合地基處理后滿足設計要求，建筑物的總沉降和差異沉降均滿足規范要求。

關鍵詞高層建筑CFG樁載荷試驗沉降

1　工程概況

昌吉市某工程建筑面積1.8萬平方米，地上二十五層，地下2層，建筑最高處78.2 m，基礎埋深-12.0 m。結構形式為框剪結構，采用筏板基礎。筏板尺寸為51 m×18 m。標準層面積為720㎡。結構設計要求：復合地基承載力特征值500 kPa，復合地基壓縮模量Es≥25 MPa。

2　工程地質情況

2.1地層剖面

地層剖面見圖1。

2.2相關土層物理力學指標

相關土層物理力學指標見表1。

圖1　地層剖面圖

表1　相關土層物理力學指標表

3　地基處理方案選擇及CFG樁地基設計

3.1地基處理方案選擇

根據建設單位提供的巖土工程勘察報告，如采用天然地基，本工程基底位于②粉土層，其承載力及沉降不滿足結構設計要求，必須進行地基處理。

地基處理方案首先要滿足結構設計要求，其次才考慮經濟因素，本工程要求的地基承載力很高，同時對控制不均勻沉降也有嚴格要求，按照本地區建筑經驗，除樁基礎（樁筏基礎）外，廣泛使用的為CFG樁復合地基處理后能滿足結構設計對承載力和差異沉降的要求。

3.2 CFG樁復合地基設計

3.2.1樁間土承載力確定

基底標高-12.0 m（自然地面以下-10.8 m，室內外高差1.2 m）座于②粉土層，勘察報告提供的地基承載力僅為140 kPa，按JGJ79-2012第7.1.5條及GB/ T50783-2012第5.2.1條并結合地區經驗，將樁間土的地基承載力fsk按天然地基承載力fak=140 kPa設計計算。

3.2.2單樁設計

經過多種樁徑比選，單方混凝土發揮效應及成孔單價、工期綜合因素考慮，采用樁徑d=600 mm，選擇第③層圓礫作為CFG樁復合地基中增強體樁端持力層，樁端進入持力層深度不小于2.0倍樁徑（大于等于1.20 m，設計控制為1.50 m），設計計算時有效樁長≥11.5 m，根據按JGJ79-2012第7.1.5預估單樁極限承載力標準值1 900 kN。

根據以上的設計參數CFG樁單樁極限承載力：Quk=Qsk+Qpk（JGJ94-2008第5.3.5公式計算，其中計算參數取值依據為建設單位提供的審查合格的巖土工程勘察報告）。

經計算，單樁承載力設計值按Ra=Quk÷2=950 kN計算（JGJ94-2008公式5.2.2）。

樁身強度fcu驗算：fcu≥4×0.9×950÷（0.6×0.6× 3.14÷4）=12 084.81 kPa。

設計采用樁體混凝土等級為C20，R28=20 000 kPa＞fcu滿足強度要求，考慮地基土具有弱腐蝕性，實際施工及設計圖紙采用C25混凝土澆筑增強體。

3.2.3復合地基

根據設計計算比選，滿足面積置換率（保證處理后承載力）前提，為便于施工，設計采用1.5 m×1.5 m正方形布樁：

fk=m·Rk/Ap+αβ（1-m）fs，k=550 kPa＞500 kPa

（JGJ79-2012公式7.1.5-2，預留5%安全儲備）。

3.2.4變形驗算

在用分層總和法進行沉降計算主樓沉降。經程序計算，其結果為：最大沉降43.1 mm，滿足設計及規范要求。

3.2.5布樁

根據上述結果，在筏板基礎范圍內采用1.50 m× 1.50 m梅花形布樁（因場地限制，筏板邊與CFG樁復合地基增強體樁心重合，未外擴設置保護增強體），增強體樁端進入第③層圓礫約1.50 m（要求逐樁檢查保證樁端進入持力層深度≥1.20 m及2.0倍樁徑）。

3.2.6施工工藝

本次CFG樁復合地基的施工根據現場條件選用長螺旋鉆孔灌注成樁，商品C25混凝土澆筑。

3.3本次CFG復合地基的材料使用要求

⑴混凝土、混凝土外加劑和摻和料：均由有資質的商品混凝土攪拌站提供，施工前要求提交水泥、緩凝劑、粉煤灰產品合格證及砂子、石子、水泥等檢驗報告，要求達到國家相應標準要求。

⑵長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料灌注成樁施工的混凝土坍落度宜為180～200 mm。

⑶CFG樁復合地基施工過程中，抽樣做混合料試塊，每天每100 m3混凝土至少做一組（3塊）試塊（邊長為150 mm的立方體），標準養護，測定其28 d立方體抗壓強度。

3.4褥墊層

⑴CFG樁復合地基增強體樁施工完成經檢測合格后，方可進行褥墊層施工；

⑵褥墊層材料：天然繼配碎石土，要求最大粒徑小于50 mm。

⑶褥墊層鋪設采用靜力壓實法，夯實后的厚度與虛鋪厚度之比小于0.90。

3.5 CFG樁成樁要求

⑴樁體連續密實，不得有斷樁、縮徑、加砂等缺陷。

⑵復合地基中允許偏差：樁長偏差≤100 mm；垂直度偏差≤1.0%；樁徑偏差±20 mm；樁位≤0.4d（JGJ 79-2012）。

4　 CFG樁檢測

依據國家規范，CFG樁復合地基竣工驗收時應在樁身強度滿足試驗荷載條件時，并宜在施工結束28 d后進行，試驗數量宜為總樁數的0.5～1.0，且每個單體工程的試驗數量不應少于3點；低應變測樁試驗可按總樁數的10%進行樁身完整性檢測。

本CFG樁復合地基施工結束后，由建設單位委托新疆巖土檢測中心對本工程的CFG樁復合地基進行了質量及承載力檢測，共進行了5根單樁靜載荷試驗和49根低應變檢測。結果滿足設計要求。選擇其中兩個典型的載荷試驗曲線見圖2、圖3。

圖2　78#單樁靜載荷曲線

圖3　286#單樁靜載荷曲線

由上述曲線可知：在最大荷載1 900 kN時，單樁沉降量小于25 mm。且完全處于彈性狀態，因此本工程單樁承載力取950 kN有較大的安全系數。

5　沉降觀測結果分析

為保證沉降及沉降差滿足設計要

求，本工程進行了系統的沉降觀測。從底板澆注開始（2013年6月）進行22次沉降觀測直到交付使用，建筑物總體沉降已基本達到穩定（2015年4月），最后兩次的沉降量滿足Δs＜1 mm/100 d。

為詳細分析建筑物沉降隨時間變化的關系，圖4列出了15#點的沉降曲線，其它各點的沉降曲線總體態勢基本一致。

圖4　15#觀測點沉降曲線圖

根據曲線變化斜率將整個沉降曲線劃分為兩段，結構施工段沉降速率大，一般為0.18 mm/d，裝修及安裝期間沉降速率小，一般為0.03 mm/d，基本為結構施工的1/6。

6　結論

本文介紹的是一個新疆較為典型的CFG樁復合地基處理工程，通過對該工程的實測數據的分析，可以得出如下結論：

⑴在昌吉，對承載力要求較高及沉降要求嚴格的工程，采用CFG樁復合地基處理地基土是可行且有效的。

⑵結構施工段沉降速率較大，一般為0.18 mm/ d，裝修及安裝期間沉降速率小，一般為0.03 mm/d，基本為結構施工的1/6，總體沉降可以滿足規范及設計要求。

收稿：2016-04-19

DOI:10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.03.031