CFG桩复合地基技术及工程应用高明全

CFG桩复合地基技术及工程应用高明全

高明全

身份证号码：34160219821205XXXX安徽236800

摘要：随着建筑工程的飞快发展，地基处理方式也越来越多样化，其中CFG桩复合地基技术由于其充分利用桩间土和桩的独特优势和相对低廉的工程造价得到了越来越广泛的应用。CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加适量水拌合形成具有一定粘结强度和一定压缩性的半刚性桩体。CFG桩、桩间土、褥垫层三部分一起组成了CFG桩复合地基。本文分析了CFG桩复合地基技术及工程应用。

关键词：CFG桩复合地基技术；工程应用

1工程概况

本工程住宅楼地下1层地上17层，建筑高度54米，采用钢筋混凝土剪力墙结构体系。结构设计基准期为50年，结构安全等级为二级，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，抗震设防类别为丙类，建筑场地类别为Ⅱ类。基础类型采用筏板基础。

2基础方案的选用

本工程筏板基础底处于③粉质粘土，天然承载力100kPa，现以第③层粉质粘土作为持力层拟建建筑物。虽然第③层粉质粘土土层厚度均匀，分布稳定，但拟建工程基底最大平均压力标准值Pk＝300kPa，持力层强度不能满足要求且相差甚远。为满足设计要求，提出以下几个解决方案：方案一，采用钻孔灌注桩。此方案能较大的提高基础承载能力，上部荷载全部由桩来承担，无法发挥桩间土的作用，从而增加桩数及桩长，加大基础工程造价。由于钻孔灌注桩采用泥浆作业，特别是在易于自然造浆的的粘土层钻进，往往会产生大量的高粘度、高比重废泥浆，加上排出的大量钻渣，处理不当很容易造成环境条件污染、下水道淤积，在某些情况下，还会造成附近水质的污染，而且施工的费用相对较高。方案二，采用CFG桩复合地基。此方案采用CFG桩地基加固处理技术，提高持力层承载能力。CFG桩就地取材，造价低廉，施工快速，质量容易控制，复合地基强度高。根据本工程拟建建筑基底最大平均压力标准值，结合建筑物特征及当地施工经验，采用施工经验成熟且相对经济的CFG桩复合地基是完全可行的，并且大大降低了基础工程的造价，提高经济效益。结论：比较以上两种方案，本工程最终采用CFG桩复合地基。

3CFG桩复合地基的设计

3.1CFG桩的排布

CFG桩桩位布置具有多种形式。对大面积满堂处理，宜用等边三角形布置；对单独基础或条形基础，宜用正方形、矩形或等腰三角形布置。因场地只在单体建筑下布桩，故采用正方形布置，以方便计算面积置换率，边桩中心距离基础边缘不得小于一倍桩径。初步设计桩径400mm。桩横向与纵向间距均为1.4m，桩端进入第⑥层粉土一定深度，有效桩长18m，总桩数358根。桩身材料为C25混凝土。基础底面与桩顶之间设置300mm厚度的砂石褥垫层。

3.2CFG桩复合地基的承载能力计算

复合地基的承载力特征值应通过复合地基静载荷试验或采用增强体静载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定。初步设计按照《建筑地基处理技术规范》给定公式估算。

3.2.1CFG桩单桩承载力特征值计算。由《建筑地基处理技术规范》7.1.5.3条可知，CFG桩单桩承载力计算公式如下：

结合本工程桩径、桩长及地勘报告给出的土层参数和有关的桩参数，得出单桩承载力特征值Ra=650kN。

3.2.2CFG桩复合地基承载力特征值计算。由《建筑地基处理技术规范》7.1.5.2条可知，CFG桩复合地基承载力计算公式如下：

复合地基CFG桩桩端持力层为第⑥层粉土，该土层天然承载力特征值fak=200kPa。结合已得出的单桩承载力特征值，根据规范相关参数的确定，得出fspk=345kPa>基底最大平均压力标准值Pk＝300kPa。

3.2.3CFG桩复合地基变形计算

按《建筑地基处理技术规范》7.1.7条可知，复合地基变形计算应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》的相关规定。按《建筑地基基础设计规范》式5.3.5计算：

s—地基最终变形量（mm）；

s'—按分层总和法计算出的地基变形量（mm）；

ψs—沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定，无地区经验是可根据变形计算深度范围内压缩模量的当量值（）；

n—地基变形计算深度范围内所划分的土层数；

p0—相应于作用的准永久组合时基础底面处的附加压力（kPa）；

Esi—基础底面下第i层土的压缩模量（MPa），应取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算；

zi、zi-1—基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离（m）；

αi、αi-1—基础底面计算点至第i层土、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数，可按本规范附录K采用。

结合地勘报告给出的土层物理参数，计算得出该栋楼最终沉降量最大为55.3mm，平均沉降量为35.6mm。满足《建筑地基基础设计规范》中的沉降控制要求。

4施工技术要点

4.1相关建筑机械分别就位

CFG地基建设之前，主要的钻机就位之后，应该采用钻机塔身的前后左右的垂直标枪对于塔身导杆进行检验比对，对于其位置进行一定范围内的修正，最后使钻杆和桩位中心垂直，在CFG桩进行降落时垂直度的偏差范围必须小于1%。

4.2振动成孔和原材料的搅拌

在桩机确定好之后，根据该高铁工程之前设计的桩长，沉管入土深度来进行机架高度和沉管长度的确定，之后确定沉管和地面的垂直，之后启动开关，将沉管打到预设深度，在沉管暂停之后立即投料，其停止范围是混合料和进料口达到齐平的高度，在施工中应对搅拌时间和加水量进行准确的控制，之后开始启动开关，留振一，然后开始拔管，需要注意的是，在拔管的过程中不能进行管的反插，直到根管拖离地面，工作人员在确认桩符合具体要求之后用粒状材料封顶。进行下一跟CFG桩的工作。

4.3褥垫层铺设

众所周知，在CFG桩进行建设时，必须要保证桩与桩之间桩之间保护土层的高低和CFG桩头清除道桩顶原先设计的标准高度，在复合地基的检验工作完成并检测结果符合标准之后，便是褥垫的铺设工作，而褥垫的铺分为上下两层。上层的厚度为20cm，下层的厚度问30cm，在铺设工作完成之后，便开始进行对土层的夯实工作，但需要注意的是夯实之后的虚铺厚度和褥垫厚度的比值不能大于0.9，并且应采用静力压实法，但是当基础底下桩的土层含水量达不到相关标准时便可以采用动力夯实法。

4.4螺旋钻机施工CFG桩控制要点

当基础埋深超过一定标准时应该在基坑开挖之后的区域施工，其工作面需高出有效桩顶标300-500mm，如果基坑降水超过一定的限度，会造成一定的工程事故，所以集水坑一般要控制到标高下500-1000mm，而在软土地基的施工区域施工时看应该掺加减水剂来吸收部分水分，以防止桩体自身的塌陷或者断桩等问题的发生。在螺旋钻机进行施工的时候，选用的碎石不能超过25mm，这在上文有所提及，而低于桩底为饱和土粉或者是卵石层的情况下，应该采用开式专利钻，这是为了方式钻头活门打不开的情况发生。在用螺旋钻井施工时严禁先提钻后灌料的做法。

5结语

本工程采用CFG桩地基加固处理技术，极大的提高了持力层的承载能力，避免了采用钻孔灌注桩基础形式，加快了施工进度。并且由于CFG桩就地取材，造价低廉，施工快速，质量容易控制，从而体现了其独特的经济效益。

参考文献：

[1]刘晓平，唐春梅.CFG桩复合地基的应用及发展前景[J].山西建筑，2005.

[2]曾志斌，杨小双.CFG桩地基处理技术在高层建筑中的应用[J].西部探矿工程，2013.