CFG樁在某寫字樓工程地基處理中的應用

趙來斌

（內蒙古城鎮建設水文中心，內蒙古呼和浩特010010）

CFG樁在某寫字樓工程地基處理中的應用

趙來斌*

（內蒙古城鎮建設水文中心，內蒙古呼和浩特010010）

CFG樁具有承載力高、變形小、施工簡單易行和工程造價低的特點，在工程中已得到了越來越廣泛的應用。某寫字樓工程基礎持力層為卵石層和粉砂層，經驗算，天然地基承載力和沉降差、傾斜值等均不能滿足設計要求，最終確定地基采用CFG樁進行處理。主要介紹了該工程中CFG樁復合地基的設計和質量檢驗情況。

地基處理；CFG樁復合地基；載荷試驗；低應變檢測

1　概述

某寫字樓工程位于呼和浩特市賽罕區，南北長60m，東西寬26m，地上20層，地下1層，框架剪力墻結構，筏板基礎。基礎持力層為卵石層和粉砂層，天然地基承載力和沉降差、傾斜值等均不能滿足設計要求，需進行地基加固處理。設計采用鉆孔壓灌CFG樁復合地基方案進行地基處理，要求處理后復合地基承載力特征值不小于400kPa，建筑物最終沉降小于60mm。CFG樁采用長螺旋鉆機成孔，總樁數為582根，樁間距1.45m，樁長11.5m，樁直徑400mm，褥墊層厚度為250mm。本工程采用CFG樁復合地基，充分發揮了CFG樁的高承載力性能和抗變形性能，取得了良好效果，達到了地基處理的預期目的。

2　工程地質條件

本場地為山前沖洪積扇的下部，地層組成為第四系沖洪積層，自上而下分別為雜填土、礫砂、粉土、礫砂、卵石、粉砂和粉質粘土。地層情況簡述如下：

①雜填土：雜色，濕，松散，含少量建筑垃圾，厚度0.8～1.2m。

②礫砂：褐黃色，稍濕—濕，中密—密實，夾有粉土薄層，厚度3.7～7.3m。

③粉土：黃褐色，濕，中密—密實，厚度1.3～1.7m；屬中等壓縮性土。

④礫砂：褐黃色，濕，中密，砂質不純，厚度2.3～4.7m。

⑤卵石：灰褐色，濕，中密，磨圓度和分選性差，粗礫含量占55%，粒徑20～60mm，厚4.0～5.0m。

⑥粉砂：黃褐色，濕—飽和，中密—密實，厚度3.4～6.6m。

⑦粉質粘土：淺黃色，質較純，偶含粉砂，本次勘察未揭穿該層，最大揭露厚度為29m。

3　復合地基設計計算

3.1方案設計

根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79-2002）的有關規定，結合場地地質條件和呼和浩特地區已有的CFG樁設計與施工經驗。對數種布樁方案進行了對比分析，反復計算承載力和沉降。計算結果表明，選取樁間距1.45m、樁徑400mm、凈樁長11.5m的正方形布樁方案較為經濟合理，滿足設計要求。主要計算參數如表1所示。復合地基承載力和沉降具體計算方法和結果如下所述。

3.2承載力驗算

CFG樁復合地基承載力采用下式進行驗算：

式中：fspk——復合地基的承載力特征值，kPa；

fsk——處理后樁間土的承載力特征值，kPa；

Ra——單樁承載力特征值，kPa；

Ap——樁體截面積，m2；

m——面積置換率；

β——樁間土承載力折減系數。

經賦值計算，fspk=430kPa＞400kPa，滿足復合地基承載力設計要求。

表1　主要地層物理力學性質參數表

3.3沉降驗算

目前，工程中一般將復合地基的沉降分為2部分：復合地基加固區壓縮量S1和復合地基加固區下臥土層壓縮量S2，如圖1所示。復合地基的總沉降量S為這2部分壓縮量之和，即：

圖1　復合地基沉降組成示意圖

3.3.1加固區沉降計算

現有的復合地基加固區沉降的計算方法主要有：復合模量法、應力修正法、樁身壓縮法、實體深基礎法和應變修正法等。復合模量法在計算加固區沉降時，需要確定樁身壓縮模量和復合地基置換率，這2個量受人為影響較小，因此計算結果相對比較穩定。應力修正法主要受樁土應力比的影響，而樁土應力比不易確定。樁身壓縮法的計算結果受樁端端承力和樁土應力比的影響較大，由于在實際工程中這2個參數都難以準確確定，因此該法的可操作性不強。諸多工程表明，實體深基礎法的計算結果與實測沉降值有較大差別。應變修正法形式比較簡單，計算思路清晰，但這種方法所需參數較多，難以在工程中推廣。故本工程中加固區沉降采用復合模量法計算。

復合模量法將地基加固中增強體和基體2部分視為一復合土體，采用復合壓縮模量Esp來評價復合土體的壓縮性，并用分層總和法計算S1。

3.3.2下臥層沉降計算

復合地基下臥層壓縮量S2仍采用分層總和法計算，關鍵在于下臥層中附加應力的計算。下臥層土體中附加應力難以精確確定，可采用的近似計算方法主要有應力擴散法、等效實體法、Mindlin-Geddes法和當層法。理論上講，等效實體法和Mindlin-Geddes法更為嚴密，但由于所需參數不易確定且計算比較繁瑣，難以推廣。目前工程中常采用應力擴散法和當層法，應力擴散法計算原理簡單，且已積累了較豐富的工程經驗，因此本工程采用應力擴散法計算下臥層附加應力。

應力擴散法視復合土體為加固墊層，將作用在其上的荷載按一定的擴散角通過復合土體傳遞至下臥層頂面，如圖2所示。求得下臥層頂面荷載后，即可按彈性理論法求得整個下臥層的應力分布。作用在下臥層頂面的荷載采用下式計算：

式中：B——復合地基表面的荷載寬度，m；

D——復合地基表面的荷載長度，m；

h——復合地基加固區厚度，m；

β——應力擴散角。

圖2　應力擴散法計算示意圖

建筑物無相鄰荷載影響，基礎寬度為26m，經計算，地基最終總沉降量S=49.55mm＜60mm，滿足設計要求。

4　質量檢驗

4.1復合地基靜載荷試驗

為了檢驗工程質量，確保工程安全。施工完成后，按照有關規范要求對該場地進行了3個點的復合地基載荷試驗，以評價CFG樁復合地基承載力，試驗結果如表2和圖3所示。

表2　復合地基靜力載荷試驗結果表

圖3　復合地基靜載試驗p-s曲線

從圖3可以看出，復合地基靜力載荷試驗曲線屬于漸進型的光滑曲線，不存在陡降點。取s/b=0.01（b為方形壓板的寬度，b=1.45m）對應的荷載，其值均超過最大加荷量的一半，因此取最大加荷量的一半作為CFG樁復合地基承載力值，即CFG樁復合地基承載力特征值均大于400kPa，滿足設計要求。

4.2低應變樁身完整性檢測

本工程還采用低應變對場地內59根CFG樁的樁身完整性進行了檢測，檢測比例為10%。所測的59根CFG樁均屬于完整樁或基本完整樁，沒有影響正常使用的樁。

5　結束語

CFG樁具有適用范圍廣、承載力高、變形小、施工簡單易行和工程造價相對較低的特點，因此近來在各類工程中已得到廣泛應用，設計理論與施工技術日趨成熟，同時也取得了顯著的社會效益和經濟效益。從復合地基靜力載荷試驗結果數據看，本工程采用CFG樁復合地基使地基的承載力得到大幅度的提高，地基變形得以降低和控制，達到了預期的地基處理目的。

［1］GB50007-2002建筑地基基礎設計規范［S］.

［2］JGJ 79-2002建筑地基處理技術規范［S］.

［3］JGJ94-2008建筑樁基技術規范［S］.

TU443

B

1004-5716（2016）05-0005-03

2016-01-19

2016-01-20

趙來斌（1975-），男（漢族），內蒙古呼和浩特人，高級工程師，現從事巖土工程領域工作。