CFG嵌岩桩在高层地基处理中的应用

邓春海，韩 杰，叶 涛，樊朝金

(青岛深基加固工程有限公司，山东青岛 266071)

CFG嵌岩桩在高层地基处理中的应用

邓春海，韩 杰，叶 涛，樊朝金

(青岛深基加固工程有限公司，山东青岛 266071)

结合青岛市开发区盛世江山小区地基处理项目，分析CFG嵌岩桩的设计计算、施工及检测结果。通过提高长螺旋钻机入岩能力，为加大桩的嵌岩深度提供可能。经过对多组复合地基检测数据进行分析，得出桩长与沉降量的关系和规律。实践表明，在基岩埋深较浅区域的高层建筑中采用CFG桩复合地基是安全可靠的，不仅节约了成本投入，还大大缩短了工期，值得推广应用。

CFG嵌岩桩;入岩控制;复合地基;静荷载试验

近几年我国在高层建筑中采用CFG复合地基处理较为经济，效果较为显著，已得到推广应用。但在岩石埋深较浅区域，由于存在桩端入岩问题、桩长不均匀问题，运用CFG桩在此类地质条件下进行地基处理的案例较少。本文以青岛开发区盛世江山南区地基处理项目为例详细介绍此类工程设计方法和施工控制。

1 工程概况

本工程位于青岛市黄岛开发区富春江路与江山路交叉口，拟建物为8栋24～32层住宅楼及附属裙楼、幼儿园等，剪力墙结构，设计地基承载力480～600 kPa。原设计基础类型为人工挖孔桩，后改为CFG复合地基。

2 设计及计算

本项目设有一层整体地下室，基础埋深6.3 m，以设计承载力最高的6号楼为例，自基底往下土层参数见表1。

表1 地层物理参数表

地下水类型为第四系潜水，稳定水位埋深为1.7 m，主要受大气降水和邻区区域补给。

6号楼桩基设计承载力fspk=600 kPa，用长螺旋钻孔压灌砼施工CFG桩。前期经过试验桩情况判断，桩端可进入第⑧1层强风化花岗岩上亚带1.0～1.5 m，保守的按入岩0.5 m计算，则理论平均桩长为5.0 m。按桩径400 mm计算，桩间距按1.2 m成三角形布置，根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79－2002)公式9.2.6得单桩承载力特征值为:

根据公式9.2.5，复合地基承载力:

其中β取值0.75。

经计算得fspk=852.5 kPa＞600 kPa，满足设计要求。

桩身强度等级应满足fcu≥3Ra/Ap=14.8 MPa，采用C15以上砼即可，考虑到建筑物的重要性设计时提高砼强度等级为C25。

3 挖孔桩与CFG桩的经济性对比

根据结构荷载分析布置挖孔桩，桩布置于剪力墙下。剪力墙交叉位置由于桩较密，不符合最小桩间距要求，常常将几根桩合为一个大直径的桩，使造价明显增加。以6号楼为例将CFG桩和挖孔桩相比较，CFG复合地基就桩本身而言省钱，但筏板的工程量相对于挖孔桩顶部承台量大，综合比较CFG复合地基仍然节省约40万元，详见表2。

学生小组继续讨论，发现命题(1)(2)，(3)(4)，(5)(6)，(7)(8)之间关系都是条件相同，结论互为否定.二者必有一个正确一个错误，因此只需研究一个，学生还认为研究肯定性命题较为习惯，于是学生抽取了以下四个命题：(1)(3)(5)(7).

表2 6号楼CFG桩和挖孔桩成本比较

4 施工技术及质量控制措施

4.1 钻进成孔

钻孔采用长螺旋钻孔工艺，JZL90型履带式钻机，最大扭矩44.3 kN·m，动力头功率2×75 kW;采用长螺旋钻具，直径400 mm，土层钻进速度1～3 m/min，强风化花岗岩上亚带钻进速度0.1～0.5 m/min。

钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，开始钻进。一般应先慢后快，这样既减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏差，以便及时纠正。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则容易导致钻孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。

4.2 灌注及拔管控制

由于地下水丰富，CFG桩成孔到达设计标高后，停止钻进，先泵送砼，当钻杆心管充满砼后开始拔管，严禁先提管后泵料。提拔速度宜控制在1.2～1.5 m/min，宜根据泵送速度逐步调整，提速过快易形成断桩，提速过慢则易引起堵钻。成桩过程应连续进行，避免因后台供料慢而出现停机待料。若施工中因其它原因不能连续灌注，须根据勘察报告和掌握的地质情况，避开饱和砂性土、粉土层，不得在这些土层内停机。灌注成桩完成后，用水泥袋盖好桩头，进行保护。

桩间土开挖和桩头清理不当时易引起桩身断裂，很大一部分桩身缺陷都是由于处理不当引起的。因此桩间土开挖时应采用小型挖掘机窄斗开挖，开挖时必须有专人跟踪，严禁触碰桩头。桩头截断时应采用风镐凿眼截断，不能采用挖掘机掰断。

4.4 提高入岩能力

根据计算式可以得知，CFG嵌岩桩的单桩承载力主要靠端阻力提供，因此CFG桩入岩深度和质量尤为关键。为保证钻头的入岩能力，我公司对钻头进行了改进，在钻头两翼镶嵌了硬质合金齿牙(见图1)。

图1 钻头照片

钻进至基岩时，钻进速度明显减慢，电流表指针发生明显变化，电流接近零刻度。当钻头钻进至基岩不进尺时，应坚持继续磨岩1 min以上。若钻机出现明显摇晃、动力头噪声明显加大时说明钻机已达到工作极限，应停止钻进。

由于钻头长时间磨岩，应每成100～120根桩更换一次钻头，对钻头进行修补。

5 断桩的处理

采用机械开挖即使是采用小型挖掘机开挖时仍然难免出现断桩情况，由于CFG桩受力主要是竖向力，因此将断桩接好后依然不影响其使用。验收试验时针对接好后的断桩进行复合地基检测，结果满足设计要求。

人工挖掘和清理断桩截面，将断口截面凿平整并用水冲洗干净，桩顶支模板浇注桩帽，桩帽砼强度等级不低于桩身强度等级;桩帽为方形，桩顶锚入桩帽不小于10 cm，桩帽比桩边缘外扩不小于10 cm，桩帽顶标高与原桩顶标高一致。

6 检测结果及结论

由于场地基岩面起伏，导致桩长长短不一，其中最小长度为3.8 m，最长桩达到12 m，短桩不满足设计要求的最小长度4.5 m，为此施工过程中设计、监理、施工单位及青岛市专家进行了专门讨论。在检测过程中有针对性的选取了最长桩和最短桩进行了复合地基静荷载试验。27组静荷载试验结果均满足设计要求，经小应变检测I类桩达到90%以上。针对桩径400 mm不同桩长的CFG桩复合地基静载荷试验数据进行分析，并绘制了沉降量与桩长关系图，在加荷至450 kN时，桩长不同时沉降量基本相似;加荷至900 kN时变化较为显著，其中桩长6～8 m范围时出现峰值，说明桩长在一定范围内对沉降量影响较大，而短桩沉降反而较小，如图2所示。

7 结语

图2 桩长与沉降量关系图

实践表明，在高层建筑中采用CFG复合地基是安全合理的，经计算和对比，就本工程而言，采用CFG复合地基比原设计采用的人工挖孔桩节省造价800～1000万元，工期提前1～2个月。因此CFG复合地基应在高层建筑中大力推广。本项目由于地质情况特殊，CFG桩要求嵌入岩石，在青岛地区开创了先例。希望本文总结的经验对今后类似工程有所帮助和参考。

［1］JGJ 79－2002，建筑地基处理技术规范［S］.

［2］龚晓南，等.地基处理手册［M］.北京.中国建筑工业出版社，2000.

Application of CFG Rock-socket Pile in Treatment of High Building Foundation

DENG Chun-hai，HAN Jie，YE Tao，FAN Zhao-jin(Qingdao Deep Foundation Stabillzation Engineering Co.，Ltd.，Qingdao Shandong 266071，China)

Analysis was made on design calculation，construction and detection results of CFG rock-socket pile for a foundation treatment project.The improvement on the embedding ability of spiral drilling machine made the rock-socket pile even deeper.By the analysis on the inspection data of composite foundation，the relationship and rule of pile length and settlement volume were found.The practice shows that the composite foundation with CFG pile in high building of shallow buried depth of bedrock is safe and reliable with less construction cost and shorter construction period.

CFG rock-socket pile;embedding control;composite foundation;static loading test

TU473.1

A

1672－7428(2011)09－0090－03

2011－02－18;

2011－09－02

邓春海(1986－)，男(土家族)，湖北宜昌人，青岛深基加固工程有限公司二级建造师，岩土工程专业，从事岩土工程设计和施工工作，山东省青岛市山东路33号A座804，dengchunhai123@163.com。