CFG桩复合地基在高层建筑地基处理中的应用蒋麟

CFG桩复合地基在高层建筑地基处理中的应用蒋麟

蒋麟

西北综合勘察设计研究院

摘要：CFG桩是一种强度较大的砼桩体，它是在碎石桩基础上，加入少量水泥、碎石、粉煤灰和少量水制成的。它具有实用性广泛、承载力大、施工便捷的优点。力的作用机理是与桩间土体的承载力共同作用的，以更好地承受上部荷载并将其传递给地基。近年来，全国都在进行广泛推广和应用CFG桩复合地基技术。很多国内外学者在高层建筑结构中对其进行了详细的研究和讨论。

关键词：CFG桩复合地基；高层建筑；地基处理；应用

前言：高层建筑在建筑业发展水平日新月异的今天，规模和数目也不断增加。由于高层建筑具有地基荷载大、面积广、埋置的较深等特点，所以，沉降要求较为严格，且最重要的就是地基的基础方案的选择，近年来，新发展起来的一个处理软基加固的方法就是CFG桩复合地基，具有灌注方便、高承载力、变形和稳定快速、沉降变形小、施工质量便于控制、造价低等特点，之所以在高层建筑地基处理中有较好的应用前景，主要是因为加固效果能够满足设计的要求。

1CFG桩复合地基技术的特点分析

褥垫层、桩间土、CFG桩体三部分共同形成了CFG桩复合地基（见图1）。当地基承受较大的竖向负载，桩与桩间土极易发生变形。由于桩体模量（EP=18000mpa~22000mpa）远小于桩模量：L（ES=3mpa~12mpa），所以桩间土变形率小，因为基础下放置了一定厚度的褥垫层，使桩可以向上刺入。这种变化下，垫层材料在桩间土中不断添加，以确保在任意荷载作用下桩与桩间土都能参与其中。褥垫层作为CFG桩复合地基一个核心内容，CFG桩的应力特性都和它有关。在桩与桩间土共同作用下，褥垫层可以承受竖向的负载，如果想要调整桩和桩间土的荷载比例就需要对褥垫层进行调整，褥垫层的厚度越大桩间土的承载力就越大，褥垫层厚度如果减小，桩的荷载分担比就会增加，褥垫层厚度通常在10厘米到30厘米之间。此外，一定厚度的垫层也能降低地基层的应力集中。

2工程的实例

2.1工程大体概况

某个工程房屋高度为82.600米，地上26层，地下1层，占地面积3097.64米，地上总建筑面积为49552.92m，其结构类型是框架结构。地下室地基深4.00米。据调查显示，基础持力层是卵石层，地基承载力大概为240kpa，采用的是天然地基浅基础的筏板，为了让工程满足需要，最后敲定了CFG桩复合地基方案。加固处理后，CFG桩复合地基承载力值大于400kPa。

2.2CFG桩复合地基的具体施工分析

2.2.1钻孔

当桩的位置固定好以后，对钻机进行定位和调整，用前面的钻塔体后垂直基准对导杆进行检查，校正其为止，保证钻杆的垂直度和桩位中心在一条水平线上，确保桩体的垂直度不能超过允许的偏差值。钻孔前，防止堵管，混凝土泵料斗和管道要用水湿润，接着对水泥砂浆搅拌并泵送，让所有砂浆都能够泵出管外，然后钻头阀门进行封闭，向下移动钻杆直至碰触到地面，启动并旋转钻机的钻头，由慢到快进行，在进行成孔时，如果发生难钻、钻杆摇晃状况，就要减速进尺或者停止进尺，遇见障碍物要立刻停止钻孔，不要强钻，要分析其原因。钻孔深度要根据桩的设计长度确定，并在钻机塔体适合的位置进行标注，用它来作为施工桩长度的控制标准。而当动力头的底部和标志相一致时，就代表桩的长度可以满足设计要求。

2.2.2泵送混合料

钻杆在钻头和设计标高一致时，钻动就要停止，接着混合料开始泵送，一旦泵的容积达到钻杆的高度时，钻头就可以抬起。可以泵送混合料和提钻同时进行，与此同时必须确保对钻速率的控制和泵送量相符合，确保钻头一致埋在CFG桩混合物的下方，防止繁盛夹泥和进水缺陷产生。为了防止后台上出现料慢形成供料不足和停机停料现象，在成桩时要保证持续进行，直到桩体混合料的高度大于桩顶设计的标高为止。施工中应要对饱和砂土和粉土层加倍注意，泵送混合料在这些土层不能停止，避免地下水进入到桩体内。必须保证排气阀在成桩过程中，工作正常，避免出现堵管现象。施工过程中，混凝土泵斗内的混合料液位保持在料斗底部一定高度，防止空气吸入，堵塞管道。

2.2.3清运钻孔弃土和桩间保护土

钻孔土壤在施工过程中，应及时进行清理，以免影响施工速度，防止弃土中的水浸泡到槽底。可采用人工、机械两种清运方式，清运钻孔弃土。最好选用小型机械清运，防止基底土层扰动，应结合CFG桩施工进行清运，严禁设备碰撞CFG桩，导致浅断桩。桩间土的清运，要在CFG桩施工结束后来进行，对桩间土层进行开挖和清运，最好采用人工方式。对桩间土清运和开挖的顺序，要合理安排好，防止开挖和运输机械在基底面行走时，形成土层扰动。如果必须要在已开挖的基面上行走，就应进行木板铺设，在施工过程中保证地基土不受干扰。此外，对CFG桩要加强进保护，以免造成浅部断裂。

2.2.4桩头处理

CFG桩施工结束，并桩体形成一定强度后，才能对桩头进行处理。在桩顶约50厘米长度的桩体较松散，且密度小，应截除掉，不能用机械铲断桩头，应该用大锤等重物横向击打桩。在施工前把设计桩头标高标注在桩身上，然后由两个工人用两个钢钎从相对方向的截断位置同时剔凿，切断多余桩。

2.2.5褥垫层铺设

褥垫层的铺设要在桩头处理完后进行，采用级配碎石最为垫层的材料，直径不能大于3厘米。垫层厚度20厘米，用静力压实虚铺。

2.3CFG桩复合地基检测

在施工结束后，按照桩基检测技术的要求，对桩基础承载力和桩身完整性进行检测。对9根单桩进行了抽检，并对复合地基进行了静载试验。经过测试，承载力特征值为408kpa到506kpa之间，差为98kpa，平均值454kpa，极差平均比例为21.6‰。所以，最终确定承载力特征值位454kpa，和设计要求相符合。对10%一共174根桩，实行了低应变动的检测，结果Ⅲ类桩共有37根，桩身缺陷明显使桩身的结构承载力受到影响。三类桩的比例大于20%，因此需要扩大检测的范围。检测了所有桩以后，三类桩共有368根，需要立刻处理。

2.4三类桩被检测出后，进行处理的方法

把有质量缺陷的桩都挑选出来，并寻找缺陷的地方，我们看到一部分桩身有各种裂缝，还有的是水平断桩，有光滑平整的断裂面，出现质量缺陷原因有三点：第一，混合料由于施工时提钻杆速度太快，灌入不充足；第二，对桩头进行粗暴截桩施工，并横向用大锤击桩；第三，混合料中有地下潜水渗入，形成一定影响。在裂缝部位凿除桩，清洗后刷掉浮浆，然后浇筑高强度等级C20混凝土桩。桩完成后，重复检测368根桩，最终复查结果均为I型桩，符合设计要求。

结束语

在我国，CFG桩复合地基在高层建筑地基处理中被广泛的应用，但它不仅用于加固软弱地基。而且，对于良好的地基土，若建筑物的荷载很大，自然地基没有那么大承载力，亦或是因其变形达不到要求，就可以利用CFG桩进行加固。通过实践可知，CFG桩能充分挖掘地基本身的潜在强度，提高深厚软土地基复合地基承载力。加固后地基的沉降变形可以满足施工后沉降的要求，是一种有效的地基处理方法。尤其在高层建筑地基加固处理中，这种优势更明显。

参考文献

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