CFG復(fù)合地基在高層建筑地基處理中的應(yīng)用

郭尚武（機(jī)械工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710043）

CFG復(fù)合地基在高層建筑地基處理中的應(yīng)用

郭尚武（機(jī)械工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710043）

CFG樁是現(xiàn)行《建筑地基處設(shè)計(jì)規(guī)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(zhǎng)螺旋鉆孔成孔，管內(nèi)泵壓混凝土成樁鉆孔到預(yù)定標(biāo)高后，打開管底閥門向關(guān)內(nèi)泵壓混凝土，邊提鉆邊呀混凝土，直至灌至樁頂標(biāo)高，成樁完成。

CFG；復(fù)合地基；承載力

1 工程概況

西安某高層住宅小區(qū)，由7棟高層住宅及地下車庫(kù)組成，本文僅1#樓地基處理方式進(jìn)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(jié)構(gòu)，剪力墻抗震等級(jí)為一級(jí)?；A(chǔ)采用平板筏基，筏基厚度1.6米，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。

2 工程地質(zhì)概況

場(chǎng)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(jiān)硬，主要為粉質(zhì)粘土，夾少量磚塊。該層層厚0.50~3.70m.

3）黃土Q32eol③:黃褐色，堅(jiān)硬-可塑，稍濕-濕，土質(zhì)均勻，具輕微濕陷性。蟲孔及針孔狀孔隙發(fā)育，含零星鈣質(zhì)結(jié)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(jiān)硬-可塑，稍濕-飽和，具團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，無(wú)濕陷性。蟲孔及針孔狀孔隙較發(fā)育。該層層厚1.70-3.80m.

5）姜石層Q3lel④1:淺黃色，堅(jiān)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(jiān)硬-可塑，濕-飽和。土質(zhì)均勻，無(wú)濕陷性?？梢娚倭堪咨}質(zhì)條文，鉆孔揭露厚度0.60-8.70m.

7）中砂Q2al⑥1:灰黃色，中密-密實(shí)，飽和，長(zhǎng)石及石英為主，分選好，砂質(zhì)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(shí)，飽和，長(zhǎng)石、石英質(zhì)為主，分選較好，砂質(zhì)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(shí)，飽和，長(zhǎng)石、石英質(zhì)為主，分選較好，砂質(zhì)較純凈，含少量細(xì)砂顆粒，該層層厚0.70-5.00m.

10）粉質(zhì)粘土Q2al⑧;灰色，堅(jiān)硬-可塑，飽和，含少量鈣質(zhì)結(jié)核，可見白色鈣質(zhì)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(shí)，飽和，長(zhǎng)石、石英質(zhì)為主，分選較好，砂質(zhì)較純凈，含少量粗砂顆粒，該層層厚0.60-6.10m.

12）粉質(zhì)粘土Q2al⑩;灰色，密實(shí)，飽和，可見白色鈣質(zhì)條紋，含少量鈣質(zhì)結(jié)核，局部夾薄層中砂。該層層厚3.40-28.80m.

13）中砂Q2al⑩1:灰色，密實(shí)，飽和，長(zhǎng)石、石英質(zhì)為主，分選較好，砂質(zhì)較純凈，含少量細(xì)砂顆粒，該層層厚0.40-2.20m.

14）中砂Q2al⑩2:灰色，密實(shí)，飽和，長(zhǎng)石、石英質(zhì)為主，分選較好，砂質(zhì)較純凈，含少量細(xì)砂顆粒，該層層厚0.60-7.40m,層底深度50.80-55.20m.層底標(biāo)高354.22-359.10m.該層僅在個(gè)別鉆孔中有揭露。

15）中砂Q2al⑩3:灰色，密實(shí)，飽和，長(zhǎng)石、石英質(zhì)為主，分選較好，砂質(zhì)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(shí)，飽和，長(zhǎng)石、石英質(zhì)為主，分選好，砂質(zhì)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(yù)應(yīng)力管樁

因場(chǎng)地內(nèi)部分區(qū)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(yù)應(yīng)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(jià)較高。

3.3 CFG復(fù)合地基

《建筑地基處理技術(shù)規(guī)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(zhǎng)螺旋鉆孔成孔，鉆到設(shè)計(jì)標(biāo)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(shè)計(jì)標(biāo)高以上500mm處。

這種工藝提鉆與澆筑混凝土同時(shí)進(jìn)行，對(duì)于砂層，不致于發(fā)生塌孔現(xiàn)象。且成孔過(guò)程中不需要泥漿護(hù)壁，建筑場(chǎng)地相對(duì)干凈一些，造價(jià)相對(duì)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(qū)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(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)FK=302775KN,筏基底面積A=582M2,筏板厚度1600mm.在軸力作用下，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)規(guī)范》（GB5007-2011）第5.2.2條：

PK=(FK+GK)/A，Gk=582X1.6X25=23680KN

則PK=560KPa

6 樁體強(qiáng)度的確定

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》第7.1.6條：樁身立方體抗壓強(qiáng)度應(yīng)滿足下式：

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

樁平面布置圖見圖1。

圖1 樁平面布置圖

7 沉降驗(yàn)算

根據(jù)現(xiàn)行《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)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(fù)合土層的壓縮模量。

Esi-第i層土的壓縮模量,ξ-復(fù)合土層的壓縮模量提高系數(shù)。

沉降計(jì)算結(jié)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(fù)合地基參數(shù)的確定

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

根據(jù)及《建筑地基處理技術(shù)規(guī)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(fā)揮系數(shù)，取0.85.

β-樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)，取0.95.

m-面積置換率，根據(jù)《建筑地基處設(shè)計(jì)規(guī)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(jìn)行計(jì)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(kù)，車庫(kù)基礎(chǔ)采用獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板，地基承載力深度修正很少，不予考慮。

9 沉降觀測(cè)

該建筑于2015年10月竣工，沉降觀測(cè)結(jié)果如表1，各觀測(cè)點(diǎn)沉降均勻，最大沉降量?jī)H19.3mm,傾斜角也滿足《建筑地基礎(chǔ)設(shè)規(guī)范》5.3.4條要求。

表1 （單位mmm）沉降觀測(cè)結(jié)果

10 結(jié)語(yǔ)

CFG復(fù)合地基造價(jià)較低，噪音小，不產(chǎn)生泥漿污染，穿越砂層及卵石層不會(huì)造成塌孔及樁身縮徑等現(xiàn)象，且造價(jià)低。施工中應(yīng)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?xí)捻敳恳绯?。施工中?yīng)注意這些問(wèn)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