复杂地质条件的CFG桩复合地基设计与施工要点

【摘 要】本文通过具体实例，介绍了复杂地质条件下，桩端持力层层面起伏较大， cfg桩复合地基处理设计及施工的要点。

【关键词】复杂地质条件；地层；CFG桩；设计施工；桩端持力层；承载力

1、工程概况

绿城·百合公寓三期（南区），位于乌鲁木齐市河南东路。高层住宅10栋，为地上18层，地下2层，框剪结构，筏板基础，基础埋深12.2m。天然地基承载力无法满足设计要求，须进行地基处理，本着快捷又经济的原则，拟采用CFG桩复合地基处理方法，处理后地基工程特性指标：fspk=400kPa E0=25MPa。

2、工程地质与水文地质条件

基底以下的地层为：1粉土：厚度0～20m，黄褐色，稍湿～湿，稍密～中密，fak=180kPa，Es=10MPa。2角砾：厚度0～10.6m，黄褐色，湿，中密～密实，fak=300kPa，E0=30MPa。3基岩：层顶高程为742.28～760.08m，基岩面起伏较大，为西高东低，最大高差约17.8m，以泥岩为主，局部为砂岩。上部约1.0m为强风化基岩，风化呈碎粒状～碎块状fak=300kPa，E0=30MPa。

地下水静止水位在设计基底标高下11～13m（754～756m），含水层主要为角砾层。

3、CFG桩复合地基处理设计

3.1 设计参数

（1） CFG桩采用正方形布置，布桩范围为基础范围内，桩径600mm，桩间距1800mm，有效桩长5～22m，桩端持力层为角砾或基岩，实际桩长可根据持力层埋深的不同进行相应调整。

（2） CFG桩桩身采用C25混凝土，混凝土坍落度180～220mm，充盈系数1.1～1.3；混凝土中的水泥采用普通硅酸盐水泥。

（3） 褥垫层厚度0.4m，满堂铺设，褥垫层采用天然级配碎石土，不含植物残体、垃圾等杂质，最大粒径不大于50mm。

3.2 设计要点

拟建10栋高层呈2行5列排布，由西到东分别为第一列1#、10#楼，第二列2#、9#楼，第三列3#、8#楼，第四列4#、7#楼，第五列5#、6#楼。

场地西边缘部分基底以下粉土厚度较小，基岩埋深较浅，局部在基底标高处可见基岩出露；场地东大部分基底以下粉土厚度大，角砾层或基岩埋深较大。

1#、10#楼位于基底标高部分基岩出露地段，故1#楼西半部分1轴～22轴采用天然地基+褥垫层处理，东半部分22轴～33轴采用CFG桩复合地基，桩长均为5m。10#楼西半部分1轴～18轴采用天然地基+褥垫层处理，东半部分18轴～33轴采用CFG桩复合地基，桩长为6～11m。

2#～9#楼均采用CFG桩复合地基，2#楼桩长11～12.5m；3#楼桩长12.5～13m，4#楼桩长11～12m，5#楼桩长13.5～22m，6#楼桩长15～16.5m，7#楼桩长13.5～14.5m，8#楼14～15.5m，9#楼9～16m。

因地质条件复杂，地层起伏较大，根据桩端持力层的变化，CFG桩的桩长差异也比较大。故桩长设计必须与岩土工程勘察剖面图紧密结合，将建筑范围内的4～6条剖面图组合，并将桩端持力层顶面线连接成面，由此可更加清晰的反应出该持力层顶面与基础底面的关系，能够更加准确的确定CFG桩长度。

褥垫层厚度的确定：褥垫层厚度偏小，桩对基础将产生显著的应力集中，需考虑桩对基础的冲切，将导致基础加厚。如果基础承受水平荷载作用，可能造成桩发生断裂，且桩间土承载能力不能充分发挥。褥垫层厚度偏大，桩对基础产生的应力集中小，可不考虑桩对基础的冲切作用，基础受水平荷载的作用，不会发生桩的折断，能够充分发挥桩间土的承载能力。若褥垫厚度过大，还会导致桩、土应力比等于或接近1。此时桩承担的荷载太少，实际桩的设置已失去了意义，而且建筑物的变形也大。

考虑到技术上可靠、经济上合理，褥垫层厚度取0.4m。

因1#、10#楼为半天然地基半CFG桩复合地基，故采用天然地基地段，基底以下设0.4m褥垫层，减小单栋建筑两种地基的差异沉降。

而2#～9#楼CFG桩桩长差异较大，单桩承担荷载的能力也相应具有较大差异，故褥垫层厚度取较大值，可稍微减弱桩承载能力的发挥，增加桩间土承载力的发挥。可减小整片场地不均匀沉降，故褥垫层厚度也取0.4m。

4、施工要点

4.1旋挖成孔灌注成桩施工要点：

（1） CFG桩施工工艺采用旋挖成孔水下灌注混凝土工艺。桩端进入角砾层或基岩层不小于1.0m。因桩端持力层起伏大，高差大，在CFG桩旋挖成孔施工时，如桩端未进入持力层或进入持力层的长度不满足设计要求，则根据现场实际情况进行桩长调整，继续加大桩长度，直到桩端进入持力层角砾或基岩层1.0m。

（2） 混凝土的坍落度宜为180～220mm。施工中应严格控制成桩质量，垂直度偏差≯1.0%；桩位偏差≯150mm。

（3） 下部土体因含水量较大，为避免发生串孔现象，须采用隔桩、隔排跳打，跳打要求及时清除成桩时排出的弃土，避免影响施工进度。

4.2 清土、剔桩头防断桩和防扰动桩间土措施

（1） 打桩弃土和预留保护土层可采用人工清除、或机械人工联合清除方案。全部桩施工完后，挖掘机进入现场与人工联合清除弃土：清运时不可对设计桩顶标高以下的桩体产生损害，不可扰动桩间土，不可破坏工作面的未施工的桩位。

（2） 成桩桩体硬化后，由人工将预留300mm桩头剔除，用水准仪严格控制剔除后的桩顶标高。

（3） 清土、剔桩头后禁止对桩间土产生扰动的施工设备（如轮胎式运土车等）在施工场地内通行，防止产生“橡皮土”。

4.3褥垫层的铺设

（1） 褥垫层铺设采用静力压实法，当基础底面下桩间土含水量较小时，也可采用动力夯实法，夯填度不大于0.9。

（2） 电梯井、集水坑褥垫层铺设，坑底面褥垫层的铺设与基地大面积的褥垫层铺设方法相同。坑顶面周边褥垫层铺设可采用低标号砂浆砌筑支挡后再铺设褥垫层。坑斜面褥垫层铺设时，可将斜面改为台阶形，台阶边缘仍采用低标号砂浆砌筑支挡，台阶上褥垫层的铺设同基坑褥垫层铺设。

5、工程检测

根据《建筑地基处理技术规范》的要求，CFG桩复合地基竣工验收时，单体建筑物承载力检验可采用3根单桩载荷试验、3点位桩间土载荷试验检测，共设置6根工程桩为锚桩。均匀抽取CFG桩总桩数10%的桩进行低应变动力测试，检测桩身完整性。

静载荷试验数据及桩身完整性检测数据显示，复合地基承载力、桩身质量及综合强度均满足设计要求。

6、结语

本工程设计、施工和检测成果表明，CFG桩复合地基处理在复杂地质条件下，设计须依据准确的岩土工程勘察报告成果，两者紧密结合，确定设计参数。现场施工时，可根据现场实际变化情况进行设计调整，在施工工艺上采用旋挖钻机成孔泵送素砼，施工便于操作，质量便于控制。保证CFG桩的质量，合理的褥垫层厚度，使桩与桩间土强度均得到了充分的发挥，减小了半天然地基半CFG桩复合地基的沉降差异，检测结果反应该复合地基处理效果较好。

参考文献：

[1]行业标准《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002） 北京：中华人民共和国住房和城乡建设部

[2]行业标准《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008） 北京：中华人民共和国住房和城乡建设部

[3]闫明礼，张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践.中国水利水电出版社