CFG樁在大厚度濕陷性黃土地區高層建筑中的應用★

魏致琴　張興元　王進璽

(1.甘肅土木工程科學研究院，甘肅 蘭州　730020；　2.隴東學院土木工程學院，甘肅 慶陽　745000)

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CFG樁在大厚度濕陷性黃土地區高層建筑中的應用★

魏致琴1張興元1王進璽2

(1.甘肅土木工程科學研究院，甘肅 蘭州730020；2.隴東學院土木工程學院，甘肅 慶陽745000)

以甘肅省慶陽市西峰區某高層CFG樁復合地基為例，對CFG樁復合地基在大厚度濕陷性黃土地區高層建筑中的應用進行了分析研究，研究結果表明，CFG樁復合地基可以使地基承載力得到大幅度的提高,地基變形得以降低和控制，達到了預期的處理效果。

CFG樁，復合地基，濕陷性黃土，高層建筑

0　引言

甘肅省慶陽市西峰區位于隴東黃土塬上，區域內分布有巨厚濕陷性黃土。隨著社會經濟的發展，越來越多的高層建筑在該地區興建，由于建筑場地內沒有很好的持力層，基礎一般為素土或灰土擠密后的人工地基上采用混凝土灌注樁，但樁的長度一般很大，施工工期較長、工程費用很高。鑒于CFG樁復合地基施工設備簡單，造價低廉，承載力高，沉降變形小[1-5]，最近幾年逐漸以CFG樁復合地基代替混凝土灌注樁，但其在大厚度濕陷性黃土地區高層建筑，特別是超高層建筑地基處理中缺乏成熟的經驗。為此，本文以慶陽市西峰區某高層CFG樁復合地基為例，對CFG樁復合地基在大厚度濕陷性黃土地區高層建筑中的應用進行了分析研究。

1　CFG樁加固濕陷性黃土地基機理

CFG樁也叫水泥粉煤灰碎石樁，其加固濕陷性黃土地基的機理一般表現為3種。

1.1擠密作用

CFG樁一般采用振動沉管成孔，由于樁管振動和側向擠壓作用使樁間土得到了擠密，消除了樁間土的濕陷性，提高樁間土的承載力。

1.2置換作用

CFG樁具有一定粘結強度，在上部荷載作用下樁身壓縮性明顯比周圍土體小。因此，CFG樁復合地基的強度較高。

1.3樁體作用

CFG樁屬于剛性樁，它和樁間土共同作用，既具有復合地基的特點，也具有樁基的某些特征，在加固區范圍內樁身的變形控制復合地基的變形，變形量很小。

2　工程實例

2.1工程概況

某高層工程高度為99.6 m，CFG樁處理地基，基礎均采用筏板基礎，本文中以塔樓A為例進行分析。

2.2工程地質條件

該工程位于慶陽市西峰區，地貌單元屬典型隴東黃土塬。地質構造屬于中國北方華北地臺大地構造單元，處于關山—六盤山褶皺帶以東的鄂爾多斯臺地。黃土厚度在100 m以上，主要為風成黃土,據勘探揭露,場地內地層為:

3)古土壤①(Q3):以粉土為主，局部為粉質粘土，屬黑壚土型埋藏土，褐紅色，土質較均勻，干強度中等，光澤及韌性中等，無搖振反應，孔隙較發育，埋深7.50 m～9.80 m。

5)古土壤②(Q2):以粉土為主，局部為粉質粘土，屬褐土型埋藏土，褐紅色，土質較均勻，干強度較高，光澤及韌性中等，無搖振反應，孔隙較發育，埋深13.10 m～16.20 m。

7)古土壤③(Q2)：褐紅色，粉土，屬褐土型埋藏土，土質均勻，干強度中等，光澤及韌性中等，無搖振反應，孔隙一般發育，水平層理較發育，埋深17.60 m～26.50 m。

9)古土壤④(Q2)：褐紅色，以粉土為主，局部為粉質粘土，屬褐土型埋藏土，土質較均勻，干強度中等，光澤及韌性中等，無搖振反應，孔隙不發育，具水平層理，埋深23.40 m～36.00 m。

11)古土壤⑤(Q2)：褐紅色，以粉土為主，局部為粉質粘土，屬褐土型埋藏土，土質均勻，干強度中等，光澤及韌性中等，無搖振反應，孔隙不發育，具水平層理，埋深33.30 m～40.50 m。

13)古土壤⑥(Q2)：褐紅色，粉質粘土，屬褐土型埋藏土，土質均勻，干強度較高，光澤及韌性中等，無搖振反應，可塑～硬塑狀態，孔隙不發育，水平層理不明顯，可見白色鈣質條紋，埋深43.00 m～52.50 m。

勘察深度范圍內未見地下水，場地的濕陷下限為20 m。

2.3CFG樁復合地基設計

本工程中CFG樁樁長為16.0 m，樁徑均為400 mm，正三角形布置，樁間距為1.5 m，單樁承載力特征值不小于700 kN。處理完后CFG樁復合地基承載力特征值不小于420 kPa，CFG樁復合地基平面布置圖見圖1。

2.4CFG樁復合地基處理效果分析

2.4.1CFG樁復合地基樁間土靜載荷試驗

CFG樁復合地基施工結束28 d后，通過淺層地基平板靜載荷試驗，對CFG樁復合地基樁間土的加固效果進行檢測，試驗的p—s曲線和s—lgt曲線分別見圖2和圖3。

由圖2可知,荷載加到480 kN時，p—s曲線出現了拐點，由圖3可知，荷載加到480 kN時，s—lgt曲線尾部出現了向下的彎曲，綜上所述，經過CFG樁處理后，復合地基樁間土承載力可達到400 kPa。

2.4.2CFG樁復合地基單樁靜載荷試驗

隨機抽取三根CFG樁作為試樁進行樁基平板靜載荷試驗，對CFG樁復合地基單樁承載力進行檢測，試驗結果匯總如表1所示。

從表1可以看出, 經過CFG樁處理后，復合地基單樁的變形量都較小，單樁承載力都達到700 kN。

現取CFG樁復合地基單樁極限承載力Ra=700 kN，樁間土承

載力按400 kN取值，樁間土承載力折減系數β取為0.75，依據JGJ 79—2012建筑地基處理技術規范，復合地基承載力特征值fspk可按下式計算：

(1)

式中：Ra——CFG樁復合地基單樁極限承載力；

fsk——CFG樁復合地基樁間土承載力；

Ap——CFG樁復合地基樁的截面面積。

由式(1)得，天然狀態下復合地基承載力特征值fspk=550 kPa，滿足設計要求。

表1　CFG樁復合地基單樁平板靜載荷試驗檢測匯總表

2.4.3建筑物沉降觀測

對該建筑物進行了多次的沉降觀測,觀測結果見表2。

表2　建筑物沉降觀測匯總表　mm

由表2可知，建筑物的相對沉降較小，基本趨于穩定,總沉降量和差異沉降均在設計允許范圍內。

3　結語

1)從檢測結果來看,高層建筑中采用CFG樁復合地基可以使地基承載力得到大幅度的提高,地基變形得以降低和控制，達到了預期的效果。

2)CFG樁除具有一般擠密樁復合地基的特性外,也具有樁基的特征,在加固區范圍內樁身的變形控制復合地基的變形。

[1]王賽金.CFG樁復合地基在黃土地區高層建筑中的應用與分析[D].西安：長安大學,2012.

[2]董忠級,王建智.CFG樁在濕陷性黃土地基中的應用[J].工程勘察,1998(4):29-31.

[3]王旭.飽和黃土區CFG樁與振動沉管碎石樁復合地基承載特性試驗研究[J].巖土工程學報,2013(35):1063-1066.

[4]王長丹.高飽和度黃土地基超大型儲油罐CFG樁復合地基承載性能試驗研究[J].水利與建筑工程學報,2008(6):47-49.

[5]汪麗.灰土擠密樁與CFG樁分步處理高層建筑濕陷性黃土地基的應用研究[J].價值工程,2009(4):80-82.

The application of CFG pile in high building of thick collapsible loess area★

Wei Zhiqin1Zhang Xingyuan1Wang Jinxi2

(1.GansuResearchInstituteofCivilEngineering,Lanzhou730020,China; 2.SchoolofCivilEngineering,LongdongUniversity,Qingyang745000,China)

In this paper, Qingyang City, Gansu Province, Xifeng CFG pile composite foundation to a high-rise example, the CFG pile composite foundation in thick collapsible loess area high building applications were analyzed, the results showed that, CFG pile composite foundation can so that the foundation bearing capacity has been greatly improved, ground deformation can be reduced and controlled to achieve the desired treatment effect.

CFG pile, composite foundation, collapsible loess, high-rise building

1009-6825(2016)08-0076-02

2016-01-09★:隴東學院2015年大學生創新創業訓練項目(項目編號：2015-1-3)

魏致琴(1986- )，女，助理工程師；張興元(1984- )，男，助理工程師；王進璽(1980- )，男，講師

TU443

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