CFG樁在實際工程中的設計與施工

劉 靜

（河南省有色金屬地質礦產局第一地質大隊，河南鄭州 450016）

CFG樁在實際工程中的設計與施工

劉 靜*

（河南省有色金屬地質礦產局第一地質大隊，河南鄭州 450016）

根據CFG樁復合地基的承載機理和特性，實際工程中的應用，通過現場原位試驗，證明了它的應用價值。

CFG樁；設計；施工

當前，隨著城市建設的飛速發展，施工中地基處理手段也逐漸多樣化，復合地基由于其充分利用樁間土和樁共同作用的特有優勢和相對低廉的工程造價得到了越來越廣泛的應用。特別是CFG樁復合地基，充分發揮了CFG樁的高承載力性能和抗變形性能，并通過褥墊層的設置充分發揮樁間土的承載力。

CFG樁復合地基粘結強度樁是復合地基的代表，目前多用于高層和超高層建筑中。CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結強度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復合地基。CFG樁復合地基通過褥墊層與基礎連接，無論樁端落在一般土層還是堅硬土層，均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應力比樁間土表面應力大。樁可將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應減少了樁間土承擔的荷載。這樣，由于樁的作用使復合地基承載力提高，變形減小，再加上CFG樁不配筋，樁體利用工業廢料粉煤灰作為摻和料，大大降低了工程造價。

1 工程概況

安陽市某小區住宅樓，設計地上21層（地下2層），塔樓2層，總高度64.2m，鋼筋混凝土剪力墻結構，筏板基礎，基底壓力380kPa。設計基底埋深-9.20m（自然地面以下7.50m)。

1.1 工程地質條件

①素填土；層底深度0.50～1.00m,層厚 0.50～1.00m；

②非自重濕陷性粉土；層底深度2.1～4.4m,層厚2.90～3.70m,承載力特征值為125kPa；

③黃土狀粉質粘土；層底深度3.0～7.6m,層厚1.50～3.20m,承載力特征值為180kPa；

④黃土狀粉質粘土；層底深度7.0～9.5m,層厚1.60～2.40m,承載力特征值為155kPa；

⑤粉質粘土；層底深度9.0～11.6m,層厚1.20～3.20m,承載力特征值為170kPa；

⑥粉質粘土；層底深度11.1～13.5m,層厚1.50～4.00m,承載力特征值為180kPa；

⑦粉土；層底深度15.2～15.5m,層厚0.50～0.80m,承載力特征值為190kPa；

⑧粉質粘土；層底深度15.8～16.4m,層厚0.60～1.1m,承載力特征值為180kPa；

⑨粉土；層底深度20.9～21.8m,層厚4.50～5.40m,承載力特征值為200kPa；

⑩卵石；層底深度32.2～34.1m,層厚10.7～12.0m；承載力特征值為430kPa。

1.2 水文地質條件

勘探深度內未見地下水。

1.3 地基處理方案的選擇

根據上部結構的設計要求，要求地基持力層承載力特征值不小于380kPa，由于基礎底面座落于層④黃土狀粉質粘土層中，承載力特征值為155kPa，因此天然地基不能滿足設計要求。由建設、勘察、設計及其他有關工程技術人員，一起研究探討地基處理方案，經過對多種方案的計算對比，確定采用CFG樁復合地基較為經濟可行。

2 CFG樁的設計

2.1 設計計算參數

加固范圍：基礎邊緣外擴300mm。

樁徑：d=400mm，有效樁長L=15m（樁端須進入層⑩卵石層大于0.50m），砼強度等級C20，處理面積約1100m2。

要求采用長螺旋鉆成孔，泵壓混凝土成樁的施工工藝。

樁施工完后剔除樁頭后做300mm厚碎石（粒徑5～10mm）墊層，要求夯實度小于0.90。墊層寬出基礎外緣300mm。

2.2 單樁承載力特征值的確定

單樁承載力特征值按下式計算：

式中：Ra——單樁豎向承載力特征值，kN；

up——樁周長，1.256m；

qsi——樁周第i層土的側阻力特征值，取26kPa；Lpi——樁長范圍內第i層土的厚度，m；

αp——樁端端阻力發揮系數，應按地區經驗確定；

qp——樁端阻力特征值，430kPa；

Ap——樁的截面積，0.126m2。

經計算Ra=540kN。

2.3 樁面積置換率

式中：fspk——復合地基承載力特征值，380 kPa；λ——單樁承載力發揮系數，可按地區經驗取值；m——面積置換率；

β——樁間土折減系數，取0.85；

fsk——天然地基土承載力特征值，155kPa。經計算m=6.0%。

2.4 樁間距

樁按正方形布置，經計算樁距S=1.40m，總樁數為482根。

2.5 樁體材料

嚴格按照安陽市建設工程質量檢測站依計強度等級和施工具體要求出具的配合比進行配比。具體為水泥∶砂∶碎石（10～20mm）∶水∶粉煤灰=1∶2.28∶3.16∶1.66∶0.007（質量比）。

3 施工工序

成孔—驗證孔深—拌合混合料—灌注—移至下一孔。

4 復合地基檢測

4.1 復合地基靜載荷試驗

試驗有3組復合地基靜載荷試驗，試驗的詳細情況見表1、圖1。

表1 復合地基靜載荷試驗概況表

圖1 復合地基靜載荷試驗曲線（P—S)

從P-S壓力—沉降曲線可以看出，復合地基靜載荷試驗曲線基本屬于平緩的光滑曲線，看不出明顯的拐點。相鄰兩級壓力所對應的沉降量之比亦無一定規律，即從曲線上無法確定其極限荷載，并且曲線亦無明顯的比例界線，相對變形值s/b=0.006所對應的壓力均大于380kPa。綜合分析3個測試點均可取最大加載壓力的一半，作為該CFG樁復合地基承載力特征值。即CFG樁復合地基承載力特征值≥380kPa，滿足設計要求。

4.2 基樁低應變動力檢測

本工程對所有的CFG樁低應變檢測CFG樁全部482根樁。所測的482根樁中，418根均屬于Ⅰ類樁，占檢測樁總數的86.7%，Ⅱ類樁64根，占檢測樁總數的13.3%，無Ⅲ類及Ⅳ類樁，屬完整或基本完整樁，均沒有影響正常使用的樁。

4.3 沉降觀測結果

從基礎到主體施工過程中，對建筑物進行了沉降觀測，沉降觀測結果表明，其最大沉降為12mm，最大沉

[1]GB5007-2011建筑地基基礎設計規范[S].中國建筑工業出版社，2011.

[2]JGJ94-2008建筑樁基技術規范[S].中國建筑工業出版社，2008.

[3]張森安.第三系風化砂巖的強度與變形特征[M].大連理工大學出版社，1995.

[4]張森安.第三系風化砂巖地基的評價[J].工程勘察,1995（6）：11.降差值僅為2mm，說明地基沉降量不大，沉降差很小。

5 結論

（1)以復合地基靜壓結果數據看，復合地基的承載力得到大幅度的提高，地基變形得以降低和控制。

（2)由于CFG樁樁體材料可以摻入工業廢料粉煤灰、不配筋以及充分發揮樁間土的承載能力，其受力和變形類似于素混凝土樁，具有地基承載力高、變形小、穩定快、施工簡單易行、工程質量易保證等優點，工程造價一般為樁基的1/3～1/2，經濟效益和社會效益非常顯著。

（3)由該工程證明此種地基處理方案，質量易控制，造價低，經濟、社會、環境效益明顯，有極大的發展潛力。

參考文獻：

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[2]JGJ79—2012建筑地基處理技術規范[S].

[3]中國地震局地球物理勘探中心，鄭州基礎工程勘察研究院安鋼鋼城花園B3住宅樓復合地基檢測報告[R].

TU753

B

1004-5716（2015)08-0182-03

2014-07-31

2014-08-04

劉靜（1963-），女（漢族），遼寧丹東人，工程師，現從事地質（巖土工程）工作。