CFG桩复合地基技术的应用

CFG桩复合地基技术的应用

武娟妮

武娟妮

中铁华铁工程设计集团有限公司勘察设计院北京100025

摘要：我国地域广阔，人口居住相对集中，随着工业化城市化进程的急剧加速，工业厂房和居民区的兴建，建筑物造型的日益复杂化，城市土地紧缺，越来越多的建筑物不得不在不良地基上修建，当建筑地基的承载力和变形不能满足设计要求或建筑物的使用要求时，就需要对天然地基进行处理，以期达到设计要求或合理的使用效果。CFG桩复合地基技术就是国内近年来使用较为广泛的地基处理方法。

关键词：复合地基地基处理CFG桩

地基处理的方法众多，对地基方案的选择，我们要因地制宜，综合考虑地基处理的目的，建筑物的结构特点，上部结构对地基承载力及变形的要求，地基土的性质，施工工艺，工程预算及当地经验等，合理选择适合的地基处理方法。虽然，地域性差异的存在，各地地基处理方法不尽相同，但近些年来，复合地基技术在全国范围内得到了广泛的认可和应用，复合地基法是在天然地基中设置一定比例的增强体（桩体），和原土形成一种复合土体，使桩体和土共同承担建筑物荷载，它既是一种复合地基，又是一种人工地基，桩土共同作用，使建筑物地基更加密实，同时桩体承担了部分上部荷载传递到基础的力，使原天然地基承载力增加，压缩性降低，具有密实法和置换法的效应。复合地基技术中，增强体（桩体）的种类繁多，而CFG桩复合地基桩作为众多桩型的一种，以其强劲的置换作用和良好的桩间土挤密效果，被广泛应用于处理不良地基。CFG桩复合地基是高粘结强度桩复合地基的代表，多用于多层和超高层建筑地基的加固，由于CFG桩复合地基技术具有施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价低廉的特点，目前已成为北京及周边地区应用最普遍的地基处理技术之一［4］。

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基［1］，北京地区施工的CFG桩多是改良后的桩体，主要材料为商品混凝土。CFG桩的实施，大大提高了天然地基的承载力，地基变形也得到了很好的控制。CFG桩的桩长可以从几米到20多米，并且可全桩长发挥桩的侧阻力，桩端落在好的土层时可很好的发挥端阻，有明显的端承作用，复合地基承载力的提高幅度大，承载力标准值可达600KPa以上，复合模量高，地基变形小。除此之外，CFG桩的适应范围较广，就全国范围来看，被大量使用用于处理地基得省已达20多个，就基础形式而言，CFG桩适用于多种基础形式，既可以适用于条形基础、独立基础，箱筏形基础同样适用；就土质来说，CFG桩以其良好的桩间土挤密效果，既可适用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土；另外，CFG桩在成桩过程中桩体本身具有优良的排水效果，地下水对CFG桩的施工及桩身强度基本不产生影响，这就使得CFG桩在水位较高的粉土及砂土地层中施工时更具优势，随着施工工艺的不断改进，CFG桩复合地基技术在高层和超高层建筑地基中应用变得更加广泛。

CFG桩复合地基技术从提高天然地基承载力和控制变形两个方面对处理地基进行控制，复合地基压缩模量大，建筑物整体沉降量较小，这是CFG桩复合地基重要特点之一，一般来说，以提高天然地基的承载力为主要控制对象，地基变形在承载力得到控制的基础上也会得到有效控制。但实际的工程实例中，往往有些地基在处理时变形控制较承载力的控制更为重要，当处理地基的承载力达到要求值时，变形控制却远远达不到上部结构的需要，这样，地基处理就要以控制变形为主。

比如，位于北京市海淀区西北旺镇亮甲店村东侧居住用地项目，拟建建筑物包括20栋6-12层住宅楼项目，框架剪力墙结构，板式筏基基础，该组建筑中，1号楼座地上12层，地下2层，该楼座特点是，楼座造型简单但楼座面积较大，无裙房，埋深较深，上部荷载传到基础底面的压力较大（底板面积93m×21m，基础埋深-10.15m，基底平均压力300KPa），基础坐落在③层粘质粉土-重粉质黏土层，局部坐落在③1层粘质粉土-砂质粉土该、③2层粉细砂层，该层土中等密实，呈可塑-软塑状态，天然地基承载力特征值fak≤120KPa，压缩模量较低，压缩性较大，据该层土的工程特性可知，该层土物理力学性质较差，不经处理不能作为拟建建筑物的地基，需要对天然地基进行处理，要求处理后复合地基承载力特征值fspk≥340KPa，建筑物长期最大沉降≤40mm，建筑物最大倾斜小于等于0.002，由于天然地基承载力较低，而设计要求的承载力较高，加之，变形控制在本项目中要求较高，用柔性桩复合地基一般难以满足设计要求，CFG桩复合地基则比较容易实现，故采用CFG桩复合地基方案，初步设计桩长17.5米，桩间距1.5米，计算得，单桩承载力特征值Ra=600KPa，处理后复合地基承载力特征值fspk=342KPa＞设计要求值340KPa，但是建筑物最大沉降量却远大于40mm，所以，为了控制变形，调整初步设计，桩间距不变，增加桩长至最终设计桩长23.5米（一般认为，增加桩长较缩小桩间距在控制变形方面效果更为显著），桩端落在以下好土层粉质粘土-重粉质粘土层，单桩承载力特征值Ra=820KPa，处理后复合地基承载力特征值fspk=430KPa，建筑物长期最大沉降35.35mm＜40mm，满足设计要求，由此可见，本楼座变形控制较承载力控制更为重要，所以，设计时要以变形控制为主要因素，当变形控制在40mm时，按照压缩模量提高系数，反算回去，实际复合地基承载力应达到430Kpa，才能满足变形要求，故要改变初步设计方案，才能满足设计要求，实际处理完的复合地基承载力特征值远大于要求值340Kpa。当施工完成，进行复合地基的质量检验和检测时，单桩最大加载量和单桩复合地基最大加载量也要相应以最终设计值为依据，进行加载检测，确保复合地基的质量（如本例中，单桩最大加载量1640Kpa，单桩复合地基最大加载量820KPa）。

CFG桩复合地基法作为众多复合地基技术中被广泛应的地基处理方式，其技术上的先进性和经济上的优越性毋庸置疑，当然，在工程实践中，我们遇到的地基处理项目不尽相同，在应用CFG桩复合地基技术处理不良地基时，设计要求，工程特性等的差异也各不相同，承载力或变形的控制，拿到项目时，具体问题具体分析，在综合考虑项目的各主控因素的基础上，合理的设计以及优化我们的设计，使我们的最终成果既能理论上解决实际问题，在实践中又具有可操作性和经济性。

参考文献：

[1]GB50007-2011建筑地基基础设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2011

[2]JGJ79-2012建筑地基处理技术规范.北京：中国计划出版社，2012

[3]GB50202-2018建筑地基基础工程施工质量验收标准.北京：中国计划出版社，2012

[4]闫明礼，张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践（第二版）.北京：中国水利水电出版社，2006