CFG桩在大厚度湿陷性黄土地区高层建筑中的应用★

魏致琴　张兴元　王进玺

(1.甘肃土木工程科学研究院，甘肃 兰州　730020；　2.陇东学院土木工程学院，甘肃 庆阳　745000)



CFG桩在大厚度湿陷性黄土地区高层建筑中的应用★

魏致琴1张兴元1王进玺2

(1.甘肃土木工程科学研究院，甘肃 兰州730020；2.陇东学院土木工程学院，甘肃 庆阳745000)

以甘肃省庆阳市西峰区某高层CFG桩复合地基为例，对CFG桩复合地基在大厚度湿陷性黄土地区高层建筑中的应用进行了分析研究，研究结果表明，CFG桩复合地基可以使地基承载力得到大幅度的提高,地基变形得以降低和控制，达到了预期的处理效果。

CFG桩，复合地基，湿陷性黄土，高层建筑

0　引言

甘肃省庆阳市西峰区位于陇东黄土塬上，区域内分布有巨厚湿陷性黄土。随着社会经济的发展，越来越多的高层建筑在该地区兴建，由于建筑场地内没有很好的持力层，基础一般为素土或灰土挤密后的人工地基上采用混凝土灌注桩，但桩的长度一般很大，施工工期较长、工程费用很高。鉴于CFG桩复合地基施工设备简单，造价低廉，承载力高，沉降变形小[1-5]，最近几年逐渐以CFG桩复合地基代替混凝土灌注桩，但其在大厚度湿陷性黄土地区高层建筑，特别是超高层建筑地基处理中缺乏成熟的经验。为此，本文以庆阳市西峰区某高层CFG桩复合地基为例，对CFG桩复合地基在大厚度湿陷性黄土地区高层建筑中的应用进行了分析研究。

1　CFG桩加固湿陷性黄土地基机理

CFG桩也叫水泥粉煤灰碎石桩，其加固湿陷性黄土地基的机理一般表现为3种。

1.1挤密作用

CFG桩一般采用振动沉管成孔，由于桩管振动和侧向挤压作用使桩间土得到了挤密，消除了桩间土的湿陷性，提高桩间土的承载力。

1.2置换作用

CFG桩具有一定粘结强度，在上部荷载作用下桩身压缩性明显比周围土体小。因此，CFG桩复合地基的强度较高。

1.3桩体作用

CFG桩属于刚性桩，它和桩间土共同作用，既具有复合地基的特点，也具有桩基的某些特征，在加固区范围内桩身的变形控制复合地基的变形，变形量很小。

2　工程实例

2.1工程概况

某高层工程高度为99.6 m，CFG桩处理地基，基础均采用筏板基础，本文中以塔楼A为例进行分析。

2.2工程地质条件

该工程位于庆阳市西峰区，地貌单元属典型陇东黄土塬。地质构造属于中国北方华北地台大地构造单元，处于关山—六盘山褶皱带以东的鄂尔多斯台地。黄土厚度在100 m以上，主要为风成黄土,据勘探揭露,场地内地层为:

3)古土壤①(Q3):以粉土为主，局部为粉质粘土，属黑垆土型埋藏土，褐红色，土质较均匀，干强度中等，光泽及韧性中等，无摇振反应，孔隙较发育，埋深7.50 m～9.80 m。

5)古土壤②(Q2):以粉土为主，局部为粉质粘土，属褐土型埋藏土，褐红色，土质较均匀，干强度较高，光泽及韧性中等，无摇振反应，孔隙较发育，埋深13.10 m～16.20 m。

7)古土壤③(Q2)：褐红色，粉土，属褐土型埋藏土，土质均匀，干强度中等，光泽及韧性中等，无摇振反应，孔隙一般发育，水平层理较发育，埋深17.60 m～26.50 m。

9)古土壤④(Q2)：褐红色，以粉土为主，局部为粉质粘土，属褐土型埋藏土，土质较均匀，干强度中等，光泽及韧性中等，无摇振反应，孔隙不发育，具水平层理，埋深23.40 m～36.00 m。

11)古土壤⑤(Q2)：褐红色，以粉土为主，局部为粉质粘土，属褐土型埋藏土，土质均匀，干强度中等，光泽及韧性中等，无摇振反应，孔隙不发育，具水平层理，埋深33.30 m～40.50 m。

13)古土壤⑥(Q2)：褐红色，粉质粘土，属褐土型埋藏土，土质均匀，干强度较高，光泽及韧性中等，无摇振反应，可塑～硬塑状态，孔隙不发育，水平层理不明显，可见白色钙质条纹，埋深43.00 m～52.50 m。

勘察深度范围内未见地下水，场地的湿陷下限为20 m。

2.3CFG桩复合地基设计

本工程中CFG桩桩长为16.0 m，桩径均为400 mm，正三角形布置，桩间距为1.5 m，单桩承载力特征值不小于700 kN。处理完后CFG桩复合地基承载力特征值不小于420 kPa，CFG桩复合地基平面布置图见图1。

2.4CFG桩复合地基处理效果分析

2.4.1CFG桩复合地基桩间土静载荷试验

CFG桩复合地基施工结束28 d后，通过浅层地基平板静载荷试验，对CFG桩复合地基桩间土的加固效果进行检测，试验的p—s曲线和s—lgt曲线分别见图2和图3。

由图2可知,荷载加到480 kN时，p—s曲线出现了拐点，由图3可知，荷载加到480 kN时，s—lgt曲线尾部出现了向下的弯曲，综上所述，经过CFG桩处理后，复合地基桩间土承载力可达到400 kPa。

2.4.2CFG桩复合地基单桩静载荷试验

随机抽取三根CFG桩作为试桩进行桩基平板静载荷试验，对CFG桩复合地基单桩承载力进行检测，试验结果汇总如表1所示。

从表1可以看出, 经过CFG桩处理后，复合地基单桩的变形量都较小，单桩承载力都达到700 kN。

现取CFG桩复合地基单桩极限承载力Ra=700 kN，桩间土承

载力按400 kN取值，桩间土承载力折减系数β取为0.75，依据JGJ 79—2012建筑地基处理技术规范，复合地基承载力特征值fspk可按下式计算：

(1)

式中：Ra——CFG桩复合地基单桩极限承载力；

fsk——CFG桩复合地基桩间土承载力；

Ap——CFG桩复合地基桩的截面面积。

由式(1)得，天然状态下复合地基承载力特征值fspk=550 kPa，满足设计要求。

表1　CFG桩复合地基单桩平板静载荷试验检测汇总表

2.4.3建筑物沉降观测

对该建筑物进行了多次的沉降观测,观测结果见表2。

表2　建筑物沉降观测汇总表　mm

由表2可知，建筑物的相对沉降较小，基本趋于稳定,总沉降量和差异沉降均在设计允许范围内。

3　结语

1)从检测结果来看,高层建筑中采用CFG桩复合地基可以使地基承载力得到大幅度的提高,地基变形得以降低和控制，达到了预期的效果。

2)CFG桩除具有一般挤密桩复合地基的特性外,也具有桩基的特征,在加固区范围内桩身的变形控制复合地基的变形。

[1]王赛金.CFG桩复合地基在黄土地区高层建筑中的应用与分析[D].西安：长安大学,2012.

[2]董忠级,王建智.CFG桩在湿陷性黄土地基中的应用[J].工程勘察,1998(4):29-31.

[3]王旭.饱和黄土区CFG桩与振动沉管碎石桩复合地基承载特性试验研究[J].岩土工程学报,2013(35):1063-1066.

[4]王长丹.高饱和度黄土地基超大型储油罐CFG桩复合地基承载性能试验研究[J].水利与建筑工程学报,2008(6):47-49.

[5]汪丽.灰土挤密桩与CFG桩分步处理高层建筑湿陷性黄土地基的应用研究[J].价值工程,2009(4):80-82.

The application of CFG pile in high building of thick collapsible loess area★

Wei Zhiqin1Zhang Xingyuan1Wang Jinxi2

(1.GansuResearchInstituteofCivilEngineering,Lanzhou730020,China; 2.SchoolofCivilEngineering,LongdongUniversity,Qingyang745000,China)

In this paper, Qingyang City, Gansu Province, Xifeng CFG pile composite foundation to a high-rise example, the CFG pile composite foundation in thick collapsible loess area high building applications were analyzed, the results showed that, CFG pile composite foundation can so that the foundation bearing capacity has been greatly improved, ground deformation can be reduced and controlled to achieve the desired treatment effect.

CFG pile, composite foundation, collapsible loess, high-rise building

1009-6825(2016)08-0076-02

2016-01-09★:陇东学院2015年大学生创新创业训练项目(项目编号：2015-1-3)

魏致琴(1986- )，女，助理工程师；张兴元(1984- )，男，助理工程师；王进玺(1980- )，男，讲师

TU443

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