CFG樁復(fù)合地基在龍門巖溶地區(qū)中的應(yīng)用

陳吉

摘要：本文通過工程實例，介紹了CFG樁復(fù)合地基在巖溶地區(qū)地基處理中的應(yīng)用，根據(jù)場地情況和擬建建筑結(jié)構(gòu)及荷載特點，通過選用合適的基礎(chǔ)形式，對基礎(chǔ)施工問題進行了分析，最終選用的CFG樁復(fù)合地基，有效地避開復(fù)雜的地質(zhì)情況，并滿足了工程的設(shè)計要求。同時，提出巖溶地區(qū)地基處理和基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)注意的問題及處理建議。

關(guān)鍵詞：龍門巖溶地區(qū)；復(fù)合地基；地基處理

1. CFG樁的概念

CFG樁為水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和并用成樁機械制作的可變強度樁。CFG樁作為一種低強度樁，可充分利用樁間土的承載力共同作用形成復(fù)合地基的處理方法。具有污染小、工期快、經(jīng)濟合理等優(yōu)點，可對粘性土、粉土、砂土、淤泥質(zhì)土和素填土等地基進行處理，是一種技術(shù)上可行且成熟的地基處理方法，同時還能產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效果。

2.項目工程概況

擬建場地位于惠州市龍門縣永漢鎮(zhèn)，北鄰廣東省省道S119，周邊現(xiàn)為居民住宅樓，交通較便利。本項目用地面積約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。抗震設(shè)防烈度為6度，建筑場地類別為Ⅱ類，設(shè)計特征周期為0.35s。

3.工程地質(zhì)條件

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：（1）第四系人工填土層（Qml）；（2）第四系沖積土層（Q4al）；（3）第四系殘積土層（Qel）；（4）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。

②-1）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。

②-2）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。

②-3）粉細砂：灰黃、灰黑色，局部灰白色，松散狀為主，局部稍密狀，主要由粉細粒石英砂組成，局部泥質(zhì)含量較高，黏結(jié)性較差。

②-4）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2cm～10cm，卵石主要母巖成分為砂巖，花崗巖等，卵石間砂粒及粘粒充填。

②-5）卵石：灰黃、灰褐色，稍密—中密狀，飽和，局部混夾漂石，粒徑約2cm～12cm，卵石主要母巖成分為砂巖，花崗巖等，卵石間砂粒及粘粒充填。

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化巖塊，黏性較高。

下伏石炭系微風化石灰?guī)r，場地由上至下各土層的主要物理力學性質(zhì)指標見下表1、場地代表性的地質(zhì)剖面圖1。

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。

4.基礎(chǔ)類型的選擇

基坑開挖后，基坑底土層為素填土①、粉質(zhì)黏土②-1、粉細砂②-3、卵石②-4，結(jié)合建筑物的荷載及結(jié)構(gòu)特點，綜合場地巖土工程條件，建議采用以下基礎(chǔ)形式：

4.1天然地基淺基礎(chǔ)可行性評價

基坑底土層為素填土①、粉質(zhì)黏土層②-1、粉細砂②-3、卵石②-4，承載力不夠滿足上部荷載、強度等要求。綜上所述，本工程采用天然地基淺基礎(chǔ)不可行。

4.2旋挖、鉆（沖）孔灌注樁基礎(chǔ)

經(jīng)鉆探揭露，場地普遍存在巨厚狀卵石層，該層樁基成孔較為困難，成樁的可能性不大，且施工難度、成本太大。綜上所述，本工程采用旋挖、鉆（沖）孔灌注樁基礎(chǔ)是不可行的。

4.3復(fù)合地基筏板基礎(chǔ)

根據(jù)勘察揭露的巖土層性，上部第四系土層卵石層②-4的承載力及變形性質(zhì)均不滿足設(shè)計要求，進行地基處理后可滿足設(shè)計要求。復(fù)合地基加固方案可選用CFG樁作為剛性樁增強體，樁端持力層宜根據(jù)建筑物層高和建筑結(jié)構(gòu)上部荷載要求，選用卵石層②-4、卵石層②-5或微風化石灰?guī)r層④-1。CFG樁可采用長螺旋成孔，施工機械設(shè)備產(chǎn)生的噪音及土方清運對場地周邊環(huán)境影響不大。因此，本工程采用CFG樁復(fù)合地基筏板基礎(chǔ)是可行的。

5. CFG樁樁基設(shè)計計算及施工工藝

5.1 CFG樁樁基設(shè)計計算參數(shù)

采用CFG樁處理后的復(fù)合地基，初步設(shè)計時，復(fù)合地基的承載力特征值，可按廣東省標準《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（DBJ15-31-2016）第7.6.2條的規(guī)定估算。正式大面積地基處理施工前，應(yīng)進行現(xiàn)場試樁，進一步論證成樁的可行性。地基處理完成后，實際采用的復(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確定，初步設(shè)計過程中，按下式估算并應(yīng)通過單樁靜載試驗驗證。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)見下表2。

5.2 CFG樁施工工藝

CFG樁常用的施工工藝主要有以下三種：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粘性土、粉土、素填土、中密到密實狀的砂土；②長螺旋成孔、泵壓混合料CFG樁工藝：主要適用于粘性土、粉土、砂土以及對噪聲或泥漿污染要求嚴格的場地；③振動沉管CFG樁工藝：主要適用于粉土、粘性土及素填土。

5.3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，通過平板靜載試驗檢測復(fù)合地基特征值。經(jīng)檢測，復(fù)合地基滿足設(shè)計要求。

6.結(jié)論

本工程場地通過樁型的對比分析，CFG樁復(fù)合地基加筏板基礎(chǔ)相比于鉆孔樁具有許多優(yōu)點，特別是在巖溶地區(qū)建筑物基礎(chǔ)設(shè)計是一種較好的選擇方案。CFG樁不需要配筋，施工速度快，造價低，噪音小，不產(chǎn)生泥漿污染，穿越卵石層不會造成塌孔及樁身縮徑等現(xiàn)象。施工質(zhì)量易于控制，其技術(shù)工藝發(fā)展迅速，應(yīng)用也非常廣泛。

巖溶地區(qū)基礎(chǔ)形式和處理方式幾種建議，基礎(chǔ)形式的選擇：巖溶地區(qū)地基基礎(chǔ)形式可為采用天然地基淺基礎(chǔ)、復(fù)合地基淺基礎(chǔ)以及樁基礎(chǔ)。工程中具體采用何種地基基礎(chǔ)形式應(yīng)根據(jù)場地巖溶發(fā)育程度、水文地質(zhì)條件，并結(jié)合擬建建筑物結(jié)構(gòu)及荷載特點綜合分析決定。處理建議：以采用淺基礎(chǔ)為例，通過相關(guān)資料分析后，若淺層持力層無法滿足擬建建筑物沉降變形要求，必要時須對地基進行人工加固處理，一般處理方式如下：換填法、褥墊層法、灌漿充填法或采用剛性樁、半剛性樁、散體材料樁復(fù)合地基處理方法。

最后，我們通過工程實例的分析，得出對于巖溶地區(qū)地基處理有很大的難度和復(fù)雜性，需因地制宜設(shè)計和選擇施工方法。進行基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)結(jié)合巖土工程勘察報告和具體情況進行分析，并對地基中存在的不良地質(zhì)作用進行合理處理，尋找最佳的基礎(chǔ)設(shè)計方案，方能獲得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-2012）.

[2]巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001）.

[3]閻明禮，張東剛. CFG樁復(fù)合地基技術(shù)及工程實踐.北京.中國水利水電出版社， 2001 .

[4]廣東有色工程勘察設(shè)計院.依云雅居巖土工程勘察報告. 2018.