CFG樁在不設(shè)置后澆帶高層建筑中的應(yīng)用

李 風(fēng)，馮 欣

（1.沈陽沿海榮天置業(yè)有限公司，遼寧 沈陽 110014；2.中國建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司遼寧分公司，遼寧 沈陽 110015）

1 工程概況

某工程建筑面積7萬平方米，地上二十一層，建筑最高處92.7米，基礎(chǔ)埋深19.1米。結(jié)構(gòu)形式為框架-筒體結(jié)構(gòu)，采用筏板基礎(chǔ)。主裙樓相對關(guān)系見圖1。底板尺寸為90×66m2。主樓板厚1.8m，裙房板厚1.0m。主樓標(biāo)準(zhǔn)層面積為：2300㎡。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，主樓核心筒內(nèi)復(fù)合地基承載力特征值670kPa，主樓以下核心筒外復(fù)合地基承載力特征值470Kpa。主樓最大沉降不大于45mm，核心筒內(nèi)外沉降差不大于12mm。并且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求不能設(shè)置施工后澆帶。

2 工程地質(zhì)情況

（1）地層剖面圖如圖2所示。

（2）相關(guān)土層物理力學(xué)指標(biāo)。

直接快剪N N63.5土層名稱密度(g/cm3)天然含水量液性指數(shù)天然孔隙比Φ C 0.44 2.04壓縮模量(MPa）17粉質(zhì)粘土5細(xì)砂6層卵石7層粉質(zhì)粘土8層卵石9層0.612 17.2（kPa）31.0 21.1%24.4%13.6 32.3 1.93 23.2 0.31 15 0.779 12 23.5 35.5

3 地基處理方案選擇及CFG樁地基設(shè)計(jì)

3.1 地基處理方案選擇

地基處理方案首先要滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，其次才考慮經(jīng)濟(jì)因素，本工程要求的地基承載力很高，同時對控制不均勻沉降也有嚴(yán)格要求。除樁基礎(chǔ)外，在北京地區(qū)僅有CFG樁處理能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對承載力和差異沉降的要求，考慮到主樓核心內(nèi)外的承載力要求不同，進(jìn)行了不同的設(shè)計(jì)，本工程基底位于④卵石層。但卵石層已經(jīng)很薄，最薄處不足0.5m。因此其下的⑤粉質(zhì)粘土是其主要受力層。其承載力及沉降不滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，必須進(jìn)行地基處理。

3.2 CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)

（1）樁間土承載力確定

基底為④卵石層，勘察報告提供的地基承載力為400kPa，其下⑤粉質(zhì)粘土承載力為230kPa，綜合分析后，將樁間土的地基承載力按300kPa考慮。

（2）單樁設(shè)計(jì)

樁徑410mm，選擇第⑥/⑦層砂/卵石層作為CFG樁樁端持力層。樁長18.5m(保護(hù)樁長0.5m)，預(yù)估單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值1700kN。

根據(jù)以上的設(shè)計(jì)參數(shù)CFG樁單樁極限承載力：Quk=Qsk+Qpk

經(jīng)計(jì)算，單樁承載力設(shè)計(jì)值按850kN計(jì)算。

樁體強(qiáng)度σP驗(yàn)算：σP=850/(0.41×0.41×0.785)=6441kPa

樁體混凝土等級為C25。R28=25000kPa>3σP滿足強(qiáng)度要求。

（3）核心筒下復(fù)合地基

采用1.35m×1.35m正方形布樁

（4）核心筒外復(fù)合地基

采用2.0m×2.0m正方形布樁

（5）變形驗(yàn)算

由于核心筒內(nèi)外承載力不一樣，在用分層總和法進(jìn)行沉降計(jì)算時，考慮了相鄰荷載的影響。經(jīng)程序計(jì)算，其結(jié)果為：核心筒底部最大沉降43.1mm，主樓下核心筒外36.4mm。滿足設(shè)計(jì)要求。

（6）布樁

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，在核心筒范圍內(nèi)采用1.35m×1.35m正方形布樁，核心筒外采用2.0m×2.0m正方形布樁，樁端進(jìn)入第9層卵石約2m。

4 CFG樁檢測

CFG樁施工結(jié)束后，建設(shè)單位委托國家檢測中心對本工程的CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行了檢測。共進(jìn)行了5根單樁靜載荷試驗(yàn)，和96根低應(yīng)變檢測。結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。選擇其中兩個典型的荷試驗(yàn)曲線見下圖：

由上述曲線可知：在最大荷載1700kN時，單樁沉降量小于25mm。且完全處于彈性狀態(tài)，因此本工程單樁承載力取850kN有較大的安全系數(shù)。

5 沉降觀測結(jié)果分析

為保證沉降及沉降差滿足設(shè)計(jì)要求，本工程進(jìn)行了系統(tǒng)的沉降觀測。從底板澆注開始（2003年6月）進(jìn)行22次沉降觀測直到交付使用，建筑物總體沉降已基本達(dá)到穩(wěn)定（2005年4月），最后兩次的沉降量滿足Δs<1mm/100d。

為詳細(xì)分析建筑物沉降隨時間變化的關(guān)系，圖5列出來15#點(diǎn)（位于建筑物核心筒中部）的沉降曲線，其它各點(diǎn)的沉降曲線總體態(tài)勢基本一致。

根據(jù)曲線變化斜率將整個沉降曲線劃分為兩段，結(jié)構(gòu)施工段沉降速率大，一般為0.18mm/d，裝修及安裝期間沉降速率小，一般為0.03mm/d，基本為結(jié)構(gòu)施工的1/6。

6 結(jié)論

本文介紹的是一典型的同一個底板上有高層和車庫的工程，并且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求不設(shè)置后澆帶，通過對該工程的實(shí)測數(shù)據(jù)的分析，可以得出如下結(jié)論：

（1）在鞍山地區(qū)，對差異沉降要求嚴(yán)格的工程，采用CFG樁并根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行不同的布樁方案是十分有效的。

（2）結(jié)構(gòu)施工段沉降速率大，一般為0.18mm/d，裝修及安裝期間沉降速率小，一般為0.03mm/d，基本為結(jié)構(gòu)施工的1/6。

設(shè)置后澆帶給施工的工期和造價帶來了諸多影響，本工程不設(shè)置后澆帶的成功實(shí)踐為類似工程積累了經(jīng)驗(yàn)，可以作為類似工程的借鑒和參考。

［1］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［2］張丹萍.軟土地基處理施工技術(shù)［J］.建筑與預(yù)算，2013，06：71-72.

［3］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ 94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［4］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ 79-2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［5］孫更生，鄭大同.軟土地基與地下工程［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

［6］龔曉南.地基處理［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.