高層建筑CFG樁復合地基設計研究

摘要：CFG樁能夠較好地發揮樁間土的承載力，是常用的復合地基處理技術。針對新疆焉耆縣某高層建筑天然地基承載力不足的問題，采用CFG樁復合地基處理技術，利用規范法對其進行地基處理設計，主要結果為：①CFG樁身完整性檢測合格，符合規范要求。②樁基載荷試驗滿足設計要求，且其變形較小。③地基處理后，建筑沉降較小，滿足規范設計要求。研究結果可供該地區同類工程參考。

Abstract： CFG pile can give full play to the bearing capacity of soil between piles and is a commonly used composite foundation treatment technology. Aiming at the problem of insufficient bearing capacity of natural foundation of a high-rise building in Yanqi County， Xinjiang， CFG pile composite foundation treatment technology is adopted and the foundation treatment design is carried out by using the code method. The main results are as follows： ① CFG pile body integrity test is qualified and meets the code requirements. ② The pile foundation load test meets the design requirements and its deformation is small. ③ After foundation treatment， the building settlement is small， meeting the requirements of standard design. The research results can be used as a reference for similar projects in this area.

關鍵詞：地基處理;CFG樁;地基承載力;建筑沉降

Key words： foundation treatment;CFG pile;bearing capacity of foundation;building settlement

中圖分類號：TU473.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）09-0145-02

0? 引言

地基處理技術是巖土領域的熱門方向，積累了較多的理論、設計、施工及檢測經驗。如常用的換填法[1]，通過挖除基礎底面下一定范圍內的軟弱土層，回填其他性能穩定、具有較高強度的材料，并夯壓密實。壓實地基法[2]，將地基土分層碾壓密實。強夯法[3]是利用夯錘的能量使得地基土密實。注漿加固法[4]，通過將水泥漿或其他漿液注入地基土層中，增強土顆粒間的聯結，使土體強度提高、變形減少、滲透性降低。微型樁法[5]，用樁工機械或其他小型設備在土中形成直徑不大于300mm的鋼筋混凝土樁或鋼管樁。預壓法[6]，在地基上進行堆載預壓或真空預壓，使得地基土固結壓密。復合地基處理法[7]，是增強或置換部分土體，形成由地基土和豎向增強體共同承擔荷載的地基，如常用的CFG樁，承載力較高，施工便捷，經濟性好。近幾年來地基處理發展的一個典型趨勢就是在既有的地基處理方法基礎上，不斷發展新的地基處理方法，特別是將多種地基處理方法進行綜合使用，形成了極富特色的復合加固技術，如真空-堆載聯合預壓，長短樁復合地基。新疆焉耆縣某高層建筑天然地基承載力不足，其為120kPa，低于上部荷載要求的地基承載力特征值300kPa，本文通過CFG樁復合地基技術對其處理，并進行樁基完整性小應變檢測、靜載試驗及建筑沉降觀測，其研究結果可供同類工程參考。

1? 工程概況

建筑場地位于新疆焉耆縣。占地約26畝，總用地面積：17287.55m2，總建筑面積43088.10m2。地上17層，地下1層，框架剪力墻結構，筏板基礎，基礎埋深6m。

2? 場地巖土工程條件

2.1 地層結構

在勘探深度范圍內，場地土層主要由填土以及第四紀全新世沖積形成的粉土、砂土和黏性土組成，據其沉積順序可分為五層，特征如下：

①素填土（Q4ml），厚度0.50～0.60m，層底標高1055.44～1055.81m，主要由粉土構成，含大量植物根莖，結構性差。

②粉土（Q4al）：厚度3.70～4.00m，層底標高1051.54～1052.02m。黃褐色，機械鉆進易進尺，鉆具平穩，地層自然造漿，韌性差，具鐵染現象。密實度：稍～中密;濕度：濕～飽和。

③細砂（Q4al）：厚度2.90～3.30m，層底標高1048.44～1049.12m。機械鉆進易進尺，鉆具平穩，主要礦物成分以石英、長石為主，含少量云母碎片，顆粒級配較差，分選好，含少量黏性土。密實度：稍～中密。濕度：飽和。

④粉質黏土（Q4al）：厚度1.30～1.70m，層底標高1046.74～1047.52m，灰黑色，機械鉆進易進尺，鉆具平穩，地層自然造漿，韌性好。狀態：軟塑～可塑。

⑤細砂（Q4al）：本層未揭穿，最大揭露厚度16.20m，層頂標高1046.74～1047.52m，機械鉆進易進尺，鉆具平穩，主要礦物成分以石英、長石為主，含少量云母碎片，顆粒級配較差，分選好。密實度：中密～密實。濕度：飽和。

2.2 地下水

場地地下水水位埋深為現自然地面以下0.87～1.28m，屬潛水，標高為1055.03～1055.05m，年正常水位變幅0.5m左右，主要受開都河水側向補給，流向東偏南。據場地所取2個水樣，地下水溶解性固體含量3422.53～3743.07mg/L，pH值8.2。基礎埋深6m處于黏性土中，不考慮地基土液化。

2.3 巖土參數

地基土巖土工程參數見表1，各土層對應的地基承載力特征值分別為120kPa、140kPa、140kPa、180kPa，若以粉土為天然地基時，其承載力低于上部荷載要求的地基承載力特征值300kPa。

3? 復合地基設計與檢測

3.1 地基方案選擇

如前所述，天然地基承載力不足，因此需要采用人工地基。采用樁基礎方案時可以細砂層為持力層，但其造價高，工期長。采用碎石樁時，進入細砂層為持力層，可提高地基部分承載力，施工工藝成熟，施工簡便，但環境污染較大。采用CFG樁復合地基時，可大幅度提高地基承載力，施工工藝成熟，造價適中，施工簡便。根據地基特征，考慮場地施工條件、工程造價及施工工期和施工難易程度等問題，選用CFG樁復合地基方案。

3.2 CFG樁復合地基設計

CFG樁復合地基設計時有5個關鍵參數，即樁長l、樁徑d、樁間距s、樁體試塊抗壓強度平均值fcu和褥墊層材料及厚度。

①樁長l，根據土的物理力學指標及該地區工程經驗，確定樁長l為12m。

②樁徑d，樁徑為400mm時工程效果較好，且施工設備較為常用，因此確定樁徑d為400mm。

③樁間距s，根據上部荷載要求，處理后的復合地基承載力特征值應≥300kPa。根據《地基處理規范》知單樁豎向承載力特征值可按式（1）計算。

（1）

CFG樁復合地基承載力可按式（2）計算，

（2）

樁間距（正方形布置）可由下式（3）計算，

（3）

由式（1）求得Ra≥331.6kN，由式（2）求得m=0.064，由式（3）求得s=1400mm。

④樁體強度fcu，由式fcu≥3Ra/Ap，fcu≥7.9MPa，綜合考慮取CFG樁樁體強度等級為C25。

⑤褥墊層材料及厚度，為了減少基礎底面的應力集中，保證樁土共同承擔荷載，結合本地區工程經驗，褥墊層厚度取300mm。

3.3 CFG樁復合地基檢測

①樁身完整性檢測。具體結果見表2，檢測結果未有Ⅲ類和Ⅳ類樁，樁身完整性符合規范要求。

②靜載荷試驗檢測。根據載荷試驗結果，承載力為305kPa>300kPa，對應沉降量為9.95mm，因此地基承載力符合設計要求。

③建筑沉降監測。后期主體竣工沉降穩定后的實際觀測值為8.95～10.59mm，與靜載荷試驗結果一致，沉降值符合規范設計要求。

4? 結論

本文通過對新疆焉耆縣某高層建筑天然地基承載力不足而采用CFG復合地基處理的研究，結合樁身完整性檢測、靜載荷試驗和建筑沉降監測，主要結論如下：

①CFG樁身完整性檢測合格，符合規范要求。

②樁基載荷試驗滿足設計要求，且其變形較小。褥墊層厚度設置合理，使得樁土協同受力，減小了樁土應力比。

③地基處理后，建筑沉降較小，滿足規范要求。研究結果可供該地區同類工程參考。

參考文獻：

[1]JGJ79-2012，建筑地基處理技術規法[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[2]柳井云.真空預壓聯合動力壓實法處理吹填土地基的室內模型試驗研究[D].溫州大學，2019.

[3]周健，張思峰，賈敏才，王冠英.強夯理論的研究現狀及最新技術進展[J].地下空間與工程學報，2006（03）：510-516.

[4]李若飛.地基注漿加固法在地鐵盾構施工中對減少建筑物沉降的研究[D].內蒙古科技大學，2015.

[5]李征.微型鋼管樁邊坡加固技術及其應用的研究[D].湖南大學，2011.

[6]鄭剛，龔曉南，謝永利，李廣信.地基處理技術發展綜述[J].土木工程學報，2012，45（02）：127-146.

[7]劉漢龍，趙明華.地基處理研究進展[J].土木工程學報，2016，49（01）：96-115.

作者簡介：馬良（1987-），男，新疆庫爾勒人，工程師，主要從事巖土工程勘察與設計工作。