CFG 樁復合地基在濕陷性黃土地區高層建筑中的應用

張 青 胡克軍 李猛猛 李少斐

(1 青島泰昊工程測試有限公司，山東 青島 266101；2 青島市產品質量監督檢驗所，山東 青島266101)

1 引言

CFG 樁復合地基是高粘結強度樁復合地基的代表，是中國建筑科學研究院于上世紀8O 年代末研發的一項地基處理新技術，目前大量用于高層及超高層建筑中[1]。我國濕陷性黃土分布地區較廣，特別是在北方地區濕陷性黃土較厚，當受場地條件不能強夯時，CFG 樁作為一種地基處理方案能對土體進行擠密作用，既能提高承載力，減小沉降，又能消除黃土的濕陷性，推廣前景較為廣闊[2]。本文將結合工程實例，介紹CFG 樁復合地基在北方地區濕陷性黃土地基處理中的具體應用。

2 工程概況

本工程場地位于濟南市槐蔭區南辛莊路東側，其中7#為小高層住宅樓，該工程地下1 層，層高3.5 米，地上11 層，層高2.9 米。本工程室內外高差為0.30 米，房屋總高度（室外地面至主要屋面處）為37.800 米。據“中國地震烈度區劃圖”（2001 版）及“建筑抗震設計規范”（GB50011-2001）規定，本工程抗震設防烈度為6 度，設計地震分組為第2 組，設計基本地震加速度為0.05g。本工程為一般設防類建筑，結構的安全等級為2 級，結構重要性系數取1.0。本工程場地的建筑場地類別為Ⅱ級，本場地勘察期間地下水穩定水位為埋深為11 米，屬第四系松散土層中的孔隙潛水，地下水主要以大氣降水、北側興濟河側向補給。據地質分析報告，場區地下水對鋼筋混凝土結構中鋼筋無腐蝕性，地下水對混凝土不具腐蝕性。場地土最大凍深0.5 米。本場區勘察深度范圍內（25m），地基土自上而下分為如下10 大層，3 亞層，在勘察深度范圍內，地層由上到下可分為：①雜填土：褐黃、褐灰色，以粉土、建筑垃圾為主，層厚0.6 ～3.5 m；①-1 素填土：褐黃色，含少量碎石、磚塊、灰渣，層厚0.5 ～2.7m；②黃土：褐黃色，中密，粉土為主，層厚1.3 ～4.5m，承載力特征值為110kp；②-1 圓礫：褐雜色，中密，主要成分為石灰巖，層厚0.3 ～1.7m，承載力特征值為160kp；③黃土：褐黃色，中密，層厚1.0 ～4.0m，承載力特征值為110kp；③-1：卵石：雜色，中密，主要成分石灰巖，0.6 ～2.9m，承載力特征值為220kp；④ 粘土：褐黃色，可塑，層厚1.8 ～4.7m，承載力特征值為140kp；⑤粉質粘土：褐黃色，可塑，層厚3.0 ～6.7m，承載力特征值為150kp；⑥粉質粘土：棕黃色，硬塑，1.8 ～5.0m；⑦粘土：棕紅色，硬塑，0.5 ～3.5m，承載力特征值為230kp；⑧殘積土：灰黃色，硬塑，層厚1.7 ～2.2m，承載力特征值為260kp；⑨強風化-中風化泥灰巖：灰黃色，局部分布，未揭穿，最大揭露厚度約為23.0m，最大揭露厚度約為2.0m，承載力特征值為300kp。⑩中風化石灰巖：青灰色，普遍分布，未揭穿，最大揭露深度約為22.5m，最大揭露厚度2.2m，承載力特征值為2000kp。

3 CFG 樁的設計與施工

該高層住宅小區地下室底板位于自然地面下3.5m，CFG 樁布樁形式采用等邊三角形，樁端持力層落于第③層黃土，有效樁長14m，樁徑400mm，樁體采用Cl5 混凝土，褥墊層采用30cm 厚的中粗砂，分層夯實。

4 CFG 樁的加固效果檢驗

為了檢驗CFG 樁質量和復合地基的加固效果，本工程在現場進行了CFG 樁復合地基3 根單樁的靜載荷試驗，本工程布置了S1~S3 共3 個復合地基承載力靜載荷實驗監測點，試驗采用慢速維持荷載法，由千斤頂、油泵、反力大梁、配重塊組成反力系統。通過反力系統，由液壓油泵和千斤頂施加荷載至樁頂，對樁頂施加豎向壓力。荷載逐級加在樁頂上，通過放置在千斤頂上的荷重傳感器測試荷載并實時在主機上顯示樁頂所受荷載大小。試驗系統自動補載、自動判穩。流量自動控制器控制油泵，使加載、補載平緩進行，當樁身產生變形沉降時，通過放置在樁頭對稱分布的電子位移傳感器隨時記錄各級荷載作用下樁頂的沉降量?，F場試驗工作在樁徑為0.4m、樁長為24m 的CFG 樁上進行。該樁共分l8 級進行，分級荷載為150kN．在荷載加至900kN 時，為了更加準確確定單樁極限承載力，將分級荷載縮小為100kN。最終加荷至2100kN。Q ～s、s ～lgt 曲線見圖1。

圖1 CFG 樁單樁豎向抗壓靜載荷試驗曲線

由圖1 可以看出： 該樁最終荷載為2 100kN，最終沉降為34.45mm，Q ～S 曲線呈緩變形，在1800kN 時出現第一拐點，對應的沉降量為22.57ram；s-lgt 曲線未見明顯間距加大和向下彎曲現象。但在l900kN 荷載作用下，用時450min 才達到相對穩定條件，比前一級多用時近1 倍，綜合分析該樁單樁豎向極限承載力≥1800kN，樁間土壓縮模量提高至8.2MPa。樁間土的濕陷性系數小于0.0015，干密度大于1.5t/m3，可認為已經消除了樁間黃土的濕陷性。

依據《樁基低應變動力檢測規程》(JGJ／T93-95)的要求，本工程對30%的CFG 樁進行了低應變動力檢測，其中一類和二類樁達到總檢測樁的98%，滿足設計要求。

5 經濟性比較

為從多方面說明CFG 樁特有的優越性，我們還做了一個鉆孔灌注樁的對比方案，從經濟指標來看，小高層住宅采用小直徑CFG 復合地基較灌注樁能節省14 萬元（節省32%），且施工方便工期快，施工后允許甲方戶型調整，基礎檢驗費用較灌注樁要低，由于成樁時間短，縮短工期，因此綜合來講，為設計推薦的優化基礎處理方案。（注：灌注樁按照混凝土800 元/m3，CFG 復合地基樁按照混凝土400 元/m3。）

CFG 復合地基樁采用沉管工藝，施工速度快，碰見局部鉆進困難，可以根據現場情況靈活調整增加CFG 樁位置及數量，確保滿足設計承載力要求，這也是CFG 復合地基的優越性之一[3][4]。

綜上所述，通過調整適當樁間距及樁長已滿足上部結構荷載要求的CFG 復合地基，較鉆孔灌注樁基礎具備明顯的經濟以及技術的優越性，能很好的滿足本工程的地基基礎設計要求。

6 結論

本工程實例就是CFG 樁復合地基處理技術在濕陷性地區小高層建筑中的成功應用，從樁基檢測，單樁復合地基承載力特征值滿足設計要求，具有較好的技術性能和經濟效果。

[1]龔曉南．復合地基理論及工程應用[M]．北京：中國建筑工業出版社，2005．

[2]龔曉南．21 世紀巖土工程發展展望[J]．巖土工程學報，2004，(2)：56-62．

[3]馮曉洲．CFG 樁復合地基在高層建筑地基處理中的應用[J]，中國高新技術企業，2011，1．

[4]高巖．CFG 樁復合地基在某高層住宅工程中的應用[J]．土工基礎，2011，25（3）．