CFG復合地基在高層建筑地基處理中的應用

郭尚武（機械工業勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710043）

CFG復合地基在高層建筑地基處理中的應用

郭尚武（機械工業勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710043）

CFG樁是現行《建筑地基處設計規范》的一種地基處理方式，適用于處理粘性土、砂土、及粒徑較小的卵石地基。成樁工藝采用長螺旋鉆孔成孔，管內泵壓混凝土成樁鉆孔到預定標高后，打開管底閥門向關內泵壓混凝土，邊提鉆邊呀混凝土，直至灌至樁頂標高，成樁完成。

CFG；復合地基；承載力

1 工程概況

西安某高層住宅小區，由7棟高層住宅及地下車庫組成，本文僅1#樓地基處理方式進行論述。1#樓地下兩層地上32層，建筑高度96.250米，鋼筋混凝土剪力墻結構，剪力墻抗震等級為一級。基礎采用平板筏基，筏基厚度1.6米，地基基礎設計等級為甲級。

2 工程地質概況

場地土自上而下依次為：

1）雜填土Q42ml①:雜色，松散，主要為磚塊等建筑垃圾層厚0.60~6.80m,層底深度0.60-6.80m.

2）素填土Q42ml②:黃褐色，可塑~堅硬，主要為粉質粘土，夾少量磚塊。該層層厚0.50~3.70m.

3）黃土Q32eol③:黃褐色，堅硬-可塑，稍濕-濕，土質均勻，具輕微濕陷性。蟲孔及針孔狀孔隙發育，含零星鈣質結核，偶見蝸牛殼殘片，該層層厚5.40-11.20m.

4）古土壤Q3lel④:棕紅色,堅硬-可塑，稍濕-飽和，具團粒結構，無濕陷性。蟲孔及針孔狀孔隙較發育。該層層厚1.70-3.80m.

5）姜石層Q3lel④1:淺黃色，堅硬，稍濕-飽和。一般粒徑為1-2cm,最大粒徑為4cm.該層層厚0.10-0.40m.

6）黃土Q2eol⑤:黃褐色，堅硬-可塑，濕-飽和。土質均勻，無濕陷性。可見少量白色鈣質條文，鉆孔揭露厚度0.60-8.70m.

7）中砂Q2al⑥1:灰黃色，中密-密實，飽和，長石及石英為主，分選好，砂質較凈，含少量粗砂顆粒。該層層厚0.80-1.5m.

8）中砂Q2al⑥2;灰黃色，中密-密實，飽和，長石、石英質為主，分選較好，砂質較純凈，含少量粗砂顆粒，該層層厚0.40-3.80m.

9）中砂Q2al⑦;灰黃色，中密-密實，飽和，長石、石英質為主，分選較好，砂質較純凈，含少量細砂顆粒，該層層厚0.70-5.00m.

10）粉質粘土Q2al⑧;灰色，堅硬-可塑，飽和，含少量鈣質結核，可見白色鈣質條紋，局部夾薄層砂礫。該層層厚0.80-18.20m.

11）中砂Q2al⑨;灰色，中密-密實，飽和，長石、石英質為主，分選較好，砂質較純凈，含少量粗砂顆粒，該層層厚0.60-6.10m.

12）粉質粘土Q2al⑩;灰色，密實，飽和，可見白色鈣質條紋，含少量鈣質結核，局部夾薄層中砂。該層層厚3.40-28.80m.

13）中砂Q2al⑩1:灰色，密實，飽和，長石、石英質為主，分選較好，砂質較純凈，含少量細砂顆粒，該層層厚0.40-2.20m.

14）中砂Q2al⑩2:灰色，密實，飽和，長石、石英質為主，分選較好，砂質較純凈，含少量細砂顆粒，該層層厚0.60-7.40m,層底深度50.80-55.20m.層底標高354.22-359.10m.該層僅在個別鉆孔中有揭露。

15）中砂Q2al⑩3:灰色，密實，飽和，長石、石英質為主，分選較好，砂質較純凈，含少量粗砂顆粒，該層層厚0.60-4.00m.

16）中砂Q2al11:灰色，密實，飽和，長石、石英質為主，分選好，砂質較純凈，含少量粗砂顆粒，該層層厚0.60-15.70m.

3 樁的選型

3.1 鋼筋混凝土預應力管樁

因場地內部分區域含中砂Q2al⑥及中砂Q2al⑦層，而這兩層砂層厚度較薄，不能作為持力層，而預應力管樁成樁較困難。

3.2 鋼筋混凝土鉆孔灌注樁

采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，僅在墻下布樁，不能滿足承載力要求，需滿堂布樁，因滿堂布樁造價較高。

3.3 CFG復合地基

《建筑地基處理技術規范》中的CFG樁的樁身材料是由水泥、碎石、石霄或砂加水拌合而成，本文所采用的CFG樁樁身材料為素混凝土。

CFG樁成樁工藝為采用長螺旋鉆孔成孔，鉆到設計標高后打開樁底的閥門，澆筑混凝土，邊提鉆邊澆灌混凝土，直至樁頂設計標高以上500mm處。

這種工藝提鉆與澆筑混凝土同時進行，對于砂層，不致于發生塌孔現象。且成孔過程中不需要泥漿護壁，建筑場地相對干凈一些，造價相對較低，因此決定采用CFG樁。

4 持力層的確定

筏基底面位于第Q3lel④層（古土壤）中，第Q2al⑨層為中砂，樁端阻力較高，但該層在部分區域厚度較薄，不能作為樁端持力層，因此將樁端選在第Q2al⑩層。

5 軸心荷載作用下地基承載力的確定

標準組合時FK=302775KN,筏基底面積A=582M2,筏板厚度1600mm.在軸力作用下，根據《建筑地基基礎設規范》（GB5007-2011）第5.2.2條：

PK=(FK+GK)/A，Gk=582X1.6X25=23680KN

則PK=560KPa

6 樁體強度的確定

根據《建筑地基處理技術規范》第7.1.6條：樁身立方體抗壓強度應滿足下式：

fcu》4λRa/Ap求得：fcu=17.67(N/mm2)，取樁身混凝土強度等級C30.

樁平面布置圖見圖1。

圖1 樁平面布置圖

7 沉降驗算

根據現行《建筑地基基礎設計規范》第7.2.12條：

Espi=ξ.Esi

ξ=fspk/fak得ξ=583/160=3.64其中Espi-第i層復合土層的壓縮模量。

Esi-第i層土的壓縮模量,ξ-復合土層的壓縮模量提高系數。

沉降計算結果如圖2。

圖2 筏板沉降平面圖

筏基沉降均勻，最大沉降量約為16mm左右。

8 復合地基參數的確定

CFG樁直徑采用500mm.樁長24.0米，等邊三角形布樁，樁間距1500mmm,樁端位于第Q2al⑩層即粉質粘土中。

根據及《建筑地基處理技術規范》(JGJ79-2012)第7.1.5.2條:

fspk=λRa/Aa+β(1-m)fsk。

其中：

λ-單樁承載力發揮系數，取0.85.

β-樁間土承載力發揮系數，取0.95.

m-面積置換率，根據《建筑地基處設計規范》第7.1.5條：

面積置換率m=d2/de2,m=0.1008.

Ra=up∑qsilpi+ɑpqpAp

取3#樓鉆孔進行計算.采用鉆孔灌注樁。

Ra=1020KN.

則fspk=0.85X0.1008X1020/0.196+0.95X(1-0.1008)X160

fspk=583KPa.

因高層建筑周邊均為地下車庫，車庫基礎采用獨立基礎加防水板，地基承載力深度修正很少，不予考慮。

9 沉降觀測

該建筑于2015年10月竣工，沉降觀測結果如表1，各觀測點沉降均勻，最大沉降量僅19.3mm,傾斜角也滿足《建筑地基礎設規范》5.3.4條要求。

表1 （單位mmm）沉降觀測結果

10 結語

CFG復合地基造價較低，噪音小，不產生泥漿污染，穿越砂層及卵石層不會造成塌孔及樁身縮徑等現象，且造價低。施工中應控制提管速度，提得快則樁身容易形成縮徑或斷樁，提得慢則混凝土會從頂部溢出。施工中應注意這些問題。

Application of CFG composite foundation in ground treatment of tall Buildings

CFG pile is a kind of foundation treatment method in the current “Technical Code for Treatment Design of Building Foundation”, which is suitable for dealing with cohesive soil, sand and pebble foundation with smaller particle size. Pile technology applicates long augers to drill into the hole, and the tube pumps concrete into the pile. After drilling to a predetermined elevation, the bottom of the pipe is opened to pump the concrete into the pipe. The concrete is drilled until the pile is filled, thus the pile is completed.

CFG; composite foundation; bearing capacity

TB21

B

1003-8965（2017）05-0126-02