CFG桩在高层建筑复合地基处理中的应用

摘要: 针对拟建的某高层建筑地基承载力不满足设计要求, 提出了采用CFG桩对地基进行处理, 本文通过对CFG桩在高层建筑地基处理中的施工实践，介绍CFG桩在达拉特旗地区高层建筑地基处理中的设计思路及设计过程。

关键词: CFG桩,复合地基,地基处理, 高层建筑

Abstract: according to the proposed a high-rise building foundation bearing capacity don't meet the design requirements, and put forth the CFG pile of foundation treatment, this article through to in the high-rise building CFG pile foundation treatment of construction practice, this paper introduces DaLaTeQi area CFG pile in high-rise building the foundation treatment design idea and design process.

Keywords: CFG pile composite foundation, foundation treatment, high-rise buildings

中图分类号： TU47文献标识码：A 文章编号：

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。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，把桩和承台（基础）断开，改变了过分依赖于桩承担垂直荷载和水平荷载的传统设计思想，由于褥垫层的变形调整作用，复合地基桩土相互作用性状良好。与以往钢筋混凝土桩基相比，节省了大量的钢材，降低了成本，缩短了工期。经过多年的科研和工程实践，CFG桩复合地基技术从最初应用于多层建筑发展到广泛应用于高层建筑地基处理，目前已成为应用较为普遍的地基处理技术。

工程概况

内蒙古某商住楼拟建建筑物为1 栋16 层的高层建筑。两层地下室，±0. 00 标高为1007.450 m。建筑物为剪力墙结构, 基础形式为筏板基础, 其标高为-6.700 m( 1000.75m) 。

根据勘察报告，拟建场地地势平坦，场地在地貌上属黄河冲积平原上，地层结构和岩性构成简单。在勘察深度40.0m深度范围内，除表层普遍分布有建筑垃圾外，天然地层由第四系冲积地层（Q4al）及第四系河湖相地层（Q4l）构成，

第①层 杂填土（Q4ｍl）：厚度一般为0.70～2.10m。

第②层 粉砂（Q4eol）：颗粒均匀，松散～稍密状态，层厚一般为0.30～1.70m。

第③层 粉砂（Q4al）：粒度比较均匀，稍密状态，层厚一般为7m。

第③-1层 粉质粘土（Q4al）：可塑状态，干强度较高，层厚一般为0.30～0.50m。

第④层 粘土（Q4al）：很湿～饱和，可塑状态，干强度较高，层厚一般为1.60～2.20m。

第⑤层 粉砂（Q4l）：粒度比较均匀，中密状态，层厚一般在10.0m左右。

第⑥层 细砂（Q4l）：颗粒均匀，中密～密实状态。在40.0m钻孔深度范围内尚未揭穿。

CFG桩复合地基的设计

2.1参数及公式选用

根据地勘报告，参数选用下表：

依据JG J 79- 2002/ J 220- 2002 建筑地基处理技术规范提供的

计算公式( 9. 2. 5, 9. 2. 6) 进行计算, 公式如下:

等边三角形布桩: d e = 1. 051s ; 正方形布桩: d e = 1. 13s ,

桩体试块抗压强度平均值应满足下式( 9. 2. 7) 要求:

2.2桩长及间距的确定及验算

CFG 桩桩端进入第⑥层细砂, 桩顶设计标高约为- 7.130m (1000.320 m) 。有效桩长按17. 0 m 控制。CFG 桩设计桩径为400 mm, 所有CFG 桩按正方形布置于筏板基础下,桩距(中心间距)为1.8 m, 桩芯混凝土强度等级为C25。建筑下地层变化较大, 计算采取的各层桩间土厚度分别为:粉砂3.3 m, 黏土1.9 m, 粉砂11.2 m,细砂0.6 m。单桩承载力: 按桩周土摩阻及端阻计算, R a1 = 650kN 。单桩竖向承载力特征值取R a = 650 kN 。计算结果:计算面积置换率m= 0. 0387,等效圆直径d e = 2. 034 m,桩体抗压强度平均值f cu = 17 .810 kPa >15.5kPa,建筑筏板基础面积为403 ,需要桩数为1号楼142根。

经复核验算, 复合地基承载力特征值f spk = 320 kP a, 满足设计要求; 复合地基压缩模量满足设计要求; 实际布桩数: 1号楼167根 。

2.3褥垫层设计

褥垫层技术是 CFG 桩复合地基的一项核心技术。复合地基的许多特性都与褥垫层有关。褥垫层设计是否合理，对 CFG 桩复合地基的承载力和沉降变形都将产生较大的影响。褥垫层具有调整桩土应力比的作用,若褥垫层厚度过小，桩对基础将产生很显著的应力集中，需考虑桩对基础的冲切，这势必导致基础加厚。如果基础受水平荷载作用，可能造成复合地基中桩发生断裂。桩间土承载能力不能充分发挥，要达到设计要求的承载力，必然要增加桩的数量或长度，造成经济上的浪费。随着垫层厚度的增加, 桩土应力比减小, 若褥垫层厚度过大，会导致桩承担的荷载太少，实际上复合地基中桩的设置已失去意义。

总之，若要充分发挥桩间土承载力, 可适当增大褥垫层厚度,若要充分发挥桩的承载力, 可铺设厚度较小的垫层, 垫层粒径也具有调整桩土应力比的作用。进行复合地基设计时, 应根据场地地基土情况、桩体性质以及设计的桩土应力比, 选择粒径合适、厚度适宜的垫层。为保证CFG 桩与桩间同作用, 调整桩土应力比, 在基础下铺设300 mm 厚的褥垫层, 褥垫层材料宜用中( 粗) 砂及碎石的混合料。碎石粒径不大于30 mm。褥垫层铺设宜采用静力压实法, 夯实后的褥垫层厚度与虚铺厚度之比不得大于0. 90。

结语

本工程采用 CFG 桩处理地基取得了良好的效果，同时也满足了该地基的设计要求，为今后类似工程提供借鉴。

参考文献:

[1]阎明礼, 张东刚. CFG桩复合地基技术及工程实践[ M ] . 北京: 中国水利水电出版社, 2006.

[2]龚晓南.地基处理手册（第三版）[M].北京：中国建筑工业出版社.

[3]《达拉特旗树林召镇东源国际广场岩土工程勘察报告》内蒙古万和工程勘察有限责任公司.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。