CFG樁在高層建筑工程地基處理中的應用可行性分析

趙星緯，李海濤，余武術

（機械工業勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710043）

1 引言

最近幾年，國內高層建筑工程飛速建設，地基處理施工技術也在不斷提升，高層建筑工程地基處理施工在技術管理實踐中，CFG樁技術的應用及其管理已經成為了非常重要且關鍵的環節之一[1]。在整個高層建筑工程的CFG樁施工實踐中，必須嚴格管控其中可能對工程造成風險的一切因素，進而有效降低甚至是徹底杜絕此類風險因素對高層建筑工程地基處理施工產生的不良影響，從而有效控制CFG樁施工實踐中的安全、成本、質量、工期等施工目標，圓滿完成CFG樁在高層建筑工程地基處理中的應用管理等相關工作。

2 工程概況

某高層住宅小區項目有著較大的基底壓力，而針對最后的變形量，也有著較嚴的要求，就理想樁而言，其持力層埋的非常深，根據地質詳細勘察報告應對其3#樓、4#樓進行地基處理，通過初步分析宜采用CFG樁進行地基處理。

通過海量CFG樁，基于觀測復合地基處理沉降結果發現：缺少成熟的地基控制，當前還界于摸索時期。對此，在處理地基時，要著重對如下幾個層面的問題進行考慮：一是和擬建物底層的地質以及它物理層面的性能結合起來，獲得處理CFG樁復合地基的最強動力；二是為將擬建物最終變形量控制地更好，科學判斷理想樁端持力層是否存在。

3 CFG樁在高層建筑工程地基處理中的應用方案比選

3.1 合理確定樁間土承載力特征值

拿擬建物基底來講，中砂層是它的直接持力層，其有著250kPa的承載力特征值，因而，計算樁間土承載力的時候，也需要依據250kPa值。

3.2 進行樁端持力層的比選

和基底下土層相結合，針對本次工程，將相應的基土承載力特征值確定了出來，即650kPa，就設計需求而言，其有著70mm的最大沉降值，進行CFG樁樁端持力層挑選的時候，要重點考慮三個層位是否可行，三個層位分別是：細砂層、中細砂層、粉質粘土層。

結合海量的對比和分析，針對本次工程，筆者明確了粉質粘土層（可塑中低壓縮性）的樁端持力層（見下表）。

CFG樁樁端持力層比選分析

3.2.1 可行性分析

方案一：

①就3號樓樁端而言，其下面的中細砂層有著約3m的厚度，一些地方1m到2m；就4號樓樁端而言，其下面的中細砂層厚度約3m，樁長不可再長了。

②中細砂層和中砂層中的CFG樁體總厚度為10（±1）m，都在水位之下，就這一砂層而言1.7～1.8m的樁距略顯小，這樣對于長螺旋鉆機的成孔質量有一定的影響。

③根據這一方案，估計長期的最大沉降量會略大一些，緩沖的空間不大。

方案二：

①增加樁長，置換、加固深部粉質粘土層，針對擬建物，其可較好的控制長期最大沉降量。

②用可塑中低壓縮性的粉質粘土層做樁端持力層，要考慮到擬建物在荷載作用下樁端持力層是否會發生長久的、持續的蠕變。

③按照這一方案進行，可以得到較為理想的預估長期最大沉降量，有緩沖的空間。

方案三：

①單樁有著較高的承載力，有著太大的混凝土標號。

②長螺旋鉆機的中心壓灌成孔能力、成樁能力有限。

③細砂層中部分地方存在粉質粘土層厚大透鏡體，這一狀況的存在讓確定樁底標高受到很大的影響，更是降低了在控制長期最終沉降方面細砂層的作用，所以，細砂層中CFG樁極限側阻、端阻等數值都要按粉質粘土層進行取值。

④按照這一方案進行，可以得到較為理想的預估長期最大沉降量，有緩沖的空間。

3.2.2 比選的初步結果

①假設選擇細砂層作為樁端持力層，可以得到較為理想的預估長期最大沉降量，還有緩沖的空間，但是，不利的因素非常多，同時，投入與產出不相符，因此這一方案不選用。

②假設選擇中細砂層作為樁端持力層，樁距會變小，使得長螺旋鉆機的中心壓灌，進而影響到成孔及成樁的質量，進而會加大預估沉降量。沉降值的緩沖空間不大。

③設選用具可塑中低壓縮性的粉質粘土層作為樁端持力層，樁長、樁矩均合適，預估沉降量較為理想，在控制最終沉降量方面，緩沖空間還是挺大的，但是，一定要做好質量控制，尤其是在成孔等過程當中，在挑選長螺旋鉆機中心壓灌成孔成樁的時候，為了預防在孔底伴隨虛孔現象，要及時利用孔底落實先泵后提的措施，并且，還要結合具可塑中低壓縮性的粉質粘土層在擬建物的符合作用之下，會不會有著長久樁端持力層，會不會存在持久的蠕變現象[2-3]。

④經對比、分析得知，參照理論可行性，最終選擇粉質粘土層為此次工程的樁端持力層。

4 CFG樁在高層建筑工程地基處理中的應用分析總結

經過分析對比沉降估算值、沉降觀測值等數據，我們得出，封頂主體結構以后，就沉降觀測值而言，其有著相對較小的增速，到接近于100d的時候就趨于穩定，并且，累計的值和最后的估算值相比，會遠遠較小，故而，初步可以得出，到目前為止，就該工程而言，其沉降量的實測及估算值有著較好的擬合度。

結合相關的規范和要求，在分析本次沉降趨勢的時候，充分利用了時間下沉系數，其指的是工程主體完畢之后，在最后沉降量當中，沉降量的所占比例。

我們可以參照公式（1）進行高層建筑的時間下沉系數的計算：

推算出3#樓、4#樓的最終沉降量均小于70mm，滿足設計要求。

在此次工程中，基底以下的密實細砂層、密實中細砂層以及可塑中低壓縮性的粉質粘土層均有可能用作本次工程的樁端持力層，但是，上述三者均存在程度不一的利與弊。

通過計算上述三種情況的沉降，同時，綜合考慮鉆機施工能力、樁端持力層自身的均勻性、已有實際沉降觀測數據等資料，最終確定此次工程中選擇粉質粘土層作為樁端持力層是可行性較高的，特別是最終沉降方面是非常有效且可控制的。

5 結語

綜上所述，要想做好CFG樁在高層建筑工程地基處理中的應用及其可行性分析工作，先是要建立一個CFG樁技術應用與管理的系統，保證高層建筑工程地基處理施工中的CFG樁技術管理可以更加規范地進行[4-5]。另外，在CFG樁技術的應用及其可行性分析過程中，最關鍵的是要做好事前監管等工作，而不是重視風險的事后處理，具體的說就是要在各項工序施工前，與施工人員做好詳細的交底工作，具體包括安全交底和技術交底，讓施工人員明確自己工作在工藝、技術方面的具體要求，這一點是高層建筑工程地基處理施工得以圓滿完成、施工目標得以有效保證的關鍵前提。與此同時，還要高度重視工程施工過程中的技術管理相關工作，及時發現、糾正施工過程中的各類違章、違規操作。