CFG 桩复合地基在湿陷性黄土地区高层建筑中的应用

张 青 胡克军 李猛猛 李少斐

(1 青岛泰昊工程测试有限公司，山东 青岛 266101；2 青岛市产品质量监督检验所，山东 青岛266101)

1 引言

CFG 桩复合地基是高粘结强度桩复合地基的代表，是中国建筑科学研究院于上世纪8O 年代末研发的一项地基处理新技术，目前大量用于高层及超高层建筑中[1]。我国湿陷性黄土分布地区较广，特别是在北方地区湿陷性黄土较厚，当受场地条件不能强夯时，CFG 桩作为一种地基处理方案能对土体进行挤密作用，既能提高承载力，减小沉降，又能消除黄土的湿陷性，推广前景较为广阔[2]。本文将结合工程实例，介绍CFG 桩复合地基在北方地区湿陷性黄土地基处理中的具体应用。

2 工程概况

本工程场地位于济南市槐荫区南辛庄路东侧，其中7#为小高层住宅楼，该工程地下1 层，层高3.5 米，地上11 层，层高2.9 米。本工程室内外高差为0.30 米，房屋总高度（室外地面至主要屋面处）为37.800 米。据“中国地震烈度区划图”（2001 版）及“建筑抗震设计规范”（GB50011-2001）规定，本工程抗震设防烈度为6 度，设计地震分组为第2 组，设计基本地震加速度为0.05g。本工程为一般设防类建筑，结构的安全等级为2 级，结构重要性系数取1.0。本工程场地的建筑场地类别为Ⅱ级，本场地勘察期间地下水稳定水位为埋深为11 米，属第四系松散土层中的孔隙潜水，地下水主要以大气降水、北侧兴济河侧向补给。据地质分析报告，场区地下水对钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性，地下水对混凝土不具腐蚀性。场地土最大冻深0.5 米。本场区勘察深度范围内（25m），地基土自上而下分为如下10 大层，3 亚层，在勘察深度范围内，地层由上到下可分为：①杂填土：褐黄、褐灰色，以粉土、建筑垃圾为主，层厚0.6 ～3.5 m；①-1 素填土：褐黄色，含少量碎石、砖块、灰渣，层厚0.5 ～2.7m；②黄土：褐黄色，中密，粉土为主，层厚1.3 ～4.5m，承载力特征值为110kp；②-1 圆砾：褐杂色，中密，主要成分为石灰岩，层厚0.3 ～1.7m，承载力特征值为160kp；③黄土：褐黄色，中密，层厚1.0 ～4.0m，承载力特征值为110kp；③-1：卵石：杂色，中密，主要成分石灰岩，0.6 ～2.9m，承载力特征值为220kp；④ 粘土：褐黄色，可塑，层厚1.8 ～4.7m，承载力特征值为140kp；⑤粉质粘土：褐黄色，可塑，层厚3.0 ～6.7m，承载力特征值为150kp；⑥粉质粘土：棕黄色，硬塑，1.8 ～5.0m；⑦粘土：棕红色，硬塑，0.5 ～3.5m，承载力特征值为230kp；⑧残积土：灰黄色，硬塑，层厚1.7 ～2.2m，承载力特征值为260kp；⑨强风化-中风化泥灰岩：灰黄色，局部分布，未揭穿，最大揭露厚度约为23.0m，最大揭露厚度约为2.0m，承载力特征值为300kp。⑩中风化石灰岩：青灰色，普遍分布，未揭穿，最大揭露深度约为22.5m，最大揭露厚度2.2m，承载力特征值为2000kp。

3 CFG 桩的设计与施工

该高层住宅小区地下室底板位于自然地面下3.5m，CFG 桩布桩形式采用等边三角形，桩端持力层落于第③层黄土，有效桩长14m，桩径400mm，桩体采用Cl5 混凝土，褥垫层采用30cm 厚的中粗砂，分层夯实。

4 CFG 桩的加固效果检验

为了检验CFG 桩质量和复合地基的加固效果，本工程在现场进行了CFG 桩复合地基3 根单桩的静载荷试验，本工程布置了S1~S3 共3 个复合地基承载力静载荷实验监测点，试验采用慢速维持荷载法，由千斤顶、油泵、反力大梁、配重块组成反力系统。通过反力系统，由液压油泵和千斤顶施加荷载至桩顶，对桩顶施加竖向压力。荷载逐级加在桩顶上，通过放置在千斤顶上的荷重传感器测试荷载并实时在主机上显示桩顶所受荷载大小。试验系统自动补载、自动判稳。流量自动控制器控制油泵，使加载、补载平缓进行，当桩身产生变形沉降时，通过放置在桩头对称分布的电子位移传感器随时记录各级荷载作用下桩顶的沉降量。现场试验工作在桩径为0.4m、桩长为24m 的CFG 桩上进行。该桩共分l8 级进行，分级荷载为150kN．在荷载加至900kN 时，为了更加准确确定单桩极限承载力，将分级荷载缩小为100kN。最终加荷至2100kN。Q ～s、s ～lgt 曲线见图1。

图1 CFG 桩单桩竖向抗压静载荷试验曲线

由图1 可以看出： 该桩最终荷载为2 100kN，最终沉降为34.45mm，Q ～S 曲线呈缓变形，在1800kN 时出现第一拐点，对应的沉降量为22.57ram；s-lgt 曲线未见明显间距加大和向下弯曲现象。但在l900kN 荷载作用下，用时450min 才达到相对稳定条件，比前一级多用时近1 倍，综合分析该桩单桩竖向极限承载力≥1800kN，桩间土压缩模量提高至8.2MPa。桩间土的湿陷性系数小于0.0015，干密度大于1.5t/m³，可认为已经消除了桩间黄土的湿陷性。

依据《桩基低应变动力检测规程》(JGJ／T93-95)的要求，本工程对30%的CFG 桩进行了低应变动力检测，其中一类和二类桩达到总检测桩的98%，满足设计要求。

5 经济性比较

为从多方面说明CFG 桩特有的优越性，我们还做了一个钻孔灌注桩的对比方案，从经济指标来看，小高层住宅采用小直径CFG 复合地基较灌注桩能节省14 万元（节省32%），且施工方便工期快，施工后允许甲方户型调整，基础检验费用较灌注桩要低，由于成桩时间短，缩短工期，因此综合来讲，为设计推荐的优化基础处理方案。（注：灌注桩按照混凝土800 元/m³，CFG 复合地基桩按照混凝土400 元/m³。）

CFG 复合地基桩采用沉管工艺，施工速度快，碰见局部钻进困难，可以根据现场情况灵活调整增加CFG 桩位置及数量，确保满足设计承载力要求，这也是CFG 复合地基的优越性之一[3][4]。

综上所述，通过调整适当桩间距及桩长已满足上部结构荷载要求的CFG 复合地基，较钻孔灌注桩基础具备明显的经济以及技术的优越性，能很好的满足本工程的地基基础设计要求。

6 结论

本工程实例就是CFG 桩复合地基处理技术在湿陷性地区小高层建筑中的成功应用，从桩基检测，单桩复合地基承载力特征值满足设计要求，具有较好的技术性能和经济效果。

[1]龚晓南．复合地基理论及工程应用[M]．北京：中国建筑工业出版社，2005．

[2]龚晓南．21 世纪岩土工程发展展望[J]．岩土工程学报，2004，(2)：56-62．

[3]冯晓洲．CFG 桩复合地基在高层建筑地基处理中的应用[J]，中国高新技术企业，2011，1．

[4]高岩．CFG 桩复合地基在某高层住宅工程中的应用[J]．土工基础，2011，25（3）．