太原河西地区某高层住宅楼CFG桩的设计经验

许耀琦 山西建筑工程集团有限公司设计院

1 基本资料

1.1 工程概况

太原市某高层住宅项目，位于和平北路西侧，一期工程为7栋单体，均为剪力墙结构。其中5#住宅楼地上23层，地下为2层停车库，基础采用钢筋混凝土平板式基础，与大地库连接。

1.2 主要土层地质情况

根据山西省某勘测设计单位提供的地勘报告（详勘）显示，拟建场地北高南低，最大高差6.16m。场地所处地貌单元为汾河Ⅱ级阶地，场地地基土沉积时代及成因类型自上而下依次为14层，以第四系全新统人工堆积层、冲洪积层为主，岩性以粉质黏土为主（表1）。

2 试桩设计与论证

2.1 试桩设计

根据地勘报告建议，5#住宅楼采用CFG桩处理地基，以提高地基承载力和减少地基变形。2013年10月，笔者进行了试桩设计，初步确定CFG桩桩径400mm，桩距1.4m，正方形布置，有效桩长19m，桩体在第②层、第③层、第④层粉质黏土层长度分别为3m、6.4m、7m，桩端进入第⑤层粉质黏土层2.6m。经过试算，单桩承载力特征值为790kN，复合地基承载力特征值为430kN。

2.2 试桩交底及专家论证

2013年11月，建设单位组织召开了试桩图交底会，提出了在原地面试桩的要求。根据JGJ 79—2012《建筑地基处理技术规范》要求B.0.3条和C.0.6条，试桩应在桩顶设计标高进行。2013年12月，建设单位组织召开专家论证会，同意按照试桩图要求进行试桩，在原地面只做单桩静荷载试验，并提出两条建议：一是明确桩长的双控指标，即明确CFG桩有效桩长和桩端进入持力土层的长度；二是控制CFG桩总长度为26m左右。

3 试桩作业及检测

CFG桩施工采用长螺旋钻中心压灌成桩工艺，试块抗压强度平均值fcu为20.1MPa，填充料可采用C25细石混凝土替代。2013年12月，5#住宅楼按照试桩图施工完成了S-1、S-2、S-3三根试桩，2014年1月，地勘单位进行了单桩抗压静载试验检测。根据桩检测报告，s-1在加载到试验荷载2070kN时，沉降急剧增大，桩体破坏，极限承载力取前一级荷载1840kN；S-2在加载到试验荷载2300kN时，沉降明显增大，累计沉降超过了40mm，极限承载力取前一级荷载2070kN；S-3在加载到试验荷载2300kN时，Q-S曲线特征点不明显，无明显陡降段，桩顶累计沉降小于40mm，极限承载力取最大加载值2300kN。根据规范确定5#楼单桩抗压极限承载力为2070kN，单桩竖向抗压承载力特征值为1035kN。因桩顶以上超打桩长的平均值为9.17m，全部位于第②层粉质黏土层，按每延米36.42kN扣除单桩竖向抗压承载力特征值后，CFG桩设计桩长的单桩竖向承载力特征值为701kN，小于设计要求的790kN，试桩不合格。

4 原因分析及优化设计

经过笔者认真思考，认为导致单桩承载力特征值计算过高的直接原因，是地勘报告中的极限侧阻力和端阻力标准值太大了，笔者当时缺乏实际经验，没有对该数值进行必要的调整。另外，地面试桩也是造成试桩不合格的一个原因。5#住宅楼桩顶设计标高以上超打部分长度超过了9m，桩总长度达到28m，施工作业难以保证，桩承载力显著增大，这可能是导致试桩检测加载时沉降过大、桩体破坏的主要原因。

5 结束语

通过太原市河西地区某高层住宅项目5#住宅楼CFG桩的设计，笔者认为在CFG桩的设计时，不能仅依靠规范公式的计算，应充分考虑所在地区的施工经验，对地勘报告中提供的数据加以判断。太原地区经验，黏性土的极限侧阻力标准值一般取45kPa～55kPa，极限端阻力标准值一般取600kPa～900kPa，单桩竖向承载力特征值一般为550kN。此外，关于地面试桩，应严格遵守规范要求，无可靠经验时，不得在原地面试桩。

表1 5#住宅楼主要土层参数表