某工程CFG 桩地基设计方案优选

张永征

(中国葛洲坝集团第五工程有限公司，湖北宜昌 443002)

CFG桩(Cement Fly-ash Gravel Pile)即水泥粉煤灰碎石桩，是专门进行复合地基处理的建筑新技术。CFG桩复合地基(Cement Fly-ash Gravel Piles and Composite Foundation)通过褥垫层与基础连接，充分利用了天然地基和增强体共同承担荷载的潜能，因此理论和实践的研究日益得到重视［1］，CFG桩复合地基以其坚固耐用、稳定性强、技术先进、成本较低、施工速度快等优越性引起了工程界人士的关注，其应用前景非常广阔［2］。

1 工程概况

本工程为项城市某小区高层住宅楼工程，拟建建筑物工程概况见表1。拟建场地地貌单元属黄淮冲积平原，地形平坦，建筑场地原为农田，距周围建筑物较远，周围环境对施工没有影响，四周临路，交通便利，适宜建设。

表1 拟建建筑物工程一览表

2 场地水文地质条件

拟建场地属暖温带季风气候。本区浅层地下水补给主要为降水渗入补给，排泄水的方式主要为蒸发和人工开采。

实测孔内稳定水位埋深距自然地面2.30 m～2.50 m，属第四纪松散岩类孔隙潜水，下部地层中的地下水具有相对承压性质，地下水流向由北向东南，受区域地下水动态影响及季节变化控制，场地下水水位变化幅度较大，变幅1.50 m左右。

据搜集资料，场地土渗透系数2.00×10-6cm/s～2.00× 10-3cm/s，一般单井涌水量25 m3/hm～30 m3/hm，单位涌水量2.0 m3/hm～3.0 m3/hm。

3 地层结构

场区在勘探深度30 m范围内均为第四系冲洪积地层，根据钻探取芯、原位测试和室内土工试验综合分析，该场地地层在钻探深度内共划分为4层，地层及相关参数见表2。

表2 场地土的物理力学性质

4 CFG桩地基处理方案

通过对地基持力层强度的验算，可得拟建建筑物高度为6层，7层的可以采用天然地基，选择①号土层为地基持力层，上部结构适当采取措施，防止不均匀沉降。拟建建筑物高度为11层的天然地基不能满足设计要求，即10号，11号，15号，16号，考虑到本场地岩土工程特性、埋藏条件及以上诸多因素，选择CFG桩复合地基方案为地基处理方案，且CFG桩复合地基法在本地区已有工程经验可借鉴等优势，具有明显的社会、经济效益。

4.1 CFG桩复合地基设计参数

CFG桩复合地基设计主要确定桩长l，桩径d，置换率m，桩间距s，桩身强度、褥垫层厚度及材料6个设计参数［3］。

根据场地的工程地质条件及拟建建筑特点，并由岩土工程勘察资料可知:第②层粉质粘土、第③层粉砂、第④层粉土，承载力较强，可作持力层。以9号孔揭露的底层情况为依据，根据JGJ 79-2002建筑地基基础设计规范和JGJ 94-2008建筑桩基技术规范，以及当地经验确定第③层作为桩端持力层。以表2中四组不同的复合地基设计参数进行计算，可初步确定不同方案中的基本设计参数，并由此计算CFG桩复合地基承载力特征值以及修正后的CFG桩复合地基承载力特征值见表3，且单桩竖向承载力为325 kN，桩体材料强度可取为C20。

表3 不同方案的设计参数

由于基底平均压力Pk=215 kPa，且根据工程经验，以上四种方案的计算都可以满足承载力要求，因此从综合角度考虑可得当桩间距s=4d=1.6 m，采用正方形布桩时，就可以满足建筑承载力要求，故选择方案二作为CFG复合地基设计参数，且按GB 50007-2002建筑地基基础设计规范［4］，选取有代表性的钻孔进行计算，平均沉降量均小于规范要求值200 mm，地基变形允许值满足GB 50007-2002建筑地基基础设计规范［4］第5.3.4条要求。

4.2 桩的布置及褥垫层设计

根据以上方案比较并结合勘察结果及经验，本工程场地内CFG桩采用正方形布桩形式，面积置换率为0.049，总桩数为1 162根。CFG桩复合地基设计中，通过在基础与桩、桩间土之间设置褥垫层，调整桩土间的相对变形，从而使桩土共同工作［5］。因而，褥垫层技术是CFG桩复合地基的一个核心技术，复合地基的许多技术都与褥垫层有关［6］。本设计根据实际工程经验，考虑到技术上可靠，经济上合理，褥垫层厚度取10 cm～30 cm为宜，对于本工程选取15 cm，褥垫层材料模量在70 MPa～100 MPa之间为优，宜用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，粒径不宜大于30 mm。

5 结语

本工程为项城市某小区高层住宅楼CFG桩地基设计，是在天然地基不满足建筑物承载力要求和变形要求的情况下，主要对10号，11号，15号，16号采用CFG桩复合地基进行了处理。首先根据场地岩土工程条件初步设计了地基处理参数的四种方案，然后分别计算了四种方案下的地基承载力，综合分析比较后，最终选取了正方形布桩，桩间距s=4.0d，并对这一方案的沉降量进行了计算，结果满足规范要求。通过本文实际工程计算证明，采用CFG桩复合地基，承载力提高幅度大，并且有很大的可调性，地基变形也得以很大程度的降低，可进一步推广应用。

［1］ 傅景辉，宋二祥.刚性桩复合地基工作特性分析［J］.岩土力学，2000，21(4)：335-339.

［2］ 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，2002.

［3］ 高均昭，宋 扬，袁凌云.CFG桩复合地基承载力工程应用分析［J］.水文地质工程地质，2007，34(4)：31-35.

［4］ GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范［S］.

［5］ 李天祺，王宁伟，周太全.CFG桩复合地基褥垫层三维弹塑性分析［J］.水文地质工程地质，2012，39(2)：47-50.

［6］ 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.