CFG樁復合地基的設計及其在含卵石粉質黏土地層中的應用效果

任遠

（四川江源工程咨詢有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

目前對軟弱地基處理的方法有很多，長螺旋鉆孔水泥粉煤灰碎石樁（cement flying-ash gravel pile，簡稱“CFG樁”）由于具有施工機械簡單，便于操作，樁體材料來源廣泛，工程造價低，施工快速等優點，在全國各地得到廣泛使用[1]。CFG樁復合地基是通過置換部分地基土，形成地基土和豎向增強體來共同承擔荷載的人工地基。CFG樁復合地基作為一種經典的地基處理方法，主要適用于處理黏性土、粉土、砂土和自重固結已完成的素填土地基[2]。本文以成都市蒲江縣鶴山溪谷項目7#樓為例，介紹CFG樁復合地基的設計及其在含卵石粉質黏土地層中的應用效果。

1 CFG樁研究現狀

趙云輝依托實際案例，詳細介紹CFG樁地基處理計算過程與設計方法，對地基處理方案進行優化，得出提高承載力需要樁長越長越好，樁距越小越好，樁徑越大越好。在滿足安全的前提下，從經濟角度考慮，樁長與樁徑越小越好，樁距越大越經濟[3]。孫威等利用某核電站廠房基礎案例，因抵抗地基液化需要，采用振沖碎石樁進行地基處理，通過調整樁長、樁間距等參數，該地基處理方案既滿足了抗液化需要，也滿足了地基承載力需要[4]；劉伍對某項目CFG樁可能選擇的3個持力層分別計算比對分析，選擇較合適的樁端持力層，根據項目最終沉降觀測成果，滿足了工程建設需要[5]。

2 工程概況

2.1 基本情況

鶴山溪谷項目位于成都市蒲江縣鶴山街道。項目共包括13棟高層建筑、14棟多層建筑、純地下室等。項目7#樓±0.00=517.9m，建筑高度39.25m，設1層地下室，采用筏板基礎，基礎底面標高512.3m。地基采用CFG樁復合地基進行處理后的承載力特征值≥300kPa，壓縮模量需≥23MPa。

2.2 地質條件

據項目7#樓典型鉆孔ZK58鉆探揭露，從上至下依次為人工堆積層素填土層、含卵石粉質黏土層、稍密卵石層、密實卵石層。7#樓典型工程地質剖面見圖1所示。

圖1 7#樓典型地質剖面圖

各巖土層特征自上而下描述如下：

（1）素填土。灰褐色、灰色、黃灰色。主要由卵石、砂土、粉土和黏性土組成。回填時間小于5年，屬新近回填土，欠固結狀態，層厚2.7m。

（2）含卵石粉質黏土。褐黃、棕黃、棕色等，以可塑狀態為主，局部為硬塑狀態。成分以黏性土為主，含卵石、礫石和砂粒等。卵礫石含量約10%～25%，成分主要為花崗巖、砂巖、輝長巖、石英巖等，卵石多為強風化，少數中風化或全風化。卵礫石分選性較差，磨圓度一般，粒徑一般為1～5cm，層厚4.8m。

（3）稍密卵石。黃灰色、灰色、雜色。成分以花崗巖、閃長巖為主，其次為石英巖、灰巖、砂巖等，以圓礫和砂土為主要充填物，含少量粉粒和黏粒，上部含泥較重且含較多強風化卵石。顆粒圓狀～次圓狀，磨圓度較好，部分微風化，部分中等～強風化。卵石含量55%～60%左右，一般直徑4～8cm。揭示層厚1.7m，以層狀、透鏡體狀分布于場地內大部分地段。N120 修正后擊數一般為4.0～7.0擊，平均擊數為5.6擊[6]。

（4）密實卵石。黃灰色、灰色、雜色。成分以花崗巖、閃長巖為主，其次為石英巖、灰巖、砂巖等，以圓礫和砂土為主要充填物，含少量粉粒和黏粒，上部含泥較重且含較多強風化卵石。顆粒圓狀～次圓狀，磨圓度較好，部分微風化，部分中等～強風化。卵石含量＞70%，一般直徑10～20cm，含較多漂石。揭示厚度3.9m。N120修正后擊數一般為10.0～20.0擊，平均擊數為15.6擊[6]。

場地位于成都市蒲江河右岸，受蒲江河影響較大，勘察期間河水水位510.5m。場地地下水位平均高程511.12m，場地地下水位年變化幅度2～3m。場地地基巖土體物理力學參數如表1所示。

表1 7#樓場地地層物理力學參數

2.3 地基分析

該7#樓基礎底面為含卵石粉質黏土地層，含卵石粉質黏土承載力特征值180kPa。地基承載力不滿足設計要求。擬采用CFG樁復合地基技術進行處理，采用長螺旋鉆中心壓灌成樁的方式。

3 CFG樁復合地基設計

依據結構設計資料，7#樓筏板基礎埋深4.7m，基礎寬度43.6m，基礎長度20m，平均地基壓力270kPa，最大地基壓力350kPa。根據地勘資料，選取7#樓最不利鉆孔ZK58做為代表鉆孔進行計算。

3.1 單樁豎向承載力特征值

根據設計承載力要求及代表鉆孔地層情況，選取樁徑為500mm，樁長5m，樁端土地基承載力折減系數α取1.0。采用下式進行計算：

經計算并結合地區經驗，單樁豎向承載力特征值Ra取值533.6kN。

3.2 樁體混凝土強度等級

根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）7.1.6條計算公式：

單樁承載力發揮系數λ取0.95，Ra取533.6kN，樁徑500mm。計算結果fcu≥10.332MPa。參照《混凝土結構設計規范》（GB5010-2010）（2015版）[7]樁體混凝土強度等級采用C25。

3.3 樁間距的計算

通過設計基底壓力，采用下式進行反算置換率m，單樁承載力發揮系數βp取0.95，樁間土發揮系數βs取0.8，fsk取含卵石粉質黏土承載力特征值180kPa[7]：

經計算m=0.052，CFG樁正三角布置，樁間距應不小于2.09m。最終確定CFG樁樁間距1.5m，正三角布置，m=0.1，處理后地基承載力特征值387.9kPa。經深寬修正計算后[8]，地基承載力為452.8kPa。理論計算滿足設計需要。

4 CFG樁復合地基應用效果

7#樓CFG樁共計369根，小應變樁身完整性檢測按照檢測數量不應少于總樁數的20%且不應少于10根[8]，該項目共抽檢74根CFG樁。豎向增強體載荷試驗及復合地基靜載荷試驗，依據相關規范[9]均抽取4個樁位進行檢測。檢測結果如下：

（1）樁身完整性低應變檢測法共檢測74根，1根樁應判定為Ⅱ類樁，占總檢測樁數的1.35%；其余73根樁在首波與樁底反射波之間無缺陷反射波，為Ⅰ類樁，占總樁數的98.65%，滿足規范要求[8]。

（2）豎向增強體載荷試驗共檢測4根樁，其Q～S曲線為緩變型，無陡降點，在加載至最大試驗荷載過程中，沉降量未見急劇增加，樁頂總沉降量也未超過規范及設計要求，單樁承載力特征值為539.5kN，大于理論設計值，滿足設計要求。

（3）復合地基靜載荷試驗共檢測4個點位，其Q～S曲線為光滑平緩曲線，無陡降點和比例界限，根據規范[9]取最大試驗荷載的一半作為檢測點的承載力特征值，fspk=300.5kPa，滿足設計要求的300kPa承載力特征值。

5 結束語

總之，針對成都市蒲江縣鶴山溪谷項目7#樓基礎底面含卵石粉質黏土地層，采用CFG樁復合地基技術進行處理，取得較好的工程效果。項目CFG樁施工完工后，低應變樁身完整性檢測、豎向增強體試驗及復合地基載荷試驗的結果表明，處理后復合地基的承載力和變形均滿足規范和項目建設要求。