CFG桩在某写字楼工程地基处理中的应用

赵来斌

（内蒙古城镇建设水文中心，内蒙古呼和浩特010010）

CFG桩在某写字楼工程地基处理中的应用

赵来斌*

（内蒙古城镇建设水文中心，内蒙古呼和浩特010010）

CFG桩具有承载力高、变形小、施工简单易行和工程造价低的特点，在工程中已得到了越来越广泛的应用。某写字楼工程基础持力层为卵石层和粉砂层，经验算，天然地基承载力和沉降差、倾斜值等均不能满足设计要求，最终确定地基采用CFG桩进行处理。主要介绍了该工程中CFG桩复合地基的设计和质量检验情况。

地基处理；CFG桩复合地基；载荷试验；低应变检测

1　概述

某写字楼工程位于呼和浩特市赛罕区，南北长60m，东西宽26m，地上20层，地下1层，框架剪力墙结构，筏板基础。基础持力层为卵石层和粉砂层，天然地基承载力和沉降差、倾斜值等均不能满足设计要求，需进行地基加固处理。设计采用钻孔压灌CFG桩复合地基方案进行地基处理，要求处理后复合地基承载力特征值不小于400kPa，建筑物最终沉降小于60mm。CFG桩采用长螺旋钻机成孔，总桩数为582根，桩间距1.45m，桩长11.5m，桩直径400mm，褥垫层厚度为250mm。本工程采用CFG桩复合地基，充分发挥了CFG桩的高承载力性能和抗变形性能，取得了良好效果，达到了地基处理的预期目的。

2　工程地质条件

本场地为山前冲洪积扇的下部，地层组成为第四系冲洪积层，自上而下分别为杂填土、砾砂、粉土、砾砂、卵石、粉砂和粉质粘土。地层情况简述如下：

①杂填土：杂色，湿，松散，含少量建筑垃圾，厚度0.8～1.2m。

②砾砂：褐黄色，稍湿—湿，中密—密实，夹有粉土薄层，厚度3.7～7.3m。

③粉土：黄褐色，湿，中密—密实，厚度1.3～1.7m；属中等压缩性土。

④砾砂：褐黄色，湿，中密，砂质不纯，厚度2.3～4.7m。

⑤卵石：灰褐色，湿，中密，磨圆度和分选性差，粗砾含量占55%，粒径20～60mm，厚4.0～5.0m。

⑥粉砂：黄褐色，湿—饱和，中密—密实，厚度3.4～6.6m。

⑦粉质粘土：浅黄色，质较纯，偶含粉砂，本次勘察未揭穿该层，最大揭露厚度为29m。

3　复合地基设计计算

3.1方案设计

根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002）的有关规定，结合场地地质条件和呼和浩特地区已有的CFG桩设计与施工经验。对数种布桩方案进行了对比分析，反复计算承载力和沉降。计算结果表明，选取桩间距1.45m、桩径400mm、净桩长11.5m的正方形布桩方案较为经济合理，满足设计要求。主要计算参数如表1所示。复合地基承载力和沉降具体计算方法和结果如下所述。

3.2承载力验算

CFG桩复合地基承载力采用下式进行验算：

式中：fspk——复合地基的承载力特征值，kPa；

fsk——处理后桩间土的承载力特征值，kPa；

Ra——单桩承载力特征值，kPa；

Ap——桩体截面积，m2；

m——面积置换率；

β——桩间土承载力折减系数。

经赋值计算，fspk=430kPa＞400kPa，满足复合地基承载力设计要求。

表1　主要地层物理力学性质参数表

3.3沉降验算

目前，工程中一般将复合地基的沉降分为2部分：复合地基加固区压缩量S1和复合地基加固区下卧土层压缩量S2，如图1所示。复合地基的总沉降量S为这2部分压缩量之和，即：

图1　复合地基沉降组成示意图

3.3.1加固区沉降计算

现有的复合地基加固区沉降的计算方法主要有：复合模量法、应力修正法、桩身压缩法、实体深基础法和应变修正法等。复合模量法在计算加固区沉降时，需要确定桩身压缩模量和复合地基置换率，这2个量受人为影响较小，因此计算结果相对比较稳定。应力修正法主要受桩土应力比的影响，而桩土应力比不易确定。桩身压缩法的计算结果受桩端端承力和桩土应力比的影响较大，由于在实际工程中这2个参数都难以准确确定，因此该法的可操作性不强。诸多工程表明，实体深基础法的计算结果与实测沉降值有较大差别。应变修正法形式比较简单，计算思路清晰，但这种方法所需参数较多，难以在工程中推广。故本工程中加固区沉降采用复合模量法计算。

复合模量法将地基加固中增强体和基体2部分视为一复合土体，采用复合压缩模量Esp来评价复合土体的压缩性，并用分层总和法计算S1。

3.3.2下卧层沉降计算

复合地基下卧层压缩量S2仍采用分层总和法计算，关键在于下卧层中附加应力的计算。下卧层土体中附加应力难以精确确定，可采用的近似计算方法主要有应力扩散法、等效实体法、Mindlin-Geddes法和当层法。理论上讲，等效实体法和Mindlin-Geddes法更为严密，但由于所需参数不易确定且计算比较繁琐，难以推广。目前工程中常采用应力扩散法和当层法，应力扩散法计算原理简单，且已积累了较丰富的工程经验，因此本工程采用应力扩散法计算下卧层附加应力。

应力扩散法视复合土体为加固垫层，将作用在其上的荷载按一定的扩散角通过复合土体传递至下卧层顶面，如图2所示。求得下卧层顶面荷载后，即可按弹性理论法求得整个下卧层的应力分布。作用在下卧层顶面的荷载采用下式计算：

式中：B——复合地基表面的荷载宽度，m；

D——复合地基表面的荷载长度，m；

h——复合地基加固区厚度，m；

β——应力扩散角。

图2　应力扩散法计算示意图

建筑物无相邻荷载影响，基础宽度为26m，经计算，地基最终总沉降量S=49.55mm＜60mm，满足设计要求。

4　质量检验

4.1复合地基静载荷试验

为了检验工程质量，确保工程安全。施工完成后，按照有关规范要求对该场地进行了3个点的复合地基载荷试验，以评价CFG桩复合地基承载力，试验结果如表2和图3所示。

表2　复合地基静力载荷试验结果表

图3　复合地基静载试验p-s曲线

从图3可以看出，复合地基静力载荷试验曲线属于渐进型的光滑曲线，不存在陡降点。取s/b=0.01（b为方形压板的宽度，b=1.45m）对应的荷载，其值均超过最大加荷量的一半，因此取最大加荷量的一半作为CFG桩复合地基承载力值，即CFG桩复合地基承载力特征值均大于400kPa，满足设计要求。

4.2低应变桩身完整性检测

本工程还采用低应变对场地内59根CFG桩的桩身完整性进行了检测，检测比例为10%。所测的59根CFG桩均属于完整桩或基本完整桩，没有影响正常使用的桩。

5　结束语

CFG桩具有适用范围广、承载力高、变形小、施工简单易行和工程造价相对较低的特点，因此近来在各类工程中已得到广泛应用，设计理论与施工技术日趋成熟，同时也取得了显著的社会效益和经济效益。从复合地基静力载荷试验结果数据看，本工程采用CFG桩复合地基使地基的承载力得到大幅度的提高，地基变形得以降低和控制，达到了预期的地基处理目的。

［1］GB50007-2002建筑地基基础设计规范［S］.

［2］JGJ 79-2002建筑地基处理技术规范［S］.

［3］JGJ94-2008建筑桩基技术规范［S］.

TU443

B

1004-5716（2016）05-0005-03

2016-01-19

2016-01-20

赵来斌（1975-），男（汉族），内蒙古呼和浩特人，高级工程师，现从事岩土工程领域工作。