CFG 桩在高层建筑地基处理中的应用

王永红

（山西省第二建筑设计院，山西长治 046000）

CFG 桩在高层建筑地基处理中的应用

王永红

（山西省第二建筑设计院，山西长治 046000）

结合具体工程实例，对CFG桩在具体地质条件下的应用进行了介绍，分析了CFG桩复合地基的设计、褥垫层的设置、沉降计算、施工、复合地基承载力和单桩竖向承载力的静载荷试验，还针对CFG桩浅层断桩的处理进行了阐述，以指导实践。

CFG桩，复合地基，沉降计算，静载荷试验

0 引言

近年来，随着我国城市化进程的加快，一批高层建筑物拔地而起，由于高层建筑对于地基土的承载力和变形有更高的要求，而传统的一些地基处理方法（水泥土搅拌桩、灰土桩、碎石桩等）已经不能满足工程实践的需求，复合地基处理技术逐渐发展起来。CFG桩是一种高粘结强度的半刚性桩，单桩承载力高，采用褥垫层和桩间土紧密结合形成复合地基，能达到良好的地基处理效果，并且具有施工速度快，工期短，质量容易控制，造价低，施工文明等优点，所以在全国得到了推广应用。

CFG桩是一种由水泥、粉煤灰、碎石和细砂加水搅拌形成的粘结强度较高的桩，它与桩间土、褥垫层共同受力形成复合地基。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。由于桩间土的强度和模量比桩体小，在荷载作用下，桩间土表面应力比桩顶应力小。桩体可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形减小。

本文结合某工程应用CFG桩复合地基处理的实例，以期其施工更加完善，在本区获得更好的推广应用。

1 工程和地质概况

本工程为长治某棚户区改造项目，场地位于火车站站前路西侧，由4栋高层建筑组成，总占地面积约为20 468.7 m2。本工程1号，2号楼采用剪力墙结构，地下2层，地上19层，结构主体高度为58.100 m。基础采用梁板式筏形基础。该场地地貌单元宏观上属于长治断陷盆地漳河Ⅱ级阶地。场地地形较平坦，场区内地貌单一。场地内自上而下的地层分布情况分述如下:

第①层素填土，近期人工堆积，黄褐色，松散，以粉质粘土为主，含木炭粒、煤粒、小砖块、次生钙质结核等，该层上部0.5 m～1.5 m为杂填土。场区普遍分布，厚度:1.30 m～4.60 m，平均2.48 m。

第②层粉质粘土，第四系晚更新世冲积形成，褐黄色，可塑，稍湿，土质均匀，切面稍光滑，稍有光泽，韧性中等，干强度中等，含钙质菌丝及姜结石等。厚度:0.4 m～3.60 m，平均1.95 m。标准贯入试验修正击数标准值为5.2击。

第③层粉质粘土，第四系晚更新世冲积形成，棕黄～浅黄色，可塑状态，土质均匀密实，无摇振反应，稍有光泽，干强度及韧性中等，含云母、钙质结核、氧化铁等。场区分布普遍，厚度:2.0 m～15.80 m，平均11.96 m。标准贯入试验修正击数标准值为7.9击。

第④层粉质粘土，第四系中更新世冲积形成，灰褐～灰黄色，可塑～硬塑状态，局部夹有细砂薄层，无摇振反应，稍有光泽，干强度及韧性高，含云母、氧化铁等。场区分布普遍，厚度:5.40 m～9.40 m，平均7.53 m。标准贯入试验修正击数标准值为10.2击。

第⑤层粉质粘土，第四系中更新世冲积形成，灰黄～灰褐色，硬塑状态，局部夹有粘土薄层，无摇振反应，稍有光泽，干强度及韧性高，含钙质结核、白色螺类化石碎片等。场区分布普遍，厚度:3.20 m～7.20 m，平均5.87 m。标准贯入试验修正击数标准值为11.1击。

第⑥层粘土，第四系早更新世冲积形成，杂色，可塑～硬塑状，偏硬塑。含氧化铁条纹及斑点，土质均匀密实。含零星小钙质结核，见白色螺类化石碎片等。该层未穿透。标准贯入试验修正击数标准值为13.4击。

上述土层主要物理力学性质见表1。

表1 土层参数表

2 地基处理设计方案

本工程基础底标高为－7.00 m，基础持力层为第③层土，天然地基承载力为160 kPa，天然地基无法满足设计要求，须进行地基处理。

1）地基处理方案的优化比较:根据本工程地质勘察报告，委托方、设计单位和勘察单位就本工程地基处理方案进行了详细的分析论证，基本分析如下:a.采用桩基础（钻孔灌注桩、混凝土预应力管桩）和墙下承台梁基础:若本工程基础采用墙下承台梁基础，开间小，墙多，墙下布桩，造价高。且本工程场地土无很好的桩端持力层，不利于桩基础的设计。b.CFG桩复合地基和筏板基础:CFG桩复合地基在全国大中城市应用于处理高层和超高层建筑物的经验已很成熟，结合场区地质和周边环境条件，本着安全经济的原则，综合分析确定本场区比较适合采用长螺旋钻孔管内泵压成桩工艺，因为该工艺具有强穿透能力、噪声低，没有振动，没有污染和泥浆，施工效率高并且质量容易控制。

2）CFG桩复合地基的设计情况:CFG桩复合地基设计时主要考虑桩长、桩径、桩距、桩体强度和褥垫层等参数。桩径:按一般施工经验桩径d=400 mm;桩长:根据场区地层结构特点，以桩长适中、桩端取相对较好的土层作为桩端持力层为基本思路，取第④层土作为持力层。经计算，采用桩径为400 mm，桩距为1 500 mm，呈梅花形布置，有效桩长为15 m，桩顶标高为－7.400 m，桩体混凝土强度等级为C25。

3）褥垫层的设计:褥垫层的厚度和刚度对复合地基的效应有较大的影响。根据规范本工程褥垫层材料采用粒径小于30 mm的碎石，厚度为220 mm，褥垫层铺设采用静力压实法，夯实后的厚度与虚铺厚度之比小于0.90。

4）CFG桩复合地基的沉降计算:在CFG桩复合地基工程中，应用较多而且计算结果与实际符合较好的沉降计算方法是复合模量法。复合模量法是将复合地基加固区中增强体和基体视为一种复合体，采用复合压缩模量评价其压缩性，并采用分层总和法计算加固区的压缩量。本工程采用此方法计算最终沉降s= 33.71 mm。

3 CFG桩的施工及检测

1）CFG桩的施工:本工程施工时应严格按照施工图和规范的要求进行施工，施工时应严格控制原材料规格及数量，施工完毕后自施工作业面向下清土和截桩至桩顶设计标高，截桩时应采用钢钎沿桩周向桩心逐次剔除，严禁采用铁锤横向击打桩体，以防设计标高以下桩体断裂。2）CFG桩的施工质量检验:本工程CFG桩施工完毕达到龄期后建设单位委托具备相应资质的单位按照规范进行单桩竖向静载荷试验、复合地基静载荷试验及低应变检测，根据检测单位提供的验桩报告，单桩承载力与复合地基力均满足设计要求。低应变检测结果表明桩身质量满足设计要求。部分浅层断桩系机械开挖不当所致。

4 CFG桩浅层断桩的处理

本工程进行低应变动力检测后，发现局部浅层断桩。经现场调查分析，确认出现浅层断桩的原因是由机械开挖造成。施工单位按下述方法对浅层断桩进行了处理:先将断桩处的桩体剔平凿毛，并用水冲洗干净，采用比桩体强度高一等级的混凝土将桩接至设计标高，接桩部分桩体直径比设计桩体直径大200 mm、四周并镶入到原桩体下不小于100 mm（见图1）。

图1 CFG桩浅层断桩处理示意图

5 结语

本工程CFG桩复合地基的设计、施工和检测结果表明，CFG桩基既可大大提高复合地基承载力，还可控制和减小建筑物的地基变形;并且CFG桩在施工过程中没有噪声污染，比较适合在市区施工，再加上其施工速度快、造价低廉，对高层建筑来说是一种比较理想的地基处理方式，应该更大范围的推广应用。

［1］JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范［S］.

［2］GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范［S］.

［3］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，2001.

On application of CFG pile in foundation treatment of high-rise buildings

WANG Yong-hong

（Shanxi Secondary Architectural Design Institute，Changzhi046000，China）

Combining with the engineering examples，the study introduces the application of CFG pile in factual geological conditions，analyzes the design for the composite foundation at CFG pile，the layoutof the cushion，the settlement calculation，the construction，the static loading experiments of the loading capacity of the composite foundation and the single pile vertical loading capacity，and illustrates the treatmentof broken pile in shallow layer at CFG pile.

CFG pile，composite foundation，settlement calculation，static loading experiment

TU473

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.18.132

1009-6825（2012）18-0073-03

2012-04-13

王永红（1976-），男，工程师