劉 靜

（河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊(duì)，河南鄭州 450016）

CFG樁在實(shí)際工程中的設(shè)計(jì)與施工

劉 靜*

（河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊(duì)，河南鄭州 450016）

根據(jù)CFG樁復(fù)合地基的承載機(jī)理和特性，實(shí)際工程中的應(yīng)用，通過現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)，證明了它的應(yīng)用價(jià)值。

CFG樁；設(shè)計(jì)；施工

當(dāng)前，隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，施工中地基處理手段也逐漸多樣化，復(fù)合地基由于其充分利用樁間土和樁共同作用的特有優(yōu)勢(shì)和相對(duì)低廉的工程造價(jià)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。特別是CFG樁復(fù)合地基，充分發(fā)揮了CFG樁的高承載力性能和抗變形性能，并通過褥墊層的設(shè)置充分發(fā)揮樁間土的承載力。

CFG樁復(fù)合地基粘結(jié)強(qiáng)度樁是復(fù)合地基的代表，目前多用于高層和超高層建筑中。CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡(jiǎn)稱。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。CFG樁復(fù)合地基通過褥墊層與基礎(chǔ)連接，無論樁端落在一般土層還是堅(jiān)硬土層，均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強(qiáng)度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應(yīng)力比樁間土表面應(yīng)力大。樁可將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應(yīng)減少了樁間土承擔(dān)的荷載。這樣，由于樁的作用使復(fù)合地基承載力提高，變形減小，再加上CFG樁不配筋，樁體利用工業(yè)廢料粉煤灰作為摻和料，大大降低了工程造價(jià)。

1 工程概況

安陽市某小區(qū)住宅樓，設(shè)計(jì)地上21層（地下2層），塔樓2層，總高度64.2m，鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)，基底壓力380kPa。設(shè)計(jì)基底埋深-9.20m（自然地面以下7.50m)。

1.1 工程地質(zhì)條件

①素填土；層底深度0.50～1.00m,層厚 0.50～1.00m；

②非自重濕陷性粉土；層底深度2.1～4.4m,層厚2.90～3.70m,承載力特征值為125kPa；

③黃土狀粉質(zhì)粘土；層底深度3.0～7.6m,層厚1.50～3.20m,承載力特征值為180kPa；

④黃土狀粉質(zhì)粘土；層底深度7.0～9.5m,層厚1.60～2.40m,承載力特征值為155kPa；

⑤粉質(zhì)粘土；層底深度9.0～11.6m,層厚1.20～3.20m,承載力特征值為170kPa；

⑥粉質(zhì)粘土；層底深度11.1～13.5m,層厚1.50～4.00m,承載力特征值為180kPa；

⑦粉土；層底深度15.2～15.5m,層厚0.50～0.80m,承載力特征值為190kPa；

⑧粉質(zhì)粘土；層底深度15.8～16.4m,層厚0.60～1.1m,承載力特征值為180kPa；

⑨粉土；層底深度20.9～21.8m,層厚4.50～5.40m,承載力特征值為200kPa；

⑩卵石；層底深度32.2～34.1m,層厚10.7～12.0m；承載力特征值為430kPa。

1.2 水文地質(zhì)條件

勘探深度內(nèi)未見地下水。

1.3 地基處理方案的選擇

根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，要求地基持力層承載力特征值不小于380kPa，由于基礎(chǔ)底面座落于層④黃土狀粉質(zhì)粘土層中，承載力特征值為155kPa，因此天然地基不能滿足設(shè)計(jì)要求。由建設(shè)、勘察、設(shè)計(jì)及其他有關(guān)工程技術(shù)人員，一起研究探討地基處理方案，經(jīng)過對(duì)多種方案的計(jì)算對(duì)比，確定采用CFG樁復(fù)合地基較為經(jīng)濟(jì)可行。

2 CFG樁的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)

加固范圍：基礎(chǔ)邊緣外擴(kuò)300mm。

樁徑：d=400mm，有效樁長(zhǎng)L=15m（樁端須進(jìn)入層⑩卵石層大于0.50m），砼強(qiáng)度等級(jí)C20，處理面積約1100m2。

要求采用長(zhǎng)螺旋鉆成孔，泵壓混凝土成樁的施工工藝。

樁施工完后剔除樁頭后做300mm厚碎石（粒徑5～10mm）墊層，要求夯實(shí)度小于0.90。墊層寬出基礎(chǔ)外緣300mm。

2.2 單樁承載力特征值的確定

單樁承載力特征值按下式計(jì)算：

式中：Ra——單樁豎向承載力特征值，kN；

up——樁周長(zhǎng)，1.256m；

qsi——樁周第i層土的側(cè)阻力特征值，取26kPa；Lpi——樁長(zhǎng)范圍內(nèi)第i層土的厚度，m；

αp——樁端端阻力發(fā)揮系數(shù)，應(yīng)按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定；

qp——樁端阻力特征值，430kPa；

Ap——樁的截面積，0.126m2。

經(jīng)計(jì)算Ra=540kN。

2.3 樁面積置換率

式中：fspk——復(fù)合地基承載力特征值，380 kPa；λ——單樁承載力發(fā)揮系數(shù)，可按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值；m——面積置換率；

β——樁間土折減系數(shù)，取0.85；

fsk——天然地基土承載力特征值，155kPa。經(jīng)計(jì)算m=6.0%。

2.4 樁間距

樁按正方形布置，經(jīng)計(jì)算樁距S=1.40m，總樁數(shù)為482根。

2.5 樁體材料

嚴(yán)格按照安陽市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)站依計(jì)強(qiáng)度等級(jí)和施工具體要求出具的配合比進(jìn)行配比。具體為水泥∶砂∶碎石（10～20mm）∶水∶粉煤灰=1∶2.28∶3.16∶1.66∶0.007（質(zhì)量比）。

3 施工工序

成孔—驗(yàn)證孔深—拌合混合料—灌注—移至下一孔。

4 復(fù)合地基檢測(cè)

4.1 復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)

試驗(yàn)有3組復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)的詳細(xì)情況見表1、圖1。

表1 復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)概況表

圖1 復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)曲線（P—S)

從P-S壓力—沉降曲線可以看出，復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)曲線基本屬于平緩的光滑曲線，看不出明顯的拐點(diǎn)。相鄰兩級(jí)壓力所對(duì)應(yīng)的沉降量之比亦無一定規(guī)律，即從曲線上無法確定其極限荷載，并且曲線亦無明顯的比例界線，相對(duì)變形值s/b=0.006所對(duì)應(yīng)的壓力均大于380kPa。綜合分析3個(gè)測(cè)試點(diǎn)均可取最大加載壓力的一半，作為該CFG樁復(fù)合地基承載力特征值。即CFG樁復(fù)合地基承載力特征值≥380kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)

本工程對(duì)所有的CFG樁低應(yīng)變檢測(cè)CFG樁全部482根樁。所測(cè)的482根樁中，418根均屬于Ⅰ類樁，占檢測(cè)樁總數(shù)的86.7%，Ⅱ類樁64根，占檢測(cè)樁總數(shù)的13.3%，無Ⅲ類及Ⅳ類樁，屬完整或基本完整樁，均沒有影響正常使用的樁。

4.3 沉降觀測(cè)結(jié)果

從基礎(chǔ)到主體施工過程中，對(duì)建筑物進(jìn)行了沉降觀測(cè)，沉降觀測(cè)結(jié)果表明，其最大沉降為12mm，最大沉

[1]GB5007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

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[3]張森安.第三系風(fēng)化砂巖的強(qiáng)度與變形特征[M].大連理工大學(xué)出版社，1995.

[4]張森安.第三系風(fēng)化砂巖地基的評(píng)價(jià)[J].工程勘察,1995（6）：11.降差值僅為2mm，說明地基沉降量不大，沉降差很小。

5 結(jié)論

（1)以復(fù)合地基靜壓結(jié)果數(shù)據(jù)看，復(fù)合地基的承載力得到大幅度的提高，地基變形得以降低和控制。

（2)由于CFG樁樁體材料可以摻入工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載能力，其受力和變形類似于素混凝土樁，具有地基承載力高、變形小、穩(wěn)定快、施工簡(jiǎn)單易行、工程質(zhì)量易保證等優(yōu)點(diǎn)，工程造價(jià)一般為樁基的1/3～1/2，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益非常顯著。

（3)由該工程證明此種地基處理方案，質(zhì)量易控制，造價(jià)低，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益明顯，有極大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

參考文獻(xiàn)：

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TU753

B

1004-5716（2015)08-0182-03

2014-07-31

2014-08-04

劉靜（1963-），女（漢族），遼寧丹東人，工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)（巖土工程）工作。