CFG樁地基在地基處理中的應(yīng)用

摘 要：文章對(duì)于新型的地基加固技術(shù)中的CFG樁地基進(jìn)行探討，其主要在高層民用建筑中應(yīng)用較為廣泛。地基進(jìn)行加固處理在不能滿足上部結(jié)構(gòu)承載力的地基狀況的高層建筑情況下進(jìn)行，通過(guò)長(zhǎng)螺旋CFG樁以及振動(dòng)沉管CFG樁設(shè)計(jì)處理中需要注意的要點(diǎn)進(jìn)行探討，希望能對(duì)于今后CFG樁地基設(shè)計(jì)和施工具有一定幫助。

關(guān)鍵詞：CFG樁地基；地基處理；注意要點(diǎn)

1 引言

CFG樁是介于剛性樁和柔性樁之間的樁型，主要構(gòu)成包括砂、粉煤灰、石屑、碎石等材料進(jìn)行摻和一定比例的水泥進(jìn)行攪拌而成，也就是所謂的水泥粉煤灰碎石樁。CFG樁本身強(qiáng)度等級(jí)在C5～C20之間，其強(qiáng)度調(diào)節(jié)則是通過(guò)其水泥摻量配合比來(lái)實(shí)現(xiàn)。施工的優(yōu)點(diǎn)則包括施工速度快、承載能力較高、造價(jià)低廉，以及較為容易控制施工質(zhì)量，主要廣泛應(yīng)用于固結(jié)的素填土、粘性土、粉土砂土等類型的地基中，應(yīng)用于高層民用建筑中，但是，需要對(duì)于CFG樁設(shè)計(jì)過(guò)程中的參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，這樣才能很好的保證CFG樁的質(zhì)量[1]。

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，其本身具有很強(qiáng)的多樣性和復(fù)雜性，所以，在實(shí)際工程中出現(xiàn)的問(wèn)題也比較多，這就要求相關(guān)技術(shù)人員能夠有效分析和處理各種具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題。比如，可以參考利用較為成熟的軟件，利用軟件中的有效模塊來(lái)進(jìn)行高層建筑CFG樁地基處理設(shè)計(jì)，這樣能有效提供一定理論基礎(chǔ)。對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，應(yīng)該充分考慮實(shí)際高層中結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，從而更好選擇相應(yīng)的模型進(jìn)行分析計(jì)算，使得建筑能夠符合美觀、安全、經(jīng)濟(jì)的相關(guān)要求。

2 CFG樁地基處理設(shè)計(jì)中相關(guān)問(wèn)題探討與思考

對(duì)于CFG樁復(fù)合地基來(lái)說(shuō)，為了能夠?qū)崿F(xiàn)承受的荷載向較深的土層傳遞擴(kuò)散作用，通過(guò)連接基礎(chǔ)與褥墊層，這樣就能夠使得落在一般的軟弱土層或者落在堅(jiān)硬土層的復(fù)合樁的端部達(dá)到目的，同時(shí)，還能在一定程度上消弱相應(yīng)的樁間土層所承擔(dān)的荷載。這樣就可以實(shí)現(xiàn)減少建筑基底變形的目的，總體上還能夠有效使得地基的承載能力提高。但是，依然有許多問(wèn)題存在于CFG樁地基處理設(shè)計(jì)中。文章通過(guò)振動(dòng)沉管CFG樁、長(zhǎng)螺旋CFG樁設(shè)計(jì)處理為例進(jìn)行分析，主要探討在實(shí)際工程中存在的問(wèn)題，以及需要注意的問(wèn)題[2]。

2.1 樁長(zhǎng)、樁徑設(shè)計(jì)思考

要求樁端落在土層上則是CFG復(fù)合樁設(shè)計(jì)過(guò)程中一個(gè)重要原則，所以需要一定的控制樁長(zhǎng)。施工設(shè)備等因素、建筑工程土質(zhì)條件、建筑物對(duì)地基變形以及其承載力的要求等這些因素都需要在樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行充分考慮，一般來(lái)說(shuō)，CFG樁的長(zhǎng)度都在30m的范圍之內(nèi)[2]。在不同的地基施工方法下，CFG樁地基應(yīng)該根據(jù)具體情況進(jìn)行相應(yīng)的樁徑設(shè)計(jì)。對(duì)于沉管法的CFG樁施工過(guò)程中，則樁管的大小來(lái)確定相應(yīng)的樁徑大小，這里一般使用的樁徑則是相應(yīng)的350～600mm。

2.2 樁間距設(shè)計(jì)探討

在樁長(zhǎng)和樁徑確定的基礎(chǔ)上，單樁承載力可以首先計(jì)算，然后，樁間距的計(jì)算則需要考慮相應(yīng)的高層建筑地基的天然承載力和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體要求。一般來(lái)說(shuō)，在3～5倍的樁徑范圍內(nèi)控制樁間距，在這個(gè)范圍外的樁間距，則應(yīng)該對(duì)于樁長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整，這樣才能滿足相應(yīng)的樁間距的具體要求。決定樁間距的大小的影響因素，則包括以下幾種因素，變形范圍、建筑地基土質(zhì)條件、施工機(jī)械、設(shè)計(jì)要求的復(fù)合地基承載力等。

樁間距可以在擠密性較好的砂土、粉土上進(jìn)行一定的適當(dāng)減??；設(shè)計(jì)樁間距過(guò)程中，如果對(duì)象則是面積不大的獨(dú)立基礎(chǔ)或者單雙排布樁的條形基礎(chǔ)，就應(yīng)該對(duì)于樁間距可以適當(dāng)減少；為了保證樁體的承載能力，對(duì)于大面積布置的箱型基礎(chǔ)、多排布樁的條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)來(lái)說(shuō)，適當(dāng)增大樁間距就顯得尤為必要，這樣能夠較為有效地對(duì)于地基變形或者沉降進(jìn)行控制；另外，為了滿足復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)要求，對(duì)于特殊的地下水量大且地下水位高的高層建筑場(chǎng)地來(lái)說(shuō)，適當(dāng)增大樁距也十分必要。

2.3 樁體強(qiáng)度、褥墊層設(shè)計(jì)探討

fcu？叟3Ra/Ap公式則是對(duì)于樁體抗壓強(qiáng)度的一般計(jì)算公式，其中，對(duì)于邊長(zhǎng)150mm的樁體混合試塊來(lái)說(shuō)，按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天的抗壓強(qiáng)度平均值表示為fcu，其中，樁截面積為Ap，單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值則是Ra。

樁的彈性模量遠(yuǎn)大于土體的彈性模量，考慮到樁在承受垂直荷載作用的影響，把一定厚度的褥墊層設(shè)置在基礎(chǔ)下，這樣能夠使得樁間土承載能力進(jìn)一步提高，同時(shí)保證好樁與樁間土共同承受上部垂直荷載，使得復(fù)合土層沉降有所降低。另外，控制褥墊層的厚度在10～30cm左右，材料則一般為最大粒徑不超過(guò)20m的中砂和粗砂。適當(dāng)考慮加大褥墊層厚度，這在CFG樁間距過(guò)大的情況下尤為適用，能有效保證作用。

2.4 CFG樁配合比設(shè)計(jì)及材料要求

分析CFG樁的材料來(lái)看，混合材料的抗壓強(qiáng)度、和易性等都受到其材料的成分含量的影響。配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該注重控制混料中的參數(shù)，包括F/C、W/C、石屑率等，同時(shí)，適當(dāng)加大2%～5%的用水量在水泥混凝土的配合比設(shè)計(jì)中。

設(shè)計(jì)的一個(gè)要點(diǎn)問(wèn)題也是CFG樁材料選用，應(yīng)該對(duì)此環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的控制。第一，保證摻入石屑的級(jí)配良好，能夠充滿粒徑處于20～50mm范圍內(nèi)的碎石；第二，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)燃?jí)的水泥，來(lái)保證樁基的密實(shí)度、經(jīng)濟(jì)性以及和易性，32.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥則是常用水泥。樁的密實(shí)度以及和易性在高等級(jí)的水泥影響下會(huì)受到一定影響，當(dāng)使用等級(jí)較低水泥時(shí)，則會(huì)使得工程樁基經(jīng)濟(jì)效益受到影響，造成材料浪費(fèi)。第三，為了更好增強(qiáng)樁體的后期強(qiáng)度，粉煤灰應(yīng)該多用袋裝II級(jí)或者III級(jí)的細(xì)集料。

另外，為了保證狀體的質(zhì)量，還應(yīng)該添加一些常用的外加劑，比如早強(qiáng)劑。

綜上所述，進(jìn)行CFG樁地基處理設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了保證結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)要求的滿足，在采用合格的施工工藝的基礎(chǔ)上，還要綜合考慮各個(gè)方面的因素。

3 結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)大力發(fā)展建筑工程的大潮中，高層建筑地基處理手段呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中CFG樁地基處理技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越多應(yīng)用。為了保證建筑結(jié)構(gòu)的可行性，必須有效地控制CFG樁設(shè)計(jì)要點(diǎn)，同時(shí)，還應(yīng)該盡量提高其安全性和經(jīng)濟(jì)型，努力保證我國(guó)高層建筑的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張永征.某工程CFG樁地基設(shè)計(jì)方案優(yōu)選[J].山西建筑，2012，38（26）.

[2]明志忠.高層建筑中CFG樁地基處理技術(shù)的應(yīng)用探討[J].建筑遺產(chǎn)，2013（11）.

作者簡(jiǎn)介：張先念（1980，10-）男，河南人，漢族，助理工程師，工程碩士，研究方向：基坑與地下工程。