太原河西地區某高層住宅樓CFG樁的設計經驗

許耀琦 山西建筑工程集團有限公司設計院

1 基本資料

1.1 工程概況

太原市某高層住宅項目，位于和平北路西側，一期工程為7棟單體，均為剪力墻結構。其中5#住宅樓地上23層，地下為2層停車庫，基礎采用鋼筋混凝土平板式基礎，與大地庫連接。

1.2 主要土層地質情況

根據山西省某勘測設計單位提供的地勘報告（詳勘）顯示，擬建場地北高南低，最大高差6.16m。場地所處地貌單元為汾河Ⅱ級階地，場地地基土沉積時代及成因類型自上而下依次為14層，以第四系全新統人工堆積層、沖洪積層為主，巖性以粉質黏土為主（表1）。

2 試樁設計與論證

2.1 試樁設計

根據地勘報告建議，5#住宅樓采用CFG樁處理地基，以提高地基承載力和減少地基變形。2013年10月，筆者進行了試樁設計，初步確定CFG樁樁徑400mm，樁距1.4m，正方形布置，有效樁長19m，樁體在第②層、第③層、第④層粉質黏土層長度分別為3m、6.4m、7m，樁端進入第⑤層粉質黏土層2.6m。經過試算，單樁承載力特征值為790kN，復合地基承載力特征值為430kN。

2.2 試樁交底及專家論證

2013年11月，建設單位組織召開了試樁圖交底會，提出了在原地面試樁的要求。根據JGJ 79—2012《建筑地基處理技術規范》要求B.0.3條和C.0.6條，試樁應在樁頂設計標高進行。2013年12月，建設單位組織召開專家論證會，同意按照試樁圖要求進行試樁，在原地面只做單樁靜荷載試驗，并提出兩條建議：一是明確樁長的雙控指標，即明確CFG樁有效樁長和樁端進入持力土層的長度；二是控制CFG樁總長度為26m左右。

3 試樁作業及檢測

CFG樁施工采用長螺旋鉆中心壓灌成樁工藝，試塊抗壓強度平均值fcu為20.1MPa，填充料可采用C25細石混凝土替代。2013年12月，5#住宅樓按照試樁圖施工完成了S-1、S-2、S-3三根試樁，2014年1月，地勘單位進行了單樁抗壓靜載試驗檢測。根據樁檢測報告，s-1在加載到試驗荷載2070kN時，沉降急劇增大，樁體破壞，極限承載力取前一級荷載1840kN；S-2在加載到試驗荷載2300kN時，沉降明顯增大，累計沉降超過了40mm，極限承載力取前一級荷載2070kN；S-3在加載到試驗荷載2300kN時，Q-S曲線特征點不明顯，無明顯陡降段，樁頂累計沉降小于40mm，極限承載力取最大加載值2300kN。根據規范確定5#樓單樁抗壓極限承載力為2070kN，單樁豎向抗壓承載力特征值為1035kN。因樁頂以上超打樁長的平均值為9.17m，全部位于第②層粉質黏土層，按每延米36.42kN扣除單樁豎向抗壓承載力特征值后，CFG樁設計樁長的單樁豎向承載力特征值為701kN，小于設計要求的790kN，試樁不合格。

4 原因分析及優化設計

經過筆者認真思考，認為導致單樁承載力特征值計算過高的直接原因，是地勘報告中的極限側阻力和端阻力標準值太大了，筆者當時缺乏實際經驗，沒有對該數值進行必要的調整。另外，地面試樁也是造成試樁不合格的一個原因。5#住宅樓樁頂設計標高以上超打部分長度超過了9m，樁總長度達到28m，施工作業難以保證，樁承載力顯著增大，這可能是導致試樁檢測加載時沉降過大、樁體破壞的主要原因。

5 結束語

通過太原市河西地區某高層住宅項目5#住宅樓CFG樁的設計，筆者認為在CFG樁的設計時，不能僅依靠規范公式的計算，應充分考慮所在地區的施工經驗，對地勘報告中提供的數據加以判斷。太原地區經驗，黏性土的極限側阻力標準值一般取45kPa～55kPa，極限端阻力標準值一般取600kPa～900kPa，單樁豎向承載力特征值一般為550kN。此外，關于地面試樁，應嚴格遵守規范要求，無可靠經驗時，不得在原地面試樁。

表1 5#住宅樓主要土層參數表