CFG 桩地基处理的设计探讨——以某小区7#楼为案例

福建省建筑科学研究院，福建省绿色建筑技术重点实验室，福建 福州 350025

1 工程概况

某住宅小区7#楼，框架剪力墙结构，地上25 层，地下1 层，筏板顶标高为-4.00m，筏板厚1.30m，垫层防水厚0.10m。开挖后场地内地基土层为②砾砂层，承载力特征值280kPa，持力层不能满足建筑物地基的承载力和沉降要求。故地基必须进行处理后方，综合比较后，选取CFG 桩复合地基处理方案。要求处理后未经修正复合地基承载力特征值fspk≥450kPa，总沉降量s ≤50mm。

2 地层岩性

地层自上而下主要可分为以下四层：

（1）杂填土层：杂色，干或稍湿，松散，主要为混少量建筑及生活垃圾的砂土。

（2）砾砂层：杂色，稍湿，级配较好，中密，多有杂色、中密粗砂薄夹层，主要矿物成分为石英、长石、云母等。

（3）粉土层：黄褐色，稍湿，稍密或中密，

无光泽，干强度、韧性低，偶有同色中密粉细砂薄夹层。次。

（4）粉砂层：黄褐色，稍湿，中密-密实，级配一般，主要矿物成分为石英、云母等，局部为性状相近的细砂取代，多远同时中密粉土夹层，偶有杂色密实砾砂夹层。

3 地基处理设计参数的选取

拟建住宅楼地基处理部分长57.85m，宽21.20m。具体尺寸可参考附图：CFG 桩施工图。根据场地内已完成的场地土静载荷试验及岩土工程勘察报告显示与本桩基设计有关的各土层物理力学性质指标如表1 所示。

表1 土层物理力学参数表

4 CFG 桩设计计算与检测

4.1 增强体单桩竖向承载力特征值Ra

选取桩径500mm、有效桩长13.0m、桩身混凝土强度等级C25 进行试算，单桩承载力特征值Ra可按下式计算：

①按桩周桩端阻力计算

根据地区经验，取αp=0.95，桩长l=13.0m，桩端持力层为④粉砂，利用表1 中岩土参数计算，得

取Ra=860kN。

②按桩身强度计算

参照《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）（2015 年版）第C.2.1 条，桩体混凝土试块抗压强度平均值应满足下式要求［1］：

桩体混凝土强度等级选择C25，C25 混凝土抗压强度标准值为fck=16.7MPa，取变异系数δc=0.16，计算C25 混凝土试块抗压强度平均值，得

参照《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）第7.1.6 条，桩身强度应满足下式要求：

式中：fcu——桩体试块（边长150mm 立方体）标准养护28d 的立方体抗压强度平均值，kPa；

λ——单桩承载力发挥系数，可按地区经验取值。

其他符号意义同前。

根据地区经验，取λ ＝0.9，计算，得

可见C25 混凝土满足桩身强度要求，结合类似工程经验，本次设计单桩竖向承载力特征值确定为Ra=860kN。

4.2 面积置换率m

参照《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）第7.1.5 条：

s——为桩间距，正三角形布桩de=1.05s，正方形布桩de=1.13s。

本设计按正方形布桩，桩间距s=1.60m，计算，得

4.3 复合地基承载力特征值fspk 计算

复合地基承载力特征值fspk可按下式计算：

取λ=0.90，β=0.85，fsk=280kPa，计算复合地基承载力特征值，得

满足处理后未经修正复合地基承载力特征值fspk≥450kPa要求。

4.4 沉降计算

按《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）第5.3.5 条和第7.2.10 条进行复合地基沉降计算：

建筑物形状按矩形考虑，计算点取矩形中心点。

地基沉降计算沉降深度按《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）第5.3.7 条规定进行计算。

根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）中表5.3.5 和表5.3.7 规定，结合地区经验取值，分别取ψsp=0.221、△z=1.0m。

结合《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）第5.3.8 条规定验算沉降计算深度，zn=b（2.5-0.4lnb），b 为基础宽度（m），计算得最终绝对沉降量s=47.05mm，满足总沉降量s ≤50mm 的要求。

4.5 计算结果

按照《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）的有关规定，结合相关资料，通过计算分析，CFG 桩设计结果如表2：

表2 复合地基设计方案

4.6 CFG 桩复合地基检测

按照《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）第7.7.4 条中的规定CFG 桩复合地基承载力检验应采用复合地基静载荷试验和单桩静载荷试验［2］，检测数量为复合地基静载荷试验和单桩静载荷试验的数量不应少于总桩数的1%，且每个单体工程的复合地基静载荷试验的试验数量不应少于3 点。CFG 桩桩身完整性检测检测数量不低于总桩数的10%。

（1）桩身完整性检测。检测桩数为215 根，波速设定为3200m/s，检测结果：Ⅰ类桩：183 根，占85%，Ⅱ类桩：32 根，占15%。

（2）复合地基增强体单桩静载荷试验检测。检测数量5根，单桩承载力极限值为1720kN，试验中单桩最大沉降量为20.84mm。

（3）复合地基静载试验。检测数量5 点，复合地基最大试验荷载=450×2×1.6×1.6=5760kN，依据试验数据及《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）附录B 第B0.10 中的规定得出复合地基承载力特征值为512kN［3］。

检测结果均满足设计及相关规范要求。

5 结论

从计算结果和检测结果可看出，采用CFG 桩对地基进行处理切实可行，处理后复合地基承载力和变形均满足设计要求。