CFG樁在高層建筑地基基礎設計中的應用

【摘要】為適應現代化經濟建設的高速發展，越來越多高層建筑在軟弱或相對軟弱的土層上進行建設，同時為滿足高層建筑對地基承載力、變形的控制要求，地基處理技術具有極其重要的現實意義。本文就CFG樁進行分析，首先闡述了其結構，其次分析了此樁在建筑地基基礎中的作用，然后結合實例對設計方法進行論述，旨在為類似工程提供參考。

【關鍵詞】高層建筑;CFG樁;復合地基;基礎設計? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.36.042

1、引言

水泥粉煤灰碎石樁（簡稱CFG樁）作為經常使用的一種復合地基處理方法，以其承載力提高幅度大、地基變形小等特點得以廣泛推廣。下文就CFG樁復合地基處理設計進行深入分析。

2、CFG樁概述

CFG樁是指由水泥、粉煤灰、碎石和石屑等攪拌而成的高粘結性樁，其樁體內部不設置鋼筋，樁體與樁間土、褥墊層三者協同形成 CFG 樁復合地基，如圖1。因為樁間土本身的彈性模量和樁體的強度都比樁體小得多，所以當在承受荷載的時候，樁間土表面的應力會比樁頂的應力小得多，于是傳來的荷載可以被樁逐步分解并向下層的土地傳遞，同時對樁間土起到減少荷載的作用。CFG樁在不需要配筋的同時也具有顯著減少變形，提高復合地基承載力的作用。

3、CFG在建筑地基基礎工程中的作用

3.1排水的作用

CFG樁的建設除了最基本的承載作用，還有排水作用，當CFG樁在地下開始建設時，最為常見的方法，就是用沉管灌注。CFG樁施工中，沉管和撥管產生出來的震動，會讓地里的土壤之間產生空隙壓力，空隙當中的水就會順著樁體流向外面，排水持續到CFG樁整體硬結后停止，可排出地基中的水分。

3.2樁體的作用

CFG樁最主要的作用就是承擔負荷，樁體在重力的壓縮下，樁體的負載力會比周圍的土地小很多，所以地基基礎傳到復合地基當中的力量就會逐漸地集中到樁體上樁體就變成了承載整個房屋負荷的主要部分，呈現出明顯的力量集中趨勢，周圍土地的承載力就會減小，為基礎地基減少負荷。

3.3褥墊層的作用

所謂的墊褥層，是由一些零散的材料構成，能夠保證樁體土壤共同承受防護重量，而且還可以調節樁體的垂直荷載的分擔情況，也可以在很大程度上減少基層地面的承受力，提高房屋的建筑效率以及房屋安全性。

4、實例分析CFG樁在高層建筑地基基礎設計中的應用

某住宅小區共建設 11 棟高層建筑，規劃總用地面積 61421.41m，總建筑面積約 333233.65m。其中 9#-12#樓（以下敘述僅針對 9#-12#樓）地上 34 層，地下 3 層，建筑高度 100 m。建筑物采用剪力墻結構，筏板基礎，以CFG 樁復合地基作為筏板基礎的持力層。各巖土層物理力學性質見表 1。

4.1 CFG 樁復合地基設計計算

本次設計計算按照《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）相關規定進行。先根據地層情況按式（1）進行單樁承載力R 估算得到R。

式中：μ為 CFG 樁周長，m;q為第 i 層土的樁側阻力特征值，kPa;l為樁在第 i 層土的長度，m;q為樁端阻力特征值，kPa;A為樁端截面積，m;a為樁端阻力發揮系數。

再根據樁身材料強度按式（2）和式（3）進行單樁承載力 R? 估算，得到R和R。

式中：f為樁身混凝土強度標準值，kPa;λ 為單樁承載力發揮系數;f為深度修正后的復合地基承載力特征值，kPa;γ 為基底以上土層的加權平均重度，kN/m;d為基礎埋深，m。

通 過 取 最 小 值 算 得 單 樁 承 載 力 的 計 算值 R ：

再根據式（5）反算置換率 m。

式中：f為深度修正前的復合地基承載力特征值，kPa;β為樁間土承載力發揮系數;f為處理后樁間土承載力特征值，kPa。

最 終 根 據 布 樁 形 式 及 已 算 得 的 置 換 率 布置CFG樁。

本次設計采用分層總和法，其中各復合土層的壓縮模量為原壓縮模量的fspk/fsk倍。算得地基沉降約42～63mm，沉降量和整體傾斜均能滿足規范要求。

最終設計CFG樁樁徑600mm，樁身混凝土強度為C20，單樁承載力700～1000kN，以強風化泥質粉砂巖④、中等風化泥質粉砂巖⑤或硅質灰巖⑦作為樁端持力層，樁間距按照1.3m×1.3m～1.6m×1.6m布置，滿足復合地基承載力特征值620～650kPa的要求。

4.2應用效果分析

4.2.1承載力檢測結果分析

CFG 樁施工完畢后進行了單樁增強體和復合地基的承載力檢測。各受檢復合地基試驗點最大沉降均在規范允許范圍之內，復合地基承載力能達到設計要求。

4.2.2建筑物沉降監測結果分析

復合地基施工完畢后，對施工和使用階段進行的了沉降觀測。以 12#樓為例，12#樓沉降觀測結果如圖2 所示，圖中 P1-P7 表示各沉降觀測點符號。

由圖2可知，隨著建筑物施工層數的增加，建筑物的沉降逐漸增大，但各沉降觀測點的沉降差異不大，在封頂（34 層）時沉降為 15.57～18.01 mm，建筑物沉降較為均勻。

結束語：

綜上所述，CFG樁復合地基在控制變形、改善地基承載力方面有重要作用，在設計過程中，需根據工程現場的地質情況、建筑主體結構、地基基礎設計要求等編制專項方案，靈活選用樁型、樁長、樁徑，保證工程質量。

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作者簡介：

周昱哲（1987-），男，湖南長沙人，本科，工程師，研究方向：結構設計。