CFG樁和灰土擠密樁復合地基的應用

田 葉 軍

(山西晉設拓凡建筑設計咨詢有限公司，山西 太原 030013)

0 引言

根據地質結構不同，在進行地基處理作業的時候只有選擇不同的地基才能確保整個建筑工程的施工質量得到保障。在制定地基處理方案的時候，要全面、系統的考量各種因素，根據建筑現場的實際情況以及主要的地基種類等多個角度進行分析，最終總結出具有一定針對性的地基處理方案。山西省太原市的地質結構是以濕陷性黃土為主，如果大量的使用鋼筋混凝土澆筑而成的灌注樁對相應建筑工程的地基進行加固，整個工程的成本較高，不利于控制成本。所以，要使用灰土擠密樁和CFG樁符合地基，在對整個建筑形成有效支撐的同時，還不會受到黃土層下陷的干擾。

1 主要特點

1.1 灰土擠密樁特點

灰土擠密樁的性價比較高，加工方式簡單，可以就地取材，通過簡單的加工流程就可以制備大量的灰土原料。灰土擠密樁主要使用在濕陷型地質結構的施工場地中，具有良好的加固作用，可以有效的提高整個建筑的穩定性。但是對質量較大的高層建筑而言，灰土擠密樁無法為整個建筑提供足夠的承載力，所以灰土擠密樁一般都使用在高度較低的建筑工程中。

1.2 CFG樁特點

CFG樁最大的優勢在于承載力較大，而且施工流程簡便，基于CFG樁的地基處理作業整體難度不大，而且施工的效率較高。CFG樁主要使用在中高層建筑的地基處理工作中，可以為質量較大的建筑提供足夠的支撐力。但是CFG樁對周邊土層沒有良好的擠密約束作用，對濕陷型黃土而言，沒有辦法將整個土層控制在一個穩定的狀態。

綜合而言，灰土擠密樁和CFG樁各有優缺點，在實際使用的時候，要根據整個建筑工程的實際情況制定出合理的地基處理方案，能夠使灰土擠密樁和CFG樁之間形成優勢互補，進而使整個地基處理工作的效率達到預期的效果。

2 工程概況

2.1 基本情況

本工程為太原市某小區住宅樓，建設場地位于太原市東部，地上30層，地下3層，結構總高度90.15 m。結構類型為剪力墻結構，基礎采用梁板式筏板基礎。本工程根據山西省某地質工程勘察院提供的《某高層住宅樓巖土工程勘察報告》，場地屬穩定場地,場地為自重濕陷性場地，地基濕陷等級Ⅱ級。本工程地基處理采用水泥粉煤灰碎石樁(簡稱CFG樁)加灰土及素土擠密樁復合地基土處理的方法來消除全部濕陷和提高地基承載力。

2.2 場地的工程地質條件

場地的工程地質條件見表1。

表1 自然條件調查結果統計表

3 地基處理項目實際施工流程

3.1 灰土擠密樁設計

灰土擠密樁分布于主樓樓座下，要求施工單位先施工該部分灰土擠密樁，待灰土擠密樁完全消除樓座下樁長深度范圍內濕陷性后，方可進行素土樁及CFG樁施工。為防止擠密樁后期成樁困難，灰土擠密樁施工順序可采用由內向外，隔行跳打的方式進行。本工程設計灰土擠密樁1 592根，樁徑450，正三角形布樁，樁距為1.1 m和0.9 m，有效樁長分別為18.8 m。

1)灰土擠密樁施工：灰土擠密樁采用沖擊成孔，樁孔內的填料用2∶8灰土，壓實系數不小于0.97；2∶8灰土：采用粉質粘土，不得使用塊狀粘土和砂質粉土，不得含有松軟雜質，并應過篩，其顆粒不得大于15 mm，石灰采用新鮮消石灰，其顆粒不得大于5 mm。

2)樁端持力層位于⑤粉質粘土+粉土層。要求有效的樁長深度內場地土濕陷全部消除。

3)要求處理后的地基承載力特征值不小于180 kPa。

在基礎墊層與樁頂之間設300 mm厚褥墊層，范圍外擴至基礎邊外500。褥墊層材料采用三七灰土。褥墊層鋪設采用靜力壓實法，夯填度不得大于0.9。

3.2 素土樁設計

灰土擠密樁施工完畢滿足設計要求后，方可進行素土擠密樁施工，素土擠密樁分布于主樓樓座周邊外擴部分，素土樁樁徑為450 mm,有效樁長為15 m,樁距1.1 m(正方形布樁)的樁801根，樁距1.1 m(正三角形布樁)的樁856根。

1)成孔方式需采用沖擊成孔(成孔所用的錘重應大于5 t)，嚴禁采用機械鉆孔、掏土法施工。

2)采用孔內深層強夯法進行填料，要求夯錘重不宜小于成孔的錘重,強夯后的孔徑不小于450 mm,樁端持力層位于⑤粉質粘土+粉土層。樁體填料采用素土，向孔內填料前孔底必須夯實；分層回填、分層夯實時，樁體內的平均壓實系數值均不應小于0.97。鋪設褥墊層前，應將樁頂標高以上的預留松動土層挖除。

3)土料選用粉質粘土，有機質含量不得大于5%,不應使用塊狀粘土和砂質粉土，土料中不得含有松軟雜質,并應過篩,其顆粒不得大于5 mm。

4)成孔擠密應間隔分批進行，孔成后應及時夯填。預留松動土層厚度不小于1 000 mm。

5)破樁高度不小于500 mm。

3.3 CFG樁設計

地基濕陷性消除滿足設計要求后，最后施工CFG樁，CFG樁分布于主樓樓座下， CFG樁952根,樁徑為400 mm,有效樁長均為16.5 m，樁距1.1 m(正方形布樁)，樁體混合料強度等級不小于C20。

1)樁體材料配比由施工單位根據試驗確定。施工可采用長螺旋鉆孔,管內泵壓混合料灌注成樁工藝,施工的坍落度為160～200。

2)樁端持力層位于⑤粉質粘土+粉土層。

3)打樁過程中,抽樣做混合料試塊,每臺機械1 d應做一組(3塊)試塊(邊長為150 mm的立方體),測定28 d強度。

4)破樁高度不小于500 mm。

5)冬期施工時混合料入孔溫度不得低于5 ℃，對樁頭和樁間土應采取保溫措施。

3.4 基樁檢測要求

1)各抽取灰土及素土擠密樁總樁數的1.5%進行全長樁身檢驗；檢驗內容包括施工記錄、全部處理深度樁體和樁間土的干密度、壓實系數、擠密系數(3個孔之間土的平均擠密系數不小于0.93)及樁間土的濕陷性。要求灰土及素土擠密樁樁長范圍內濕陷性全部消除。

2)地基竣工驗收時，需進行復合地基靜載荷試驗，檢驗數量不應少于樁總數的0.5%，且每項單體工程不應少于3點。要求主樓處理后的復合地基承載力特征值不小于560 kPa。抽取不少于總樁數的10%的CFG樁進行低應變動力試驗，檢測樁身完整性。

3.5 第三方檢測結果

施工完畢后，按照設計要求根據《建筑地基處理技術規范》進行了檢測，灰土及素土擠密樁在樁長深度范圍內所取樣土均消除濕陷性，樁間土擠密系數、樁體壓實系數均達到設計要求，復合地基平均承載力為607.6 kPa,滿足設計要求。

4 結語

通過對灰土擠密樁和CFG樁復合地基的研究工作可以發現，先使用經濟實惠的灰土或素土擠密樁對建筑區域的黃土層進行加固，再使用CFG樁來提高整個地基的承載力、抗變形能力，形成了良好的加固作用。該復合地基完美的彌補了灰土擠密樁和CFG樁的缺陷，產生了一加一大于二的施工效果。所以，為了應對我國高層建筑未來發展的趨勢，還要從多個角度進行分析和研討，制定出性價比更高的地基類型，進而切實提高我國高層建筑的施工質量，最終有效的推動我國經濟的發展。