CFG樁在高層建筑工程地基處理中的應(yīng)用可行性分析

趙星緯，李海濤，余武術(shù)

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

1 引言

最近幾年，國內(nèi)高層建筑工程飛速建設(shè)，地基處理施工技術(shù)也在不斷提升，高層建筑工程地基處理施工在技術(shù)管理實踐中，CFG樁技術(shù)的應(yīng)用及其管理已經(jīng)成為了非常重要且關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一[1]。在整個高層建筑工程的CFG樁施工實踐中，必須嚴(yán)格管控其中可能對工程造成風(fēng)險的一切因素，進(jìn)而有效降低甚至是徹底杜絕此類風(fēng)險因素對高層建筑工程地基處理施工產(chǎn)生的不良影響，從而有效控制CFG樁施工實踐中的安全、成本、質(zhì)量、工期等施工目標(biāo)，圓滿完成CFG樁在高層建筑工程地基處理中的應(yīng)用管理等相關(guān)工作。

2 工程概況

某高層住宅小區(qū)項目有著較大的基底壓力，而針對最后的變形量，也有著較嚴(yán)的要求，就理想樁而言，其持力層埋的非常深，根據(jù)地質(zhì)詳細(xì)勘察報告應(yīng)對其3#樓、4#樓進(jìn)行地基處理，通過初步分析宜采用CFG樁進(jìn)行地基處理。

通過海量CFG樁，基于觀測復(fù)合地基處理沉降結(jié)果發(fā)現(xiàn)：缺少成熟的地基控制，當(dāng)前還界于摸索時期。對此，在處理地基時，要著重對如下幾個層面的問題進(jìn)行考慮：一是和擬建物底層的地質(zhì)以及它物理層面的性能結(jié)合起來，獲得處理CFG樁復(fù)合地基的最強(qiáng)動力；二是為將擬建物最終變形量控制地更好，科學(xué)判斷理想樁端持力層是否存在。

3 CFG樁在高層建筑工程地基處理中的應(yīng)用方案比選

3.1 合理確定樁間土承載力特征值

拿擬建物基底來講，中砂層是它的直接持力層，其有著250kPa的承載力特征值，因而，計算樁間土承載力的時候，也需要依據(jù)250kPa值。

3.2 進(jìn)行樁端持力層的比選

和基底下土層相結(jié)合，針對本次工程，將相應(yīng)的基土承載力特征值確定了出來，即650kPa，就設(shè)計需求而言，其有著70mm的最大沉降值，進(jìn)行CFG樁樁端持力層挑選的時候，要重點考慮三個層位是否可行，三個層位分別是：細(xì)砂層、中細(xì)砂層、粉質(zhì)粘土層。

結(jié)合海量的對比和分析，針對本次工程，筆者明確了粉質(zhì)粘土層（可塑中低壓縮性）的樁端持力層（見下表）。

CFG樁樁端持力層比選分析

3.2.1 可行性分析

方案一：

①就3號樓樁端而言，其下面的中細(xì)砂層有著約3m的厚度，一些地方1m到2m；就4號樓樁端而言，其下面的中細(xì)砂層厚度約3m，樁長不可再長了。

②中細(xì)砂層和中砂層中的CFG樁體總厚度為10（±1）m，都在水位之下，就這一砂層而言1.7～1.8m的樁距略顯小，這樣對于長螺旋鉆機(jī)的成孔質(zhì)量有一定的影響。

③根據(jù)這一方案，估計長期的最大沉降量會略大一些，緩沖的空間不大。

方案二：

①增加樁長，置換、加固深部粉質(zhì)粘土層，針對擬建物，其可較好的控制長期最大沉降量。

②用可塑中低壓縮性的粉質(zhì)粘土層做樁端持力層，要考慮到擬建物在荷載作用下樁端持力層是否會發(fā)生長久的、持續(xù)的蠕變。

③按照這一方案進(jìn)行，可以得到較為理想的預(yù)估長期最大沉降量，有緩沖的空間。

方案三：

①單樁有著較高的承載力，有著太大的混凝土標(biāo)號。

②長螺旋鉆機(jī)的中心壓灌成孔能力、成樁能力有限。

③細(xì)砂層中部分地方存在粉質(zhì)粘土層厚大透鏡體，這一狀況的存在讓確定樁底標(biāo)高受到很大的影響，更是降低了在控制長期最終沉降方面細(xì)砂層的作用，所以，細(xì)砂層中CFG樁極限側(cè)阻、端阻等數(shù)值都要按粉質(zhì)粘土層進(jìn)行取值。

④按照這一方案進(jìn)行，可以得到較為理想的預(yù)估長期最大沉降量，有緩沖的空間。

3.2.2 比選的初步結(jié)果

①假設(shè)選擇細(xì)砂層作為樁端持力層，可以得到較為理想的預(yù)估長期最大沉降量，還有緩沖的空間，但是，不利的因素非常多，同時，投入與產(chǎn)出不相符，因此這一方案不選用。

②假設(shè)選擇中細(xì)砂層作為樁端持力層，樁距會變小，使得長螺旋鉆機(jī)的中心壓灌，進(jìn)而影響到成孔及成樁的質(zhì)量，進(jìn)而會加大預(yù)估沉降量。沉降值的緩沖空間不大。

③設(shè)選用具可塑中低壓縮性的粉質(zhì)粘土層作為樁端持力層，樁長、樁矩均合適，預(yù)估沉降量較為理想，在控制最終沉降量方面，緩沖空間還是挺大的，但是，一定要做好質(zhì)量控制，尤其是在成孔等過程當(dāng)中，在挑選長螺旋鉆機(jī)中心壓灌成孔成樁的時候，為了預(yù)防在孔底伴隨虛孔現(xiàn)象，要及時利用孔底落實先泵后提的措施，并且，還要結(jié)合具可塑中低壓縮性的粉質(zhì)粘土層在擬建物的符合作用之下，會不會有著長久樁端持力層，會不會存在持久的蠕變現(xiàn)象[2-3]。

④經(jīng)對比、分析得知，參照理論可行性，最終選擇粉質(zhì)粘土層為此次工程的樁端持力層。

4 CFG樁在高層建筑工程地基處理中的應(yīng)用分析總結(jié)

經(jīng)過分析對比沉降估算值、沉降觀測值等數(shù)據(jù)，我們得出，封頂主體結(jié)構(gòu)以后，就沉降觀測值而言，其有著相對較小的增速，到接近于100d的時候就趨于穩(wěn)定，并且，累計的值和最后的估算值相比，會遠(yuǎn)遠(yuǎn)較小，故而，初步可以得出，到目前為止，就該工程而言，其沉降量的實測及估算值有著較好的擬合度。

結(jié)合相關(guān)的規(guī)范和要求，在分析本次沉降趨勢的時候，充分利用了時間下沉系數(shù)，其指的是工程主體完畢之后，在最后沉降量當(dāng)中，沉降量的所占比例。

我們可以參照公式（1）進(jìn)行高層建筑的時間下沉系數(shù)的計算：

推算出3#樓、4#樓的最終沉降量均小于70mm，滿足設(shè)計要求。

在此次工程中，基底以下的密實細(xì)砂層、密實中細(xì)砂層以及可塑中低壓縮性的粉質(zhì)粘土層均有可能用作本次工程的樁端持力層，但是，上述三者均存在程度不一的利與弊。

通過計算上述三種情況的沉降，同時，綜合考慮鉆機(jī)施工能力、樁端持力層自身的均勻性、已有實際沉降觀測數(shù)據(jù)等資料，最終確定此次工程中選擇粉質(zhì)粘土層作為樁端持力層是可行性較高的，特別是最終沉降方面是非常有效且可控制的。

5 結(jié)語

綜上所述，要想做好CFG樁在高層建筑工程地基處理中的應(yīng)用及其可行性分析工作，先是要建立一個CFG樁技術(shù)應(yīng)用與管理的系統(tǒng)，保證高層建筑工程地基處理施工中的CFG樁技術(shù)管理可以更加規(guī)范地進(jìn)行[4-5]。另外，在CFG樁技術(shù)的應(yīng)用及其可行性分析過程中，最關(guān)鍵的是要做好事前監(jiān)管等工作，而不是重視風(fēng)險的事后處理，具體的說就是要在各項工序施工前，與施工人員做好詳細(xì)的交底工作，具體包括安全交底和技術(shù)交底，讓施工人員明確自己工作在工藝、技術(shù)方面的具體要求，這一點是高層建筑工程地基處理施工得以圓滿完成、施工目標(biāo)得以有效保證的關(guān)鍵前提。與此同時，還要高度重視工程施工過程中的技術(shù)管理相關(guān)工作，及時發(fā)現(xiàn)、糾正施工過程中的各類違章、違規(guī)操作。