CFG 桩对临近建筑的影响分析与研究

姚立伟

(太原市建筑工程质量检测站，山西太原 030002)

0 引言

CFG桩是高强度粘结桩的代表，强度介于碎石桩与混凝土桩之间，有着良好的地基处理作用，但是其施工工艺如果处理不当，尤其是加上基坑开挖施工，会对周边建筑造成一定影响，近几年来出现过的多起类似事件也说明了这个问题，因此，本文结合理论对CFG桩的影响理论提出了新的看法。

1 分析模型

地基处理与基坑支护有着时空效应，这两个分项工程存在着密不可分的相互联系，使得不同的CFG桩施工工序对周围环境有着不同的影响。在一般情况下，施工工序应当是先进行CFG桩施工，然后进行支护，等土体稳定一段时间再进行开挖，所以当施工顺序变为先支护再开挖进行桩基施工时，周边土体便出现了开裂、位移等不良反应，该反应可以建立模型来进行分析(见图1)。

根据受力平衡等式得知:

简化后得知:

其中，Q为楔形体重力;F为楔形体摩擦力;ka为主动土压力系数;α为土体内摩擦角;H为开挖临界深度。

根据图2中临界开挖深度h1+h2+h3=HC＜H。

其中，h1为基坑开挖深度;h2为空桩长度;h3为桩体强度影响深度(一般取值11 m～21 m)。

图1 楔形受力模型

图2 CFG桩影响范围示意图

结合以上公式，可以大致推断出CFG桩施工的影响范围，对于先开挖地基到标高以上，再进行CFG桩施工的情况，如果开挖深度为6 m，施工距离桩顶标高为1 m，桩长为11 m时，影响范围为18 m左右。而根据相关规范可以查询到H的取值，在工程地质为粉土的情况下，H 的范围约为4 ×18/19.5 ×0.40.5=5.8 m。

2 工程实例

某砖混结构建筑场地平坦属于非液化场地，场地类别为Ⅲ类，等级为二级，主要由粉土、粉质粘土组成，地面下水位平均深度为4.26 m，容许承载力为130 kPa，地基处理方法为开挖基土至标高-3.620 m，用三七灰土分层夯实至标高-2.820 m，并做混凝土条形基础。主体为砌体结构，砖墙承重，设有构造柱。各层楼、屋面板均采用混凝土现浇板，且均设有圈梁。临近建筑地基处理采用CFG桩基础，有效桩长为14 m，实际桩长为14.5 m。桩底标高为-20.85 m，顶标高为-6.35 m，第一排CFG桩最近距离为9.44 m，最后一排桩最近距离为67.98 m。采用的施工工序为先开挖原土至CFG桩桩顶标高以上1 m，等完成打桩后再开挖桩头进行处理以及进行基础施工，施工完成时间约为11月。砖混建筑与CFG桩位置关系见图3，图4。

图3 砖混建筑与CFG桩位置关系平面图

CFG桩施工完5个月后，砖混结构建筑的卫生间、地面以及局部墙体出现开裂，居民楼的安全性受到影响，西侧墙体产生附加沉降，出现剪切裂缝。主体的部分楼板和墙体出现普遍性开裂，其裂缝形态与走向比较一致(见图5～图8)。

根据现场观测，该裂缝的产生是在CFG桩施工完约5个月之后，伴随着基坑开挖与桩基施工有一段发展过程，裂缝的发展至基坑回填完毕即停止，之后在一次雨后进行观测中证实，砖混结构建筑在地下水位抬高的情况下，裂缝没有进一步的发展。

图4 砖混建筑与CFG桩位置关系立面图

图5 车棚东侧墙壁斜向开裂，缝宽10.2 mm

图6 客厅顶板东侧斜向开裂，缝宽0.18 mm

图7 主楼外侧水管下沉，重新凿孔连接

图8 散水与主楼连接处开裂，散水向外移动

3 原因分析

地基处理施工顺序为先进行支护桩施工，其后开挖地基至桩顶标高以上1 m，再进行CFG桩施工，此时砖混结构建筑与CFG桩施工基坑形成了距离3 m，高差4.45 m的边坡，在CFG桩施工深度范围内，土层为粉土与粉质粘土，且位于地下水中，建设场地为非自重湿陷场地，基础埋深大于湿陷土层厚度。基坑与砖混结构建筑距离与深度比例约为1∶1，先开挖原土，后进行CFG桩施工的施工顺序使得富康家园西侧形成了边坡，同时CFG桩基施工在提钻时产生吸力扰动了深层土体，使土的粘聚力和内摩擦力降低，对砖混结构建筑下方的土层产生了扰动影响。

CFG桩施工完成的时间大约是在11月，由于冬季气温影响，地下水结冰，因此土体虽然由于CFG桩施工受到挤密影响造成了土体结构破坏，但是由于土体粘聚力和内摩擦角并未变化，因此土体单元并未重新排列。直至第二年5月，地下水消融，土体单元在地下水的影响下，粘聚力下降，加上承载力以及侧向主动土压力变形的作用，开始重新排列，造成附加沉降，使得局部地基承载力下降，使得砖混结构建筑出现剪切裂缝。

根据楔形受力模型分析，基坑开挖6 m，施工时工作面与桩顶距离为1 m，桩长14.5 m，其影响半径可以达到21.5 m左右，而砖混结构建筑距离第一排CFG桩只有9.44 m，在CFG桩施工影响范围以内，因此在施工时必须注意施工顺序，并做好边坡支护以减小对周边建筑的影响。当存在地下水时，止水帷幕应当插入不透水层，并考虑周边建筑的实际情况制定抽水方案，如果地下水位降低会影响地基承载能力，则应当采取回灌抽水的方式，防止地下水水位下降造成周边建筑承载力下降，引发安全事故。

4 结语

通过实例分析可以看出，开挖基坑施工与施工后开挖基坑的顺序不同，影响范围与程度也不同，尤其是当临近建筑距离与基坑深度相差不大时，基坑施工对周边建筑的影响更为严重，因此施工时更要注重施工顺序。同时由于CFG桩机在施工时的提钻速率也对周边土体有着不同程度的影响，因此在施工当中一定要注意进行相关培训，规范施工人员的现场操作。

［1］丁 震.建筑物紧邻基坑条件下几种支护方式的数值模拟［D］.北京:清华大学，2012.

［2］王新燕.CFG桩基坑内施工对基坑支护稳定性影响的研究［D］.石家庄:河北工业大学，2012.

［3］许岩剑.坑底软土对基坑整体稳定性及变形的影响［D］.衡阳:南华大学，2011.