結合工程實例淺談CFG地基處理

李丹丹 曹勇

引言：本文主要結合具體實例，對高層建筑CFG樁復合地基基礎處理的設計方法進行了探討，可供同行參考借鑒。

一、機理分析

水泥粉煤灰碎石樁，又稱為CFG樁，是由碎石、石屑、粉煤灰混合料，摻適量的水進行拌和，采用各種成樁機械形成樁體。通過調整水泥的用量及配比，一般可使樁體強度等級在C10～C25之間變動。常常在樁頂與基礎之間鋪設一層150mm~300mm厚的中砂、粗砂、級配砂石或碎石(稱為褥墊層)，以有利于發揮承載力，與樁體組合復合地基。

二、工程實例

2.1 工程概況

某工程，地下一層，地上34層，建筑物總高度98米。采用鋼筋混凝土剪力墻結構，抗震設防烈度7度，場地類別為Ⅱ類。建筑場地內未全部見有地下水，場區地下水類型為上層滯水，受大氣降水的補給。根據工程地質勘察報告，場地自下而上各土層的主要物理力學性質指標見表1：

表1

指

標

土

層

名

稱 天然

孔隙比

標準值e 液性指數

標準值

Il 根據e、Il查得的承載力特征值fak1

(kPa) 標貫擊數

標準值N

（平均值）（擊） 根據N查得的承載力特征值fak2

(kPa) 動探擊數標準值N63.5

（平均值）（擊） 根據N63.5查得的承載力特征值fak3

(kPa) 承載力

特征值

(建議值)

fak

(kPa) 壓縮模量Es或變形模量Eo（平均值）（MPa） 內聚力

標準值

(平均值)

Cuu

(kPa) 內摩擦角標準值

(平均值)

Φuu

(度)

②粉質粘土 0.782 0.49 198 7.4（8.1） 156 150 Es0.1-0.2=5.9

Es0.2-0.4=9.0 33.9 5.2

③粉質粘土 0.864 0.92 128 3.3（4.1） 93 100 Es0.1-0.2=4.9

Es0.2-0.4=7.8 (37.5) (4.8）

④粉質粘土 0.728 0.37 236 10.0（11.3） 195 180 Es0.1-0.2=7.4

Es0.2-0.4=11.4 (49.4) (13.7)

⑤粉質粘土 0.736 0.46 223 11.8（12.8） 204 190 Es0.1-0.2=8.0

Es0.2-0.4=11.3 （48.2） （16.4）

⑤1粉質粘土 0.871 0.87 132 5.7（7.2） 124 120 Es0.1-0.2=5.6

Es0.2-0.4=8.7

⑥粉質粘土 0.765 0.42 213 13.0（14.2） 240 200 Es0.1-0.2=9.0

Es0.2-0.4=12.4

⑥1粉質粘土 （0.893）（平均值） （0.73）

（平均值） 143 （8.4） 171 130 Es0.1-0.2=6.8

Es0.2-0.4=9.0

⑦含粘性土圓礫 7.4（7.8） 420 300 E0=18.0

2.2 設計方案

樁端持力層為○6層粉質粘土，fak=200KPa，無法滿足上部結構的要求，需要進行地基處理。為了達到既滿足設計要求又經濟可行的目的，本工程提出了CFG剛性樁復合地基處理的方案，對○6層粉質粘土層進行了加固處理。考慮到上部結構剛度較大，基礎形式采用筏板基礎。基礎埋深為-7.2m，要求處理后的復合地基承載力特征值大于460KPa。

2.2.1CFG樁復合地基的設計參數

本工程CFG樁的樁徑為400mm，樁身混凝土強度等級為C30，樁端持力層為○6層粉質粘土層，Fsk=200KPa，端阻為400KPa。樁間距按1.5米考慮，正方形布樁，則置換率m=0.0557。

2.2.2復合地基的承載力特征值計算

根據《建筑地基處理技術規范》(JGJ79-2012)7.1.5-2計算單樁承載力如下：

式中： ——復合地基承載力特征值（kPa）

m——面積置換率

Ra——單樁豎向承載力特征值（kN）

Ap——樁的截面積（m2）

——單樁承載力發揮系數，本次估算取0.8

——樁間土承載力發揮系數，本次估算取0.9

——處理后樁間土承載力特征值（kPa），宜按當地經驗取值，如無經驗時，可取天然地基承載力特征值。

460=0.85×0.057×Ra/0.1256+0.95×(1-0.0557) ×200

得出：Ra=741KN，取Ra=750KN

根據《建筑地基處理技術規范》(JGJ79-2012)7.1.5-3計算樁長如下：

750= (10.1×28+30×Li)

得出：Li=10.5米

總樁長=10.1+10.5=20.6米，取21米。

2.2.3樁身強度驗算

根據《建筑地基處理技術規范》(JGJ79-2012)7.1.6-1計算軸心抗壓強度標準值如下：

Fcu=4×0.85×750/(0.1256×1000)

=20.3N/mm2

經過上式驗算，工程中樁身混凝土強度等級為C30，符合設計要求。

三、結束語

綜上所述，CFG樁有效處理深度大，能大幅提升地基承載力。設計時應根據建筑設計項目的具體要求和實際地質情況靈活合理的選擇處理方案。

參考文獻

[1]JGJ79-2012，《建筑地基處理技術規范》北京：中國建筑工業出版社2012.