CFG樁復(fù)合地基技術(shù)應(yīng)用于高層建筑的實(shí)例分析

郝禹

（山西三建集團(tuán)有限公司，山西 長治 046000）

0 引言

CFG樁，即水泥粉煤灰碎石樁，是由碎石、石屑、粉煤灰組成的混合料，摻適量水進(jìn)行拌和，采用各種成樁機(jī)械形成的樁體。目前，在復(fù)合地基施工、高層建筑地基施工、公路軟基處理中，水泥粉煤灰碎石樁得到廣泛應(yīng)用。與樁基相比，水泥粉煤灰碎石樁具有承載能力高、可調(diào)性強(qiáng)、適用范圍廣等特點(diǎn)，特別是可以將工業(yè)固體廢棄物摻入其中，可以有效保護(hù)環(huán)境，降低施工成本。下文進(jìn)行詳細(xì)論述。

1 CFG樁復(fù)合地基技術(shù)概述

與一般的樁基明顯不同，CFG樁復(fù)合地基由樁體、樁間土和褥墊層三部分構(gòu)成（見圖1），為保證樁、樁間土能一起受力，在樁頂澆筑一定厚度的褥墊層，以利于樁頂向上刺入。具體做法是：在鉆頭側(cè)設(shè)置高強(qiáng)薄壁復(fù)合護(hù)筒，通過傳力桿件，在距離軟土底部一定位置拉開或按壓傳力桿連接的護(hù)筒，在鉆桿提升中使其完全打開，壓灌混凝土送入護(hù)筒中，完成提升成樁。待下根樁鉆進(jìn)時回收，循環(huán)施工。施工過程中，需要改進(jìn)鉆頭構(gòu)造，側(cè)邊加設(shè)伸縮護(hù)筒，護(hù)筒在軟土層打開后，不僅保護(hù)閥門且穩(wěn)固壓灌混凝土空間，防止高泵壓對土體的二次破壞和縮徑，同時避免空吸導(dǎo)致樁體夾泥現(xiàn)象，從而有效保證壓灌的整體性和連續(xù)性。

圖1 CFG樁復(fù)合地基和一般樁基

2 CFG樁復(fù)合地基技術(shù)要點(diǎn)

CFG樁復(fù)合地基的施工工藝與傳統(tǒng)單樁工藝不同，包括樁間土的處理、褥墊層的鋪設(shè)與壓實(shí)等特殊工藝。

2.1 施工準(zhǔn)備

在施工前，對基礎(chǔ)范圍內(nèi)的地層表面進(jìn)行清理，包括已有的建筑垃圾與表層植被等。依據(jù)設(shè)計(jì)的CFG樁的樁頂標(biāo)高，挖設(shè)現(xiàn)場的排水溝，同時應(yīng)考慮復(fù)合地基中褥墊層的過濾作用，保證雨季施工時不會出現(xiàn)積水情況。與此同時，根據(jù)長螺旋鉆機(jī)的現(xiàn)場活動要求，對場地進(jìn)行碾壓平整。

2.2 樁位測量放線

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，CFG樁呈三角形和正方形布置，樁間距為1.3m，樁徑為0.4m。施工前對樁位中心點(diǎn)進(jìn)行定位，用石灰白線在場地內(nèi)畫出網(wǎng)格并定位中心點(diǎn)，再根據(jù)設(shè)計(jì)的樁位進(jìn)行二次樁位復(fù)合，用木筷插入土體的方式確定。樁位確定后，根據(jù)打樁順序和樁位，計(jì)算最優(yōu)移機(jī)打樁路線，以提高施工效率。

2.3 樁基施工

采用該施工工藝，應(yīng)重點(diǎn)控制樁基施工時鉆機(jī)的垂直度，確保成孔垂直。在鉆進(jìn)過程中，應(yīng)合理把握鉆機(jī)的鉆進(jìn)速度，當(dāng)出現(xiàn)異常狀況時，停機(jī)檢查原因。鉆進(jìn)完畢后灌注混合料，過程中重點(diǎn)關(guān)注成樁的拔管速度，保證樁身的混凝土充盈程度，避免發(fā)生斷樁、縮頸等異?，F(xiàn)象。

2.4 清理樁間土

工程樁施工完畢后，待樁身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，一般用液壓履帶式挖掘機(jī)配合人工進(jìn)行樁間土的清理，清理至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高。過程中注意對成樁的保護(hù)，避免碰樁造成斷樁。

2.5 鑿除樁頭

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對每根樁的設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高進(jìn)行標(biāo)定。若樁間距較小且樁的布置方式不唯一，鑿除樁頭采用人工截樁，并將鑿除的樁頭運(yùn)出施工場地。若CFG樁數(shù)量較大，全部鑿除完畢對地面進(jìn)行二次清理，以免對樁基檢測造成影響。

2.6 承載力檢測

CFG樁成樁7d后，選取有代表性的樁進(jìn)行單樁豎向抗壓承載力試驗(yàn)，28d后選取另外的樣本樁進(jìn)行復(fù)合地基抗壓承載力試驗(yàn)。

2.7 褥墊層鋪設(shè)

樁身檢測合格后，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)在基礎(chǔ)上鋪設(shè)200mm厚的級配砂石褥墊層，進(jìn)行復(fù)合地基承載力檢測，級配砂石級配為4（碎石）:3（圓礫石）:3（中粗砂），最大粒徑不超過30mm，壓實(shí)系數(shù)不小于0.97，夯填度不大于0.9。

3 實(shí)例分析CFG樁復(fù)合地基技術(shù)在高層建筑工程中的應(yīng)用

3.1 工程概況

某居民住宅樓項(xiàng)目用地面積約3515m2，擬建2棟17層住宅樓，高度約53.6m，采用鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)，設(shè)1層地下室，單位面積荷載約15kN/m2，本工程擬采用復(fù)合地基筏板基礎(chǔ)形式?？拐鹪O(shè)防烈度為Ⅵ度，建筑場地類別為Ⅱ類，設(shè)計(jì)特征周期為0.35s。

3.2 工程地質(zhì)

場地原始地貌為河床沖積階地，按場地巖土層層序自上而下的分布情況為第四系人工填土層（Qml）、第四系沖積土層（Q4al）、第四系殘積土層（Qel）、石炭系基巖層（C）組成，具體分述如下：①素填土：灰褐、黃褐、灰黃等雜色，稍濕—濕，松散—稍密狀，主要由黏性土砂礫及碎石、卵石組成。②1粉質(zhì)黏土：灰褐、黃褐色，局部棕紅、灰黑色，可塑狀為主，局部硬塑狀，土質(zhì)不均，主要由黏粒及粉粒組成，局部夾腐殖質(zhì)及薄層粉砂。②2粉質(zhì)黏土：灰褐、黃褐、灰白色，局部紅褐色，軟塑狀為主，局部可塑狀，土質(zhì)不均，主要由黏粒及粉粒組成，局部含較多砂粒、卵礫石。②3粉細(xì)砂：灰黃、灰黑色，局部灰白色，松散狀為主，局部稍密狀，主要由粉細(xì)粒石英砂組成，局部泥質(zhì)含量較高，黏結(jié)性較差。②4卵石：灰黃、灰褐色，松散—稍密狀為主，局部中密狀，飽和，局部混夾漂石，粒徑約2～10cm，卵石主要母巖成分為砂巖，花崗巖等，卵石間砂粒及黏粒充填。②5卵石：灰黃、灰褐色，稍密—中密狀，飽和，局部混夾漂石，粒徑約2～12cm，卵石主要母巖成分為砂巖，花崗巖等，卵石間砂粒及黏粒充填。③粉質(zhì)黏土：灰褐、黑褐色，局部灰黑色，由下伏石灰?guī)r殘積形成，軟塑狀為主，局部可塑狀，土質(zhì)不均，主要由粉粒及黏粒組成，局部含較多卵石及中風(fēng)化巖塊，黏性較高。

場地未見崩塌、滑坡、泥石流、溶洞等不良地質(zhì)作用。但場地局部地段發(fā)育土洞，土洞高度4.1m，見洞率約為6.6%。場地總體巖面起伏較大，對地基穩(wěn)定性影響較大?；娱_挖后，基坑底土層為素填土、粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂、卵石，結(jié)合建筑物的荷載及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，綜合場地巖土工程條件，工程采用CFG樁復(fù)合地基筏板基礎(chǔ)是可行的。

3.3 CFG樁樁基設(shè)計(jì)計(jì)算及施工工藝

3.3.1 CFG樁樁基設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)

采用的復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)按相關(guān)規(guī)范要求通過現(xiàn)場淺層平板載荷試驗(yàn)確定。剛性樁的單樁豎向承載力特征值RA宜先試樁并采用單樁靜載荷試驗(yàn)確定，初步設(shè)計(jì)過程中，按下式估算并應(yīng)通過單樁靜載試驗(yàn)驗(yàn)證。可通過鉆芯法結(jié)合低應(yīng)變法檢測樁的完整性。相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 CFG樁樁基設(shè)計(jì)參數(shù)

3.3.2 CFG樁施工工藝

CFG樁施工工藝主要如下：①長螺旋成孔、人工灌注CFG樁工藝：主要適用于地下水位以上的各類黏性土、粉土、素填土、中密到密實(shí)狀的砂土；②長螺旋成孔、泵壓混合料CFG樁工藝：主要適用于黏性土、粉土、砂土以及對噪聲或泥漿污染要求嚴(yán)格的場地；③振動沉管CFG樁工藝：主要適用于粉土、黏性土及素填土。

3.4 效果檢測

經(jīng)過施工過程及竣工后觀測，數(shù)據(jù)顯示擬建建筑物主體最大沉降量為15.3mm，計(jì)算預(yù)估值為14.9mm，數(shù)據(jù)與預(yù)估值基本接近。整體的沉降差也滿足規(guī)范要求，現(xiàn)沉降已穩(wěn)定。后期對CFG樁做樁身低應(yīng)變檢測，通過平板靜載試驗(yàn)檢測復(fù)合地基特征值。經(jīng)檢測，復(fù)合地基滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

綜上所述，CFG樁具有復(fù)合地基承載力提高幅度大，地基變形小等特點(diǎn)，常常用于軟土處理施工。常用的有長螺旋鉆孔灌注成樁、長螺旋鉆中心壓灌成樁、振動沉管灌注成樁、泥漿護(hù)壁成孔灌注樁成樁等多種施工工藝，據(jù)本文所述實(shí)例可知CFG樁復(fù)合地基在高層建筑中的成功應(yīng)用，既保證了工程質(zhì)量又贏得了社會經(jīng)濟(jì)效益，為今后同類工程的設(shè)計(jì)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。