浅谈CFG复合地基设计在实际工程中的应用

cfg复合地基即水泥粉煤灰碎石桩复合地基的简称，适用于处理黏性土、粉土、砂土和自重固结已完成的素填土地基。

中图分类号： S611 文献标识码： A

一、工程概况及地层条件

1、工程概况：

本工程位于北京市朝阳区青年路地区，东至规划平房西路东红线、西至黄杉木店路中线、南至朝阳路中线、北至规划黄杉木店南一街中线及其延长线。

2、工程规模：

拟建项目总建筑面积123965m2，拟建项目包括1#-4#住宅楼和室内体育中心1栋及部分商用服务用房，其中1#住宅楼长约54m，宽约17m，地上22层，地下3层，建筑高度63m，基础埋深12.5m；2#住宅楼，长约54m，宽约17米，地上26层，建筑高度75m，地下3层，埋深12.5m；3#住宅楼地上26层，地下3层，建筑高度75.7m，埋深12.5m；4#住宅楼，长约58m，宽约16.6m，地上24层，建筑高度69.4m，地下3层，埋深12.5m；以上建筑均采用框架结构，筏板基础；室内体育中心长约45m，宽约45m，高度18m，地下室埋深10.4m，商业用房地上1层，地下3层，基础埋深12.5m，拟采用框架结构，筏板基础。

3、工程地质条件：

表层为人工堆积之厚度1.50m左右的粘质素填土①层；

人工堆积层以下为第四纪沉积之粘质粉土②层，砂质粉土②1层，粉质粘土②2层及粘

土②3层；粉质粘土③层，重粉质粘土③1层及粘土③2层；粘质粉土④层，砂质粉土④1层及粉质砂土④2层；粉质粘土⑤层，粘土⑤1层及重粉质粘土⑤2层；粉砂⑥层，粘质粉土⑥1层及砂质粉土⑥2层；粉质粘土⑦层，粘土⑦1层及粘质粉土⑦2层；粘质粉土⑧层，粘质粉土⑧1层及砂质粉土⑧2层；粉质粘土⑨层，粘土⑨1层及重粉质粘土⑨2层；砂质粉土⑩层及粘质粉土⑩1层；粉质粘土⑾层，粘土⑾1层，粉质粘土⑾2层，粘质粉土⑾3层及砂质粉土⑾4层；细砂⑿层及粉质粘土⑿1层；中砂⒀层，粉质粘土⒀1层及粘质粉土⒀2层；粘土⒁层，粉质粘土⒁1层及重粉质粘土⒁2层；粘质粉土⒂层；细砂⒃层及粘质粉土⒃1层；粉质粘土⒄层，重粉质粘土⒄1层，粘质粉土⒄2层及粘土⒄3层；细砂⒅层，砂质粉土⒅1层及粘质粉土⒅2层。

4、水文地质条件：

第一层地下水类型为上层滞水，初见水位在自然地面下5m左右，静止水位标高27.18～28.35m。

第二层地下水类型为层间潜水，微承压，初见水位在自然地面下10m左右，静止水位标高20.85～21.90m。

第三层地下水类型为层间潜水，微承压，初见水位在自然地面下17m左右，静止水位标高15.05～15.73m左右。

二、上部结构对处理后复合地基要求

采用CFG复合地基，处理后深度修正前复合地基地基承载力标准值fka=450Kpa，加固

后承载力检验应采用复合地基载荷试验，并应在桩顶和基础之间设置200mm厚碎石（压实）褥垫层。

三、设计方案的选择

根据勘察报告反映的地层情况，结合施工现场所处位置为居民区，不宜产生较大噪音，

故最适宜CFG桩施工，且CFG桩施工属于干作业，现场干净，无脏乱差及扬尘现象，经济合理。

四、CFG复合地基设计

1、根据勘察报告建议和上部设计单位确定的基底持力层确定基底持力层为粘质粉土

⑧层，桩端持力层为细砂⑿层，设计桩顶标高为-13.20m。

2、根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012中7.7.2中规定长螺旋钻中心压灌、干

成孔和振动沉管成桩桩径宜为350mm～600mm。

结合长螺旋钻机实际工作效率最终确定CFG复合地基桩径为400mm。

3、根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中8.5.3桩基础规定：桩底进入持力

层的深度，宜为桩身直径的1倍～3倍。在确定桩底进入持力层深度时，尚应考虑特殊土、岩溶以及震陷液化等影响。嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的未风化、微风化、中风化硬质的最小深度，不宜小于0.5m。

结合勘察报告剖面图最终确定设计桩长17.00m，施工桩长17.50m（50cm保护桩头防止浅部断桩影响桩身质量），桩端进入桩端持力层细砂⑿层1.70m～2.90m。

4、根据勘察报告物理力学性质综合统计表中桩间土在均质地基条件下的承载力标准

值（fka）及侧阻力标准值（qsik）和端阻力标准值（qpk）确定单桩承载力特征值Ra。

计算公式：

―单桩竖向承载力特征值（Kn）。

―桩的周长（m）。

―桩的截面积（m2）。

―桩周第i层土的侧阻力特征值（Kpa），根据勘察报告物理力学性质综合统计表中取得。

―桩长范围内第i层土的厚度（m）。

―桩端端阻力发挥系数，根据北京地区经验确定取1。

―桩端端阻力特征值（Kpa），根据勘察报告物理力学性质综合统计表中取得。

最终确定单桩竖向承载力特征值Ra=700Kn。

5、根据上部结构要求处理后复合地基承载力特征值fspk及单桩承载力特征值Ra确定

面积置换率m。

计算公式：由：

导出：

―复合地基承载力特征值（Kpa），由上部结构提供为450Kpa。

―处理后桩间土承载力特征值（Kpa）取180Kpa。

―单桩竖向承载力特征值（Kn）。

―单桩承载力发挥系数，取0.9。

―桩间土承载力发挥系数，取0.9。

―桩的截面积（m2）。

―面积置换率。

其中根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012中7.7.2中规定：单桩承载力发挥系数和桩间土承载力发挥系数应按地区经验取值，无经验值时可取0.8～0.9；可取0.9～1.0；处理后桩间土的承载力特征值对于非挤土成桩工艺，可取天然地基承载力特征值。

最终确定面积置换率m=0.061。

6、根据面积置换率m结合布桩形式确定桩间距。

计算公式：由：

导出：

d―桩身平均直径（m），取0.4m。

―单桩分担等效圆直径（m）。

最终确定=1.62m。

根据等边三角形布桩形式，正方形布桩形式，―桩间距；矩形布桩形式，―纵向桩间距，―横向桩间距；结合实际施工效率，最终采用正方形布桩形式。

确定桩间距=1.433m，为方便施工放线，最终确定桩间距为1.40m。

7、验算

根据公式：，，

，

其中：S=1.40m，d=0.40m，=700Kn，=180Kpa，=0.9，=0.9

计算得出=472.151Kpa≥450Kpa，满足上部结构对复合地基承载力特征值的要求。

若不满足则需重新调整桩长、桩径及桩间距参数，直到满足上部结构对复合地基承载力特征值的要求为止。

8、变形计算：

根据理正岩土系列软件计算得出沉降量38.94mm≤50mm，满足规范要求，计算过程如下

表：

压缩模量的当量值：32.307(MPa)

沉降计算经验系数：0.200

总沉降量：0.200×194.69=38.94(mm)

Z1―基础底面至本计算分层顶面的距离

Z2―基础底面至本计算分层底面的距离

9、布桩

根据上部结构设计单位提供的地基处理要求结构图，结合《CFG桩复合地基技术及工程

实践》（第二版）外墙布桩原则如下图所示：

筏板基础外墙下布桩示意图

按照遵循外墙下布桩原则，桩间距1.40m，结合上部结构设计图纸、施工方便性、工程经济性进行优化，共布设CFG桩603根（见下示意图）。

10、桩身砼强度

根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012中7.1.6规定：有粘结强度复合地基增强体桩身强度满足的要求。

―桩体试块（边长150mm立方体）标准养护28d的立方体抗压强度平均值（Kpa）。

―单桩承载力发挥系数，取0.9。

―单桩竖向承载力特征值（Kn），取700Kn。

―桩的截面积（m2），取0.1257m2。

计算得出=20053.5Kpa，最终确定桩身砼强度为C25（=25000Kpa）。

五、复合地基参数

1、本工程±0.00为绝对标高33.50m，桩顶标高为-13.20m。

2、设计桩长17.00m，桩径400mm，桩间距1.40m，单桩承载力700Kpa，面积置换率6.41%，

处理后深度修正前复合地基承载力标准值不小于450Kpa，处理后地基变形量不大于50mm，倾斜变形不大于0.0015。

3、设计以粘质粉土⑧层为基底持力层，细砂⑿层为桩端持力层。

4、设计桩身混合料强度为C25，坍落度180mm～200mm，桩顶铺设200mm褥垫层，褥垫

层材料可用级配砂石或碎石，最大粒径不大于30mm，褥垫层宽度大于基础底板垫层外边线20cm。

六、施工要求

1、采用长螺旋钻孔，管内泵压混合料成桩工艺，施工桩顶标高高出设计桩顶标高不小

于500mm。

2、如果在施工过程中遇充盈系数过大的问题，可采取降低地下水位的措施，或在施工

过程中采用泥浆护壁工艺。

3、褥垫层夯实度（夯实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值）不大于0.9。

4、垂直度偏差不大于1%，桩位偏差不大于150mm。

七、质量检验

1、正式施工前应先进行试桩，试桩数不少于3根。

2、竣工验收同时应采用单桩竖向承载力与复合地基载荷试验进行承载力检验，试验数

量为总桩数的1%，且不少于三根，另外抽取不少于总桩数10%的桩进行低应变动力试验。