某工程CFG 復合地基設計

李 娟

(中國中元國際工程公司，北京 100089)

CFG樁(水泥粉煤灰碎石樁)復合地基是由水泥、粉煤灰及碎石，按照一定比例加水拌和，制成一種高粘性強度的樁體、樁端土和墊層共同工作的復合地基，是一種較新的地基處理技術。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合料，大大降低了工程造價。因此該技術在北方地區的高層建筑地基處理中得到廣泛應用。

1 工程概況

本工程為陜西省某醫院的住院樓工程，位于陜西省西安市，該建筑總建筑面積為77 260 m2，地下2層，地上20層(含設備層)，局部機房層凸出屋面。其中地下部分面積10 600 m2，主要建筑功能為車庫、設備用房、藥庫、藥房，地下2層局部為人防地下室，平時為車庫，戰時為甲類二等人員掩蔽部，抗力級別為核6級和常6級;地上面積66 660 m2，主要建筑功能為檢驗科、病理科、中心供應、血庫、手術部及科室病房。標準層平面尺寸為115.40 m×37.20 m，基本柱網尺寸為7.6 m×7.5 m，7.6 m×7.2 m。建筑總高度為81.80 m。效果圖如圖1所示。平面圖及立面收進情況如圖2所示。

2 地基基礎設計

2.1 地質資料

本工程擬建場地位于西安市黃雁村十字西南角，場地地形平坦。地貌單元屬皂河Ⅱ級階地。根據該場地詳細的巖土工程勘察報告，場地地層自上而下主要由人工填土、第四紀全新世沖洪積黃土狀、晚更新世風積黃土、殘積古土壤及中更新世沖積粉質粘土、砂土組成。根據其成因、時代、顆粒組成及物理力學性質，將勘探深度范圍內的地層分為11個工程地質單元層，見表1。

表1 工程地質各單元層力學指標

場地地下水屬空隙潛水類型，場區地下水對混凝土及鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性;場地地下水對混凝土結構具有微腐蝕性;在干濕交替條件下，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有微腐蝕性。

根據地勘資料分析結果，場地內分布的②層黃土狀土具有濕陷性，擬建場地為非自重濕陷性黃土場地。由于本工程基礎埋深約為12.00 m，②層黃土狀土已全部挖除，其他土層自重濕陷系數均小于0.015，設計時按一般地區的規定設計。

2.2 地基基礎方案

本工程基礎埋深約為12 m，基底持力層為④層古土壤，該層土地基承載力特征值約為160 kPa，經修正后地基承載力約為376 kPa，可以滿足純地下室部分的地基承載力要求，故純地下部分擬采用天然地基方案;但該承載力不能滿足高層部分地基承載力要求，而且高層與純地下室部分基礎差異沉降較大，若采用天然地基，則差異變形不滿足規范要求。因此高層部分須采用適宜的方法對其進行處理，保證地基承載力和沉降差同時滿足規范要求。

根據地勘報告，地基土⑥層粉質粘土層及以下的各層地基土均為良好的CFG樁持力層。考慮到擬建物的重要性，各方案的施工條件、技術保證等，且針對本工程高層部分與純地下室部分連為一體，兩者之間的差異沉降問題較為突出的特點，結合場區土層特性，高層部分采用水泥粉煤灰碎石樁(CFG)地基處理方案，并以⑥層粉質粘土層作為樁端持力層。

CFG樁徑為400 mm，樁長為12.0 m，且樁進入⑥層粉質粘土層不小于1.2 m。單樁承載力特征值為620 kN，樁體抗壓強度大于20 MPa。同時，地基處理要求CFG樁間距1.2 m×1.2 m處理后的復合地基承載力特征值不小于540 kPa;樁CFG間距1.4 m×1.4 m處理后的復合地基承載力特征值為430 kPa。

CFG樁布置如圖3所示。

總樁數為2 317根，面積置換率為6.99%。

樁頂面鋪設200厚褥墊層，材料選用中砂、粗砂、級配砂石或碎石，最大粒徑不大于30 mm。

復合地基設計中，基礎與樁和樁間土之間設置一定厚度散體粒狀材料組成的褥墊層。基礎下是否設置褥墊層，對復合地基受力影響很大。若不設置褥墊層，復合地基承載特性與樁基礎相似，樁間土承載能力難以發揮，不能成為復合地基。基礎下設置褥墊層，對于調整樁土相對變形，保證樁土共同工作是極為有效的。

基礎形式采用平板筏基，高層部分基礎底板厚1 400 mm，剪力墻井筒處考慮上部荷載較大，按沖切控制取1 800 mm;純地下室部分考慮抗浮設計的因素，底板厚700 mm。

本工程采取CFG樁地基處理方案后，采用中國建筑科學研究院PKPM CAD工程部編制的結構分析程序《多層及高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件JCCAD》中的樁筏有限元計算的高層部分絕對沉降量很小(最大沉降約為48 mm)，高層部分與純地下室部分的沉降差較小(最大沉降差為40 mm，傾斜為40/126 900=0.000 3＜0.002 5)，滿足規范要求。

3 結語

1)由于CFG樁中摻入少量的粉煤灰，不配筋以及充分發揮樁間土的承載力，具有地基承載力高、變形小、穩定快、施工簡單易行，機械化程度高，施工速度快，地質適應性強，不受季節影響，經濟效益顯著等特點。

2)以實際工程為例通過計算證明，采用CFG復合地基，承載力得到大幅度的提高，地基變形得以很大程度的降低。

[1]李偉玲，李長得.淺談CFG樁復合地基設計[J].中國新技術新產品，2010(8):16-18.

[2]JGJ 79-2002，J 220-2002，建筑地基處理技術規范[S].

[3]GB 50007-2002，建筑地基基礎設計規范[S].