高層建筑CFG樁復合地基施工技術分析

王紅利

（安陽市中南建設集團有限公司，河南 安陽 455000）

隨著城市化進程的不斷加快，建筑業得到了極大的發展。當前，城市發展面臨著“人多地少”的困境，土地資源大幅減少，如何最大限度發揮有限土地資源的價值作用成為關鍵。為解決這一矛盾，現代建筑逐步向高層建筑、地下空間發展，為保證地基穩定必須合理選擇地基處理技術。CFG樁是由水泥、粉煤灰等材料拌合而成的一種新型高強度樁。將其用于高層建筑地基施工，可有效加強地基強度，降低工程成本，在地基處理方面取得了良好的效果。

1 CFG樁復合地基加固機理

CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，通過成樁機將碎石、粉煤灰等材料攪拌加工形成的一種高強度樁。通過與樁間土的相互作用，可形成一種新型復合地基處理技術。目前，在砂土、粉土、淤泥質土等多種地基內均可采用這種地基處理技術。在加固地基中，CFG樁的作用機理主要體現在樁體作用、褥墊層作用、擠密作用和排水作用等方面，具體如下：1）樁體作用。CFG樁內的材料經一系列反應后，將生產鋁酸鈣水化物等，此類化合物不溶于水，可向碎石間孔隙內不斷填充，交織成空間網狀體系，此時，相比樁間抗剪強度，樁體相對較高，隨地基沉降變形，基礎附加應力將向樁體上逐步集中，樁間土分擔變小，在樁體置換作用下，將大大提升地基承載力。2）褥墊層作用。荷載作用下，相比樁間土，樁體壓縮變形小，褥墊層的設置，可樁間土和基礎底面接觸，充分發揮樁間土的承載力，從而滿足樁土共同承擔荷載的效果。3）擠密作用。于CFG樁而言，樁間土具有擠密作用，可提升樁體承載力。一般在粉土、砂土等地基中具有良好的擠密效果。4）排水作用。混合料內的粉煤灰、水泥用量直接決定CFG樁體材料的排水性能，因此，樁體的透水性良好，具有顯著的排水作用。

2 工程概況

某建筑工程地上36層，總高度為104.20m，為剪力墻結構，筏板基礎及柱下獨立基礎；燃氣調壓站、車庫配電室、送風機房和垃圾站為地上1層、開閉所為地上2層。除燃氣調壓站和開閉所以外均有地下車庫為2層，基礎深度約12.00m。總建筑面積214894.21m2，其中地下建筑面積61750.94m2，地上建筑面積153143.27m2，框架/剪力墻結構。

擬建場地地面比較平坦，地面高程39.88m～43.53m。地貌位置屬永定河沖洪積扇的上部，主要是永定河的沖積、洪積物。在鉆探所達50m深度范圍內，場地地層由人工填土層、第四紀沖洪積層組成。本場地勘探深度范圍內地下水為第四系孔隙潛水，地下水主要含水層為(6)層細砂和(7)層卵石，均屬強透水性土層。地下水主要受大氣降水及側向徑流補給。根據勘察報告，整個建筑場地潛水靜止水位埋深為30.00m～31.00m之間，即標高12.00m～11.00m之間。根據調查資料地下水位年變幅為2.00m～3.00m。擬建場區近3～5年最高水位標高:據北京市有關地下水觀測資料表明，潛水靜止水位標高在16.00m上下，水位埋深約為26.00m。

3 施工方案確定

由工程地質剖面圖可知主要地基持力層為細砂層(4)，其承載力特征值為250kPa，結構要求基底壓力630～710kPa，天然地基的承載力不能滿足設計要求。

綜合以上工程地質、水文地質條件，并考慮設計要求，選擇CFG樁復合地基處理方案，采用長螺旋鉆機成孔，壓灌混凝土的工藝，槽底預留土50cm。在清除樁間土剔除樁頭后鋪30cm厚中粗砂或石屑褥墊層并夯實，要求褥墊層夯填度≤0.9。

CFG樁施工結束28天后，應進行復合地基靜載試驗。樁身抽取不少于10%的樁進行低應變動力，檢測樁身的完整性。

4 高層建筑CFG樁復合地基施工工藝

1）測放樁位。測量儀器需要定時檢測。根據設計設定的坐標以及高程確定樁位和標高。在確定鉆機位置之前需對樁位進行再次測量，而后經由建設方及相關人員驗收簽字后才可進行鉆孔作業。在鉆孔前還需測量出地面的實際高程以便設計鉆孔深度，以及混凝土灌注的高度。2）鉆機就位。根據打樁順序，鉆機就位調整平穩。檢查垂直度時，施工人員可以從鉆機的正、側面這兩個相互垂直方向來檢查，注意鉆具要垂直，鉆頭的錐尖要對準樁位中心點。開鉆前質檢員對樁位進行復核，并檢查鉆頭直徑及安裝對位質量，注意兩個方面的內容，一是兩側的閥門是否處于關閉自如的狀態，二是在成孔時鉆頭兩邊的閥門是否處于密閉狀態。3）成孔。鉆機就位完成檢測工作后即開啟電機，進行鉆孔作業。鉆孔過程中作業人員需從正面、側面來觀測成孔是否垂直，發現偏斜及時調整，保證鉆孔的垂直。在進行成孔作業時，若非特殊情況不能停止鉆孔，需保證連續作業。成孔達到設計深度后，不進尺空轉2-3min。為保證后續作業順利進行，鉆孔過程中產生的泥土需及時處理。此外需注意的是，在整個施工過程中，相關人員要保證施工原始記錄這一工作做好。4）壓灌混凝土。鉆孔至設計標高后，先提鉆20～30cm開始壓灌混凝土，用泵車先打3～4次混凝土，使鉆桿(導管)中混凝土具有一定的高度。在進行壓灌成樁過程中，邊泵送混凝土邊提拔鉆具，輸送泵每泵一次，鉆具的提升高度需按試樁確定的提升量進行控制。壓灌成樁過程中提鉆與輸送混凝土應自始至終密切配合，鉆具底端出料口不得高于孔內混凝土的液面(一般孔內混凝土面應高于出料口1.0m)，需注意的是，壓灌成樁過程中不能停頓，需要一次性順利灌注。在整個施工階段中，相關施工人員必須對各種記錄表格進行填寫，并確保數據等內容是可靠和準確的。5）移機。灌樁完成后，按照打樁順序，將鉆機移至下一根樁位，重復以上步驟進行下一根樁的施工。當樁機在移動時，要有人員在旁注意和檢查，避免樁機本身和支腿對樁體產生破壞。在樁機移機到下一個樁位施工的時候，為了保證樁位準確，要先以軸線或周圍樁的位置為依據，復核所需施工的樁位。為了保證混凝土地泵的正常使用，每次混凝土泵作業完成后，需要用清水將泵及管道系統進行清洗。6）開挖樁間土。CFG樁成樁兩周后開始開挖樁間土。樁間土開挖采用人工配合小挖機進行。為防止機械碰壞樁頭，開挖前按照設計樁位位置在地面做好標記。樁間土邊開挖邊清理，基底面預留10cm人工清理。開挖過程中，在基坑四周做好排水溝和集水井，及時抽排雨水。7）截樁頭。樁頭截割采用水平切割機截割，邊開挖樁間土邊截割樁頭，以便于及時清理樁頭。截割前按設計樁頂標高做一圈記號，截割時切割機要保持水平，以保證截割后的樁頂面水平。為防止破壞樁的完整性，截割時嚴禁用機械或大錘擊打樁頭。8）檢測、試驗。CFG樁施工完，樁體強度達到設計值后，由檢測單位進行選樁、檢測。具體內容如下：(1)基坑開挖后，應及時檢查樁數、樁位和樁頂外觀質量。(2)進行單樁復合地基靜載試驗以驗證復合地基承載力是否滿足設計要求，保證CFG樁復合地基的可行性。(3)進行單樁抗壓靜載試驗的目的是驗證單樁豎向承載力是否滿足設計要求。(4)檢驗樁身的完整性。9）褥墊層施工。結束上述施工后，可鋪設300mm厚砂石褥墊層，砂石配合比以試驗室配合比為準。褥墊層鋪設范圍為:底板墊層外邊緣外擴300mm。先虛鋪配好的砂石料約320mm，用平板振搗器振實2～3遍，振實后厚度為300mm。

5 結束語

綜上所述，CFG樁復合地基在高層建筑中的應用，可大幅提升地基承載力，有效控制建筑物的沉降變形，且具有良好經濟效益。隨著社會經濟的迅速發展，在城市化進程不斷加快的今天，土地資源愈加珍貴，建筑設計逐步向高層化、大型化發展，開展CFG樁復合地基研究具有重要意義。