CFG 樁復(fù)合地基在高層建筑地基處理中的應(yīng)用

◎陳文彬

本文以安徽建工集團股份有限公司承建的合肥高新區(qū)南崗第二復(fù)建點（東組團）項目中超高層建筑工程為例，根據(jù)其現(xiàn)場地質(zhì)狀況，結(jié)合具體情況采用CFG 樁復(fù)合地基技術(shù)對采取CFG 樁處理的設(shè)計、施工情況展開介紹。據(jù)檢測結(jié)果顯示，采用CFG 樁復(fù)合地基處理技術(shù)進行基礎(chǔ)施工，完全可以保證工程質(zhì)量，是一種可行性較強的地基處理方案。

CFG 樁的樁體是由石屑、水泥、碎石以及粉煤灰混合而成的一種混合料，需要加適量水，并借助各種成樁機械制作而成，故而也會被稱作水泥粉煤灰碎石樁。CFG 樁可以不使用配筋就具備不變形能力，能將復(fù)合地基承載力明顯提高。

一、工程實例

安徽建工集團股份有限公司承建的合肥高新區(qū)南崗第二復(fù)建點（東組團）工程中33 層超高層建筑項目的規(guī)劃高度為95.9m。其地上部分與地下部分分別擬建33 層與2 層，采用剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計為筏板基礎(chǔ)，單體建筑底面尺寸設(shè)計為42m×20m，選擇在自然地面以下13.0m 處設(shè)置基礎(chǔ)，基底可承受約470kPa 的壓力，而基底下部的持力層⑦、⑧層的承載力特征值僅有200kPa 與150kPa，自然地基滿足不了承壓要求，需加以適當?shù)奶幚怼?/p>

二、工程、水文地質(zhì)狀況

該工程的現(xiàn)場巖土工程勘察報告結(jié)果表明，其所在地是河水沖積產(chǎn)生的波狀平原，其地層分布具有一定的規(guī)律，表1給出了各土層體現(xiàn)出的工程力學(xué)性質(zhì)。場地有著埋深6.50m的地下水位。

場地地基工程力學(xué)性質(zhì)如下：

①-1 雜填土：灰褐-灰色，以建筑垃圾為主，中密，夾可塑或軟塑狀粉質(zhì)粘土。僅分布于場地東南區(qū)域。填齡大于5年。層厚：0.6-9.5m。

①-2 素填土：灰褐色，硬塑，局部可塑，以粉質(zhì)粘土為主，松散，下部夾灰黑色流塑狀淤泥質(zhì)填土，系暗塘淤泥質(zhì)填土被回填土擠壓，與素填土夾雜并存。填齡大于5年。層厚0.6-7.7m。

③粘土：黃褐色，局部黃灰色，硬塑，局部堅硬。部分為粉質(zhì)粘土，夾鐵錳質(zhì)氧化物。切面有光澤，韌性高，中等壓縮性。層頂埋深：0.7-10.8m，層厚：1.1-16.6m。

④殘積土：褐黃色，呈粘性土狀，堅硬或硬塑，局部夾緊密砂土，遇水軟化。含少量母巖風(fēng)化碎屑。層頂埋深：14.2-22.5m，層厚：0.8-3.8m。

⑤-1 強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖：紫紅色，風(fēng)化強烈，呈土狀或密實砂土狀，夾少量中風(fēng)化巖塊，擾動后易松散，遇水軟化。層頂埋深：7.8-24.3m，層厚：0.8-4.8m。

⑤-2 中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖：紫紅色，泥質(zhì)膠結(jié)，裂隙較發(fā)育，錘擊聲啞，巖芯呈柱狀，長柱狀，遇水易軟化，巖質(zhì)不均，強度有差異，屬較完整極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為V 級。層頂埋深：11.2-26.5m，本層未鉆穿。

三、復(fù)合CFG 樁基設(shè)計

1.加固原理。

由于CFG 樁具備的強度特性較高，可通過樁端阻力以及樁周邊摩阻力，將樁承載的荷載傳遞到下方的深層地基土中，不但具有剛性樁特性，還具備其他類似工作原理。因其中采用了褥墊層，其單樁承載力具有可調(diào)節(jié)特性，CFG 樁能讓樁間土、樁來共同承擔外荷載，并對它們各自分擔的垂直荷載比做出調(diào)整。

2.設(shè)計方案。

（1）樁體材料施工前應(yīng)按設(shè)計要求進行配合比試驗，施工時按配合比配置混合料，坍落度應(yīng)控制在160～200mm。

（2）褥墊層施工時碎石須加水拌和均勻后采用平板振動器振實，夯填度不得大于0.9。

（3）須嚴格按照圖紙測量樁位，樁位偏差不得大于0.4 倍樁徑：施工垂直度偏差不應(yīng)大于1%。

（4）樁頭處理及接樁，補樁頭技術(shù)要求：CFG 樁施工完畢后須安排施工人員將樁頂設(shè)計標高以上樁頭截斷，具體方法如下：

A.打樁棄土和保護土層清至設(shè)計標高后，在同一水平面按同一角度對稱放置2 個或4 個鋼釬，用錘沿水平方向兩兩相對同時輕擊鋼釬，將樁頭截斷，嚴禁用鋼釬向斜下方擊打或單向擊打樁身。

B.截樁后用鋼釬和手錘將樁頂修平至樁頂實際標高（樁頭標高允許誤差為+0，-2cm）。

C.樁頂標高若低于設(shè)計標高，先將樁頂修平鑿毛，用比樁身強度高一個等級的素混凝土（C30）接樁至設(shè)計樁頂標高。

D.清土和截樁時，不得造成樁頂標高以下樁身斷裂和擾動樁間土。

（5）檢測。

A.CFG 樁竣工驗收時，CFG 樁復(fù)合地基承載力檢驗采用復(fù)合地基靜荷載試驗和單樁靜載試驗；承載力檢驗宜在施工結(jié)束28d后進行，其樁身強度應(yīng)滿足試驗荷載條件，復(fù)合地基靜荷載試驗和單樁靜荷載試驗的數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的1%，且每個單體工程復(fù)合地基靜荷載試驗的次數(shù)不應(yīng)少于 3 點。

B.要求隨機抽測20%的樁做低應(yīng)變動測，檢驗樁身的強度及完整性。在工程樁CFG 為進行大面積施工前，應(yīng)先行試成樁（位置及數(shù)量詳見圖紙或設(shè)計現(xiàn)場指定），并進行復(fù)合地基和單樁承載力檢測。

四、施工工藝

1.施工前的設(shè)備準備。

本工程施工場地CFG 樁長范圍所在地層包括第四系沖積的中密-密實粉土及可塑—硬塑狀粉質(zhì)粘土，依照該工程地質(zhì)狀況還有樁深度來看，需要準備YTZ-30 型步履式長螺旋鉆孔機，HBT60A 型混凝土輸送泵。

2.工藝流程。

3.施工技術(shù)要點。

（1）樁機就位的時候一定要做到水平、穩(wěn)固，將鉆孔垂直度嚴格控制在1%以下，鉆尖不允許偏離樁點超過1cm，并關(guān)閉鉆尖部位的開啟閥門，不讓渣土進入活門內(nèi)。

（2）因本工程要求的樁間距很密，為確保成樁質(zhì)量，需要按隔樁跳打展開施工。

（3）依照本場地的地質(zhì)條件，選擇合理的鉆進參數(shù)并適當調(diào)整：前段的1.0～3.0m 控制為慢速，控制鉆桿不允許跳動，避免機架搖晃，這樣就不會產(chǎn)生擴孔或者偏斜；再往下鉆進速度可提升為3.0～4.0m/min。在軟硬土層交界處穿越時，進尺應(yīng)適當放緩，鉆具始終保持垂直。

（4）混凝土材料開始泵送后，要確保兩個條件均滿足才能提鉆：其一是泵壓=4MPa，其二是中心管頂?shù)男箽忾y開始泄氣?？刂铺嵘俣葹?.0～3.0m／min 之間，通常情況下成樁需要10min，控制超灌高度，使其為0.5m。

五、復(fù)合地基的施工質(zhì)控措施

1.對樁頂標高與樁位實施控制。

測量工程師依照測量方案提出的矩形控制點，完成各軸線控制點的放樣，并將永久性混凝土樁埋設(shè)在控制點，且周邊以混凝土做30cm 深的固化，并以軸線控制網(wǎng)為準，完成各樁位的放樣。借助鋼管完成樁位打眼、灌白灰并通過插筷子方式做標志，深度要求至少300mm。允許主軸、軸線控制網(wǎng)、樁位最大可出現(xiàn)20mm 以內(nèi)偏差。

2.對商品混凝土的級配與強度實施控制。

本工程用的是商品混凝土，要求16～18cm 的坍落度。需要對其配合比與攪拌時間加以嚴控。檢測各樁混凝土坍落度3 次，每臺班均要做試塊2 組，并于強度達到齡期后送檢。要求運送容器干凈無雜物，迅速而及時，灌注前不宜等待太長時間，商品混凝土一旦超過初凝時間，絕不允許使用。

3.對縮頸、夾泥、斷樁問題的預(yù)防。

（1）為確保CFG 樁不會在施工中斷樁、夾泥，一定要等到混凝土埋住鉆頭時才能往上慢速提鉆。

（2）基于實例工程的地質(zhì)條件，縮徑通常會產(chǎn)生于上部地層當中，故而鉆機操作員在該段地層展開鉆進施工時，一定要用低速擋，確保鉆進過程的穩(wěn)定性。

（3）鉆頭直徑要求每50 根樁檢查一次，確保CFG 樁施工后所成樁徑會在400mm 內(nèi)。

（4）若輸送期間發(fā)生混凝土堵管需要重新泵送時，鉆頭務(wù)必要深入混凝土面以下至少1.0m，否則可能會出現(xiàn)斷樁問題。

4.截取樁頭的質(zhì)量控制。

本工程在CFG 樁施工過程中出現(xiàn)樁身局部范圍內(nèi)斷裂問題：第一幢樓CFG 樁在破樁頭時，現(xiàn)場施工人員未按設(shè)計圖紙要求，用切割機環(huán)鋸后人工用鋼釬兩邊施打鑿除樁頭，現(xiàn)場人員為圖施工方便，將樁身用切割機環(huán)鋸后直接用小挖機料斗拉斷。在第三方檢測單位現(xiàn)場做樁身小應(yīng)變時，有11根樁檢測出為高位局部斷樁，位置均在0.5m-1m 處，我當時判斷為淺層斷樁。在將樁周邊土方挖下去0.5-1m 時，發(fā)現(xiàn)樁身裂縫。經(jīng)反復(fù)與原設(shè)計單位溝通，于是我提出處理方案：重新檢測裂縫以下樁身完整性，結(jié)果為淺層以下樁身完整?，F(xiàn)場處理以開挖深度視問題樁樁身的長度而定，將樁的周圍土開挖成比樁直徑每邊大300mm 的圓坑，標高至斷樁處樁頭以下200mm，人工鏟平槽底土面，將樁頭鑿至堅硬的混凝土面，樁頂面大致水平，將樁頭混凝土鑿毛，清理干凈，開挖好的斷樁處的槽口分層（厚度約300mm）澆筑混凝土至主樓基槽土面成熟面標高，混凝土采用比樁體混凝土高一標號的商品混凝土，澆筑完后及時進行混凝土養(yǎng)護。該方案得到了原設(shè)計單位認可。

六、施工效果檢測

為保障地基處理質(zhì)量，由專業(yè)樁基檢測單位采用壓重平臺裝置做了靜載試驗檢測?，F(xiàn)場的具體布置見圖1。

圖1 載荷試驗期間的現(xiàn)場布置

測試所用為JCQ-503 型靜力載荷測試儀。由負荷傳感器負責測量荷載大小，沉降量大小由位移傳感器負責測量。檢測時，先鑿去被測樁頭的浮漿并整平，于樁頭與中心相距2／3 半徑處穩(wěn)固設(shè)置傳感器，以樁中心為激振點位，嚴格遵循規(guī)范要求，按圖2 所示展開低應(yīng)變法現(xiàn)場檢測；按圖3 所示展開樁身完整性檢測。

圖2 現(xiàn)場的低應(yīng)變法檢測

圖3 樁身完整性的低應(yīng)變法檢測

實例工程現(xiàn)場樁數(shù)總計為528 根，共取106 根展開低應(yīng)變法檢測，其中94 根屬于Ⅰ類樁，在抽檢總數(shù)中的占比為88.7%，另外12 根屬于Ⅱ類樁，在抽檢總數(shù)中的占比為11.3%，不存在Ⅲ、Ⅳ類樁。將樁號240 編號D1 為例：其最大加載量為1470kN，10 級加載，5 級卸載，所用時間共計 1680min，沉降量最大值是11.01mm，回彈量最大值為2.63mm。所得試驗結(jié)果祥見圖4。

圖4 240 號樁單樁檢測結(jié)果

按（JGJ340-2015）《建筑地基檢測技術(shù)規(guī)范》當中對于“復(fù)合地基載荷試驗”的規(guī)定，可以對復(fù)合地基承載力特征值展開綜合分析并予以確定。本次試驗所得壓力-沉降關(guān)系曲線平緩而光滑，復(fù)合地基承載力特征值就是曲線中的平均值，因此本工程的復(fù)合地基具有485kPa 的承載力特征值。且整個檢測過程完全與規(guī)定相符，能達到設(shè)計要求。

七、結(jié)語

從實例工程的施工質(zhì)量來看，CFG 復(fù)合樁在確保地基處理質(zhì)量的基礎(chǔ)上，可充分發(fā)揮出地基土體強度方面的潛能，使承載力出現(xiàn)大幅度提升，其處理方法特別有效。在對高層建筑物實施地基加固處理方面能體現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。