强夯+CFG桩复合地基在建筑工程的应用

摘要：对于土层分布不均匀且有湿陷性土层的天然地基来说，强夯可以有效消除土的湿陷性和使地基更加密实，减少沉降变形。使用强夯+CFG桩进行地基处理的施工工艺，有效既满足工程地基承载力要求，同时又解决了设计允许的沉降值问题。

关键词：强夯+CFG桩;复合地基;建筑工程

一、工程概况

开元小区工程位于包头市新都市区、市政府北侧，经十一路以东、经七路以西、青山路以南、纬三路以北，总建筑面积约51万㎡（地下建筑面积10万㎡，地上建筑面积41万㎡），其中高层住宅楼由4栋27层住宅楼、6栋25～26层住宅楼、18栋18层住宅楼、1栋15层住宅楼、1栋11层住宅楼等组成。高层建筑基础形式采用钢筋混凝土筏板，上部结构为剪力墙结构。

包头市抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第二组。依据场地实测地基剪切波速资料及钻探结果可知，地基土为中硬土，场地类别为II类。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）2016年版第4.3.3初判：场地内无可液化土层分布，为抗震有利地段。

设计要求：以21#楼27层为例，高层住宅基础深度-6.8米（高层部分基础恰好以第②层砾砂和③层湿陷性粉土（3湿陷性粉土④砾砂）作为天然地基持力层，该场地为非自重湿陷性场地，湿陷等级为I级（轻微）;场地地基承载力 >200kpa;建筑物基底地基承载力>340kpa.建筑物地基沉降量小于25mm。

采用单一的地基处理方法不易同时解决湿陷性与地基承载力及变形不足的问题，采用强夯法消除地基湿陷性（考虑换填周期、成本和土的消纳费用较高，故放弃换填，且该工程场地周边较为空旷，经综合考虑采用强夯法消除地基湿陷性）。

采用CFG桩复合地基提高地基承載力和抗变形.与灌注桩相比较，有施工周期短、成本费用低优点且能保证提高地基承载力和抗变形能力。因此，综合场地地质条件和设计要求，地基处理方案选用CFG桩进行地基处理。

二、强夯地基处理

（一）强夯设计参数的确定

1、单击夯击能E 的确定：根据本工程需要消除土的湿陷性要求、建筑地基处理技术规范和试夯结果，确定夯击能为E=3000KN·M。

2、锤重M和落距H地确定：根据实际进场的夯锤重量M=22t，再以据单击夯击能E，计算出夯锤落距h=13.4M。

3、夯击遍数的确定：夯击遍数根据地基土的性质确定。一般情况，可采用2-3遍，最后再以低能级满夯一遍。对于渗透性弱的土和细粒土，可适当增加夯击遍数。本工程采用2遍点夯夯，一遍满。

4、夯击数的确定：夯点夯击次数根据试夯数据确定，并满足最后两击沉降量均不大于50mm，满夯夯击数不少于5击，捶印搭接1/3夯垂直经，坑周围地面没有发现明显或过大他隆起，不因夯坑过深而发生提锤困难。W

5、夯击点布置：按等边三角形布置，夯点间距确定为6米。第二遍夯击点应位于第一遍夯击点中间。

（二）强夯效果及评价

根据现行地基与基础验收规范，现场108点平板静载试验，360个点标贯实验，108个探井及其土工实验对强夯效果进行评价。

对实验数据进行分析，108点平板静载试验表明承载力满足设计要求;地基标准贯入击数均大于10击，不同深度土的 压缩模量均大于7mpa ;探井和土工试验表明强夯影响范围内土的湿先得以消除;实验结果表明强夯加固处理地基满足设计要求，效果明显。

三、CFG桩复合地基施工

（一）根据地质报告、设计及试桩成果，确定桩径d=400mm，有效桩长l=11.5-18 m，采用长螺旋钻机成孔，管内压灌混凝土成桩。

以21#楼（27层）为例，有效张长为18米，混凝土标号为C30，桩间距1.6米。基底土层主要为3湿陷性粉土④砾砂 ⑤粉质粘土。

1、 单桩承载力根据下面公式计算：

单桩承载力特征值为953.473KPa

桩点布置形式及间距：桩点以边长1.6米的正三角形布置。

2、复合地基承载力计算公式：

（二）布桩及复合地基承载力估算

CFG桩按三角形及正方形在基础内均匀布置， 且桩体按照螺旋钻成孔，桩端持力层为粉质粘层。

CFG 桩复合地基的变形计算按《建筑地基基础设计规范》的规定：地基内的应力分布，可采用各向同性均质线性变形体理论即分层总和法，其最终变形量可按下式计算

S=S1+S2=ΨsS′ =Ψs式中S为地基最终变形量（mm）;S′为分层总和法计算的地基变形量; 为沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定;n 为地基变形计算深度范围内所划分的土层数;P为对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力（KPa）;Esi为基础底面下第i 层土的压缩模量（MPa），应取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算;Z，Z为基础底面至第i 层和第i-1 层土底面的距离（m）;α，α为基础底面计算点至第i 层和第i-1 层土底面范围内平均附加应力系数。

选取现场有代表性勘探孔进行计算验证，所有位置沉降量均满足设计和规范要求。

褥垫层厚度：一般为150-300mm，当桩径和桩间距较大时，褥垫层厚度适当增大，宜取高值。本工程褥垫层厚度取200mm，材料为粒径5-9mm碎石，夯填度大于0.9.

CFG桩施工顺序：桩点定位桩基跳打施工挖运桩间土、截桩头、单桩静载试验、低应变检测、褥垫层施工、复合桩静载试验。

（三） CFG桩复合地基处理效果及评价

完成后，根据国家和当地地基验收规范要求，分别随机抽取90根单桩静载和90根复合桩静载试验，786根桩低应变检测。从检测成果来看，承载力和沉降量均在控制范围内，桩身质量完整，不存在断桩、桩径无明显缩颈或离析夹渣现象。

四、结语：

该工程采用强夯+CFG桩进行地基处理的新技术，较其他地基处理或灌注桩桩基相比较，具有施工周期短、造价低、污染少等有优点。工程实践证明，该项新技术对场地地质复杂、承载力和沉降量要求较高的工程来说不失为一条有效新技术、新途径。

参考文献：

[1]黄庆.CFG桩复合地基处理技术在高层建筑工程中的应用[J].低碳世界，2019，9（7）：194-195.

[2] 钱博.CFG桩复合地基处理法在房屋建筑工程中的应用[J].建筑工程技术与设计，2017，（17）1306.

作者简介：王安国 ，男1970.10-，陕西兴平人，本科，工程师，主要从事房地产工程管理。