CFG樁復合地基在蘭州新區適用性的淺析

張全成

（甘肅省建設投資（控股）集團有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

復合地基主要是指處理地基的時候，將局部的土體置換，或在原有基礎上通過加筋材料來實現。加固區包括基體與增強體，其中基體指的是天然或被改良的天然地基土體。在地基承受外載荷時，地基與加強層共同受力。

CFG樁是英文Cement Fly-ash Gravel的縮寫，意為水泥粉煤灰碎石樁。該碎石樁主要由石屑、砂、碎石、粉煤灰這幾種材料，加入水泥后加水拌和，然后采用成樁機加工，得到強度較高的可變強度樁。水泥粉煤灰碎石樁與褥墊層及樁間土共同形成復合地基。

1 CFG樁復合地基的構成及原理

CFG樁復合地基的構成及其作用原理現有研究已經比較成熟，在此只作簡單介紹。CFG樁加固軟土地基，樁和樁間土一起通過褥墊層形成復合地基，如圖1所示。其加固軟土地基主要有四種作用：樁體直接承擔基礎應力作用，褥墊層分散基礎集中應力作用，CFG樁對樁間土加速固結和擠密。

圖1 CFG樁復合地基構造示意圖

2 蘭州新區的地質概況

在地區構造上，秦王川盆地屬于永登-河口洼陷中的次級構造，屬于中隱伏的基底凸起帶。盆地以沖積平原為主，存在由南、北向平緩的隆崗殘丘群。平原上沉積了10m～57m厚的第四系沖洪積砂、碎石層，并覆蓋了一薄層粉土，盆地的底部是由新世泥巖和砂礫巖構成，厚度在400m～500m，部分地區為白堊紀雜色泥巖。

蘭州新區2014年開工建設了某大型項目，該項目擬建場地范圍內地層結構較復雜，呈現為典型洪積堆積成因，沉積韻律交錯混雜，水平及垂直方向規律性較差，層續連續性較差。依據巖性、顆粒組成、成因、綜合原位測試等指標，將勘察勘探深度范圍內地基土劃分為素填土，角礫、黃土狀粉土，細砂、角礫、粉質黏土，角礫及新近系泥巖等5個主要地層。根據場地黃土狀粉土的分布情況，場地濕陷性一般以Ⅰ級輕微和Ⅱ級中等（非自重）為主，局部為Ⅱ級自重。本項目采用CFG樁復合地基處理，部分工程采用傳統的混凝土灌注樁。由于該濕陷性黃土場地樁基負摩阻力較大，混凝土灌注樁的樁長普遍大于32m。根據《建筑樁基規范》推薦的計算中性點以上單樁樁周第i層土負摩阻力標準值的經驗公式是：

當填土、自重濕陷性黃土、欠固結土層產生固結和地下水位降低時：

當地面分布有大面積荷載時：

3 試驗檢測分析

在軟土地基中，由于地基土自身承載力較弱且存在一定的負摩阻力，因此采用傳統的混凝土灌注樁成本普遍較高，且承載力效果不佳。按委托方以及設計要求，根據《建筑地基基礎設計規范》（GB5007-2011）、《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）以及《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2014）的有關條文規定，該項目不同工程分別進行了單樁豎向抗壓靜載荷試驗、CFG樁復合地基載荷試驗、樁基動測試驗（低應變法）。

該項目X號倉儲廠房采用了傳統的混凝土灌注樁基礎，試驗檢測內容如下（見圖2～圖5）：X號倉儲廠房共有608根樁，根據《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ1062014）的有關條文規定，單樁豎向抗壓靜載荷試驗數量為7根樁、基樁低應變檢測全檢，數量為608根樁。低應變檢測中：I類樁548根，II類樁58根，III類樁2根。

圖2 I類樁低應變檢測波形圖

圖3 II類樁低應變檢測波形圖

圖4 III類樁低應變檢測波形圖

圖5 單樁豎向抗壓承載力Q-s曲線

結合基樁檢測結果分析，X號倉儲廠房樁基礎質量一般，低應變檢測中發現2根III類樁（有明顯的缺陷反射波，樁身承載力受到一定影響）；單樁豎向抗壓靜載荷試驗中發現，7組靜載試驗樁承載力特征值雖然都能達到設計要求，單樁豎向抗壓承載力特征值Ra=3200kN，但其沉降量偏大，總體質量一般。

Y號配套公寓樓采用CFG樁復合地基，該工程共有238根樁，根據《建筑地基基礎設計規范》（GB5007-2011）以及《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）的有關條文規定，CFG樁復合地基載荷試驗，數量為3組；基樁低應變檢測抽檢10%，數量為24根樁；單樁豎向抗壓靜載荷試驗，數量為3根。低應變檢測中：I類樁24根，無II類樁、III類樁。

圖6 I類樁低應變檢測波形圖

圖7 CFG樁復合地基載荷試驗P-s曲線

圖8 單樁豎向抗壓承載力Q-s曲線

結合CFG樁復合地基檢測結果分析，Y號配套公寓樓CFG樁復合地基經試驗檢測質量較好，低應變檢測抽檢中全部為I類樁；CFG樁復合地基載荷試驗中發現，3組靜載試驗樁承載力特征值都能達到設計要求，CFG樁復合地基承載力特征值為fak=220kPa，且沉降量不大；3組靜載試驗樁承載力特征值都能達到設計要求，單樁豎向抗壓承載力特征值Ra=2400kN，沉降量不大，CFG樁復合地基總體質量較好。

4 混凝土灌注樁基礎和CFG樁復合地基對比分析

該項目中同時采用了傳統的混凝土灌注樁基礎和CFG樁復合地基，經試驗檢測發現：采用CFG樁復合地基工程的地基質量明顯高于采用傳統混凝土灌注樁基礎的質量。CFG樁作為一種新型的復合地基，可以充分利用其優勢，大大提高承載能力，減少基礎變形發生幾率，有效地控制地基變形。由于CFG樁中加入一定數量的粉煤灰，不需要加筋，并能充分利用樁間土體的承載力，從而達到與普通混凝土樁相似的效果。整體優勢表現為承載力高、變形小、穩定、容易快速施工、造價成本低。此外，加設15cm厚的褥墊層后，CFG樁復合地基的受力與變形更加合理，使CFG樁與擠密后的樁間土承載力都得到良好發揮，對提高CFG樁復合地基的承載力與有效控制變形都非常有利。總之，CFG樁復合地基有著重要的應用價值、經濟價值和社會效益。

5 結束語

（1）CFG樁復合地基理論成熟，質量可靠，具有很好的實用性；

（2）在蘭州新區秦王川盆地中，CFG樁復合地基具有很高的適用性，且具有良好的工程效益與經濟效益。