CFG樁復合地基技術應用于高層建筑的實例分析

郝禹

（山西三建集團有限公司，山西 長治 046000）

0 引言

CFG樁，即水泥粉煤灰碎石樁，是由碎石、石屑、粉煤灰組成的混合料，摻適量水進行拌和，采用各種成樁機械形成的樁體。目前，在復合地基施工、高層建筑地基施工、公路軟基處理中，水泥粉煤灰碎石樁得到廣泛應用。與樁基相比，水泥粉煤灰碎石樁具有承載能力高、可調性強、適用范圍廣等特點，特別是可以將工業固體廢棄物摻入其中，可以有效保護環境，降低施工成本。下文進行詳細論述。

1 CFG樁復合地基技術概述

與一般的樁基明顯不同，CFG樁復合地基由樁體、樁間土和褥墊層三部分構成（見圖1），為保證樁、樁間土能一起受力，在樁頂澆筑一定厚度的褥墊層，以利于樁頂向上刺入。具體做法是：在鉆頭側設置高強薄壁復合護筒，通過傳力桿件，在距離軟土底部一定位置拉開或按壓傳力桿連接的護筒，在鉆桿提升中使其完全打開，壓灌混凝土送入護筒中，完成提升成樁。待下根樁鉆進時回收，循環施工。施工過程中，需要改進鉆頭構造，側邊加設伸縮護筒，護筒在軟土層打開后，不僅保護閥門且穩固壓灌混凝土空間，防止高泵壓對土體的二次破壞和縮徑，同時避免空吸導致樁體夾泥現象，從而有效保證壓灌的整體性和連續性。

圖1 CFG樁復合地基和一般樁基

2 CFG樁復合地基技術要點

CFG樁復合地基的施工工藝與傳統單樁工藝不同，包括樁間土的處理、褥墊層的鋪設與壓實等特殊工藝。

2.1 施工準備

在施工前，對基礎范圍內的地層表面進行清理，包括已有的建筑垃圾與表層植被等。依據設計的CFG樁的樁頂標高，挖設現場的排水溝，同時應考慮復合地基中褥墊層的過濾作用，保證雨季施工時不會出現積水情況。與此同時，根據長螺旋鉆機的現場活動要求，對場地進行碾壓平整。

2.2 樁位測量放線

根據設計要求，CFG樁呈三角形和正方形布置，樁間距為1.3m，樁徑為0.4m。施工前對樁位中心點進行定位，用石灰白線在場地內畫出網格并定位中心點，再根據設計的樁位進行二次樁位復合，用木筷插入土體的方式確定。樁位確定后，根據打樁順序和樁位，計算最優移機打樁路線，以提高施工效率。

2.3 樁基施工

采用該施工工藝，應重點控制樁基施工時鉆機的垂直度，確保成孔垂直。在鉆進過程中，應合理把握鉆機的鉆進速度，當出現異常狀況時，停機檢查原因。鉆進完畢后灌注混合料，過程中重點關注成樁的拔管速度，保證樁身的混凝土充盈程度，避免發生斷樁、縮頸等異常現象。

2.4 清理樁間土

工程樁施工完畢后，待樁身強度達到設計要求后，一般用液壓履帶式挖掘機配合人工進行樁間土的清理，清理至樁頂設計標高。過程中注意對成樁的保護，避免碰樁造成斷樁。

2.5 鑿除樁頭

根據設計要求，對每根樁的設計樁頂標高進行標定。若樁間距較小且樁的布置方式不唯一，鑿除樁頭采用人工截樁，并將鑿除的樁頭運出施工場地。若CFG樁數量較大，全部鑿除完畢對地面進行二次清理，以免對樁基檢測造成影響。

2.6 承載力檢測

CFG樁成樁7d后，選取有代表性的樁進行單樁豎向抗壓承載力試驗，28d后選取另外的樣本樁進行復合地基抗壓承載力試驗。

2.7 褥墊層鋪設

樁身檢測合格后，根據設計參數在基礎上鋪設200mm厚的級配砂石褥墊層，進行復合地基承載力檢測，級配砂石級配為4（碎石）:3（圓礫石）:3（中粗砂），最大粒徑不超過30mm，壓實系數不小于0.97，夯填度不大于0.9。

3 實例分析CFG樁復合地基技術在高層建筑工程中的應用

3.1 工程概況

某居民住宅樓項目用地面積約3515m2，擬建2棟17層住宅樓，高度約53.6m，采用鋼筋混凝土框剪結構，設1層地下室，單位面積荷載約15kN/m2，本工程擬采用復合地基筏板基礎形式。抗震設防烈度為Ⅵ度，建筑場地類別為Ⅱ類，設計特征周期為0.35s。

3.2 工程地質

場地原始地貌為河床沖積階地，按場地巖土層層序自上而下的分布情況為第四系人工填土層（Qml）、第四系沖積土層（Q4al）、第四系殘積土層（Qel）、石炭系基巖層（C）組成，具體分述如下：①素填土：灰褐、黃褐、灰黃等雜色，稍濕—濕，松散—稍密狀，主要由黏性土砂礫及碎石、卵石組成。②1粉質黏土：灰褐、黃褐色，局部棕紅、灰黑色，可塑狀為主，局部硬塑狀，土質不均，主要由黏粒及粉粒組成，局部夾腐殖質及薄層粉砂。②2粉質黏土：灰褐、黃褐、灰白色，局部紅褐色，軟塑狀為主，局部可塑狀，土質不均，主要由黏粒及粉粒組成，局部含較多砂粒、卵礫石。②3粉細砂：灰黃、灰黑色，局部灰白色，松散狀為主，局部稍密狀，主要由粉細粒石英砂組成，局部泥質含量較高，黏結性較差。②4卵石：灰黃、灰褐色，松散—稍密狀為主，局部中密狀，飽和，局部混夾漂石，粒徑約2～10cm，卵石主要母巖成分為砂巖，花崗巖等，卵石間砂粒及黏粒充填。②5卵石：灰黃、灰褐色，稍密—中密狀，飽和，局部混夾漂石，粒徑約2～12cm，卵石主要母巖成分為砂巖，花崗巖等，卵石間砂粒及黏粒充填。③粉質黏土：灰褐、黑褐色，局部灰黑色，由下伏石灰巖殘積形成，軟塑狀為主，局部可塑狀，土質不均，主要由粉粒及黏粒組成，局部含較多卵石及中風化巖塊，黏性較高。

場地未見崩塌、滑坡、泥石流、溶洞等不良地質作用。但場地局部地段發育土洞，土洞高度4.1m，見洞率約為6.6%。場地總體巖面起伏較大，對地基穩定性影響較大。基坑開挖后，基坑底土層為素填土、粉質黏土、粉細砂、卵石，結合建筑物的荷載及結構特點，綜合場地巖土工程條件，工程采用CFG樁復合地基筏板基礎是可行的。

3.3 CFG樁樁基設計計算及施工工藝

3.3.1 CFG樁樁基設計計算參數

采用的復合地基承載力特征值應按相關規范要求通過現場淺層平板載荷試驗確定。剛性樁的單樁豎向承載力特征值RA宜先試樁并采用單樁靜載荷試驗確定，初步設計過程中，按下式估算并應通過單樁靜載試驗驗證。可通過鉆芯法結合低應變法檢測樁的完整性。相關參數見表1。

表1 CFG樁樁基設計參數

3.3.2 CFG樁施工工藝

CFG樁施工工藝主要如下：①長螺旋成孔、人工灌注CFG樁工藝：主要適用于地下水位以上的各類黏性土、粉土、素填土、中密到密實狀的砂土；②長螺旋成孔、泵壓混合料CFG樁工藝：主要適用于黏性土、粉土、砂土以及對噪聲或泥漿污染要求嚴格的場地；③振動沉管CFG樁工藝：主要適用于粉土、黏性土及素填土。

3.4 效果檢測

經過施工過程及竣工后觀測，數據顯示擬建建筑物主體最大沉降量為15.3mm，計算預估值為14.9mm，數據與預估值基本接近。整體的沉降差也滿足規范要求，現沉降已穩定。后期對CFG樁做樁身低應變檢測，通過平板靜載試驗檢測復合地基特征值。經檢測，復合地基滿足設計要求。

4 結語

綜上所述，CFG樁具有復合地基承載力提高幅度大，地基變形小等特點，常常用于軟土處理施工。常用的有長螺旋鉆孔灌注成樁、長螺旋鉆中心壓灌成樁、振動沉管灌注成樁、泥漿護壁成孔灌注樁成樁等多種施工工藝，據本文所述實例可知CFG樁復合地基在高層建筑中的成功應用，既保證了工程質量又贏得了社會經濟效益，為今后同類工程的設計提供寶貴經驗。