CFG桩复合地基在龙门岩溶地区中的应用

陈吉

摘要：本文通过工程实例，介绍了CFG桩复合地基在岩溶地区地基处理中的应用，根据场地情况和拟建建筑结构及荷载特点，通过选用合适的基础形式，对基础施工问题进行了分析，最终选用的CFG桩复合地基，有效地避开复杂的地质情况，并满足了工程的设计要求。同时，提出岩溶地区地基处理和基础设计时应注意的问题及处理建议。

关键词：龙门岩溶地区；复合地基；地基处理

1. CFG桩的概念

CFG桩为水泥粉煤灰碎石桩的简称，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和并用成桩机械制作的可变强度桩。CFG桩作为一种低强度桩，可充分利用桩间土的承载力共同作用形成复合地基的处理方法。具有污染小、工期快、经济合理等优点，可对粘性土、粉土、砂土、淤泥质土和素填土等地基进行处理，是一种技术上可行且成熟的地基处理方法，同时还能产生较好的经济效果。

2.项目工程概况

拟建场地位于惠州市龙门县永汉镇，北邻广东省省道S119，周边现为居民住宅楼，交通较便利。本项目用地面积约3515m2，拟建2栋17层住宅楼，高度约53.6m，采用钢筋混凝土框剪结构，设1层地下室，单位面积荷载约15kN/m2，本工程拟采用复合地基筏板基础形式。抗震设防烈度为6度，建筑场地类别为Ⅱ类，设计特征周期为0.35s。

3.工程地质条件

场地原始地貌为河床冲积阶地，按场地岩土层层序自上而下的分布情况为：（1）第四系人工填土层（Qml）；（2）第四系冲积土层（Q4al）；（3）第四系残积土层（Qel）；（4）石炭系基岩层（C）组成，具体分述如下：

①）素填土：灰褐、黄褐、灰黄等杂色，稍湿—湿，松散—稍密状，主要由黏性土砂砾及碎石、卵石组成。

②-1）粉质黏土：灰褐、黄褐色，局部棕红、灰黑色，可塑状为主，局部硬塑状，土质不均，主要由黏粒及粉粒组成，局部夹腐殖质及薄层粉砂。

②-2）粉质黏土：灰褐、黄褐、灰白色，局部红褐色，软塑状为主，局部可塑状，土质不均，主要由黏粒及粉粒组成，局部含较多砂粒、卵砾石。

②-3）粉细砂：灰黄、灰黑色，局部灰白色，松散状为主，局部稍密状，主要由粉细粒石英砂组成，局部泥质含量较高，黏结性较差。

②-4）卵石：灰黄、灰褐色，松散—稍密状为主，局部中密状，饱和，局部混夹漂石，粒径约2cm～10cm，卵石主要母岩成分为砂岩，花岗岩等，卵石间砂粒及粘粒充填。

②-5）卵石：灰黄、灰褐色，稍密—中密状，饱和，局部混夹漂石，粒径约2cm～12cm，卵石主要母岩成分为砂岩，花岗岩等，卵石间砂粒及粘粒充填。

③粉质黏土：灰褐、黑褐色，局部灰黑色，由下伏石灰岩残积形成，软塑状为主，局部可塑状，土质不均，主要由粉粒及黏粒组成，局部含较多卵石及中风化岩块，黏性较高。

下伏石炭系微风化石灰岩，场地由上至下各土层的主要物理力学性质指标见下表1、场地代表性的地质剖面图1。

场地未见崩塌、滑坡、泥石流、溶洞等不良地质作用。但场地局部地段发育土洞，土洞高度4.1m，见洞率约为6.6%。场地总体岩面起伏较大，对地基稳定性影响较大。

4.基础类型的选择

基坑开挖后，基坑底土层为素填土①、粉质黏土②-1、粉细砂②-3、卵石②-4，结合建筑物的荷载及结构特点，综合场地岩土工程条件，建议采用以下基础形式：

4.1天然地基浅基础可行性评价

基坑底土层为素填土①、粉质黏土层②-1、粉细砂②-3、卵石②-4，承载力不够满足上部荷载、强度等要求。综上所述，本工程采用天然地基浅基础不可行。

4.2旋挖、钻（冲）孔灌注桩基础

经钻探揭露，场地普遍存在巨厚状卵石层，该层桩基成孔较为困难，成桩的可能性不大，且施工难度、成本太大。综上所述，本工程采用旋挖、钻（冲）孔灌注桩基础是不可行的。

4.3复合地基筏板基础

根据勘察揭露的岩土层性，上部第四系土层卵石层②-4的承载力及变形性质均不满足设计要求，进行地基处理后可满足设计要求。复合地基加固方案可选用CFG桩作为刚性桩增强体，桩端持力层宜根据建筑物层高和建筑结构上部荷载要求，选用卵石层②-4、卵石层②-5或微风化石灰岩层④-1。CFG桩可采用长螺旋成孔，施工机械设备产生的噪音及土方清运对场地周边环境影响不大。因此，本工程采用CFG桩复合地基筏板基础是可行的。

5. CFG桩桩基设计计算及施工工艺

5.1 CFG桩桩基设计计算参数

采用CFG桩处理后的复合地基，初步设计时，复合地基的承载力特征值，可按广东省标准《建筑地基基础设计规范》（DBJ15-31-2016）第7.6.2条的规定估算。正式大面积地基处理施工前，应进行现场试桩，进一步论证成桩的可行性。地基处理完成后，实际采用的复合地基承载力特征值应按相关规范要求通过现场浅层平板载荷试验确定。

刚性桩的单桩竖向承载力特征值RA宜先试桩并采用单桩静载荷试验确定，初步设计过程中，按下式估算并应通过单桩静载试验验证。可通过钻芯法结合低应变法检测桩的完整性。相关参数见下表2。

5.2 CFG桩施工工艺

CFG桩常用的施工工艺主要有以下三种：①长螺旋成孔、人工灌注CFG桩工艺：主要适用于地下水位以上的各类粘性土、粉土、素填土、中密到密实状的砂土；②长螺旋成孔、泵压混合料CFG桩工艺：主要适用于粘性土、粉土、砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地；③振动沉管CFG桩工艺：主要适用于粉土、粘性土及素填土。

5.3效果检测

经过施工过程及竣工后观测，数据显示拟建建筑物主体最大沉降量为15.3mm，计算预估值为14.9mm，数据与预估值基本接近。整体的沉降差也满足规范要求，现沉降已稳定。后期对CFG桩做桩身低应变检测，通过平板静载试验检测复合地基特征值。经检测，复合地基满足设计要求。

6.结论

本工程场地通过桩型的对比分析，CFG桩复合地基加筏板基础相比于钻孔桩具有许多优点，特别是在岩溶地区建筑物基础设计是一种较好的选择方案。CFG桩不需要配筋，施工速度快，造价低，噪音小，不产生泥浆污染，穿越卵石层不会造成塌孔及桩身缩径等现象。施工质量易于控制，其技术工艺发展迅速，应用也非常广泛。

岩溶地区基础形式和处理方式几种建议，基础形式的选择：岩溶地区地基基础形式可为采用天然地基浅基础、复合地基浅基础以及桩基础。工程中具体采用何种地基基础形式应根据场地岩溶发育程度、水文地质条件，并结合拟建建筑物结构及荷载特点综合分析决定。处理建议：以采用浅基础为例，通过相关资料分析后，若浅层持力层无法满足拟建建筑物沉降变形要求，必要时须对地基进行人工加固处理，一般处理方式如下：换填法、褥垫层法、灌浆充填法或采用刚性桩、半刚性桩、散体材料桩复合地基處理方法。

最后，我们通过工程实例的分析，得出对于岩溶地区地基处理有很大的难度和复杂性，需因地制宜设计和选择施工方法。进行基础设计时应结合岩土工程勘察报告和具体情况进行分析，并对地基中存在的不良地质作用进行合理处理，寻找最佳的基础设计方案，方能获得较好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）.

[2]岩土工程勘察规范（GB50021-2001）.

[3]阎明礼，张东刚. CFG桩复合地基技术及工程实践.北京.中国水利水电出版社， 2001 .

[4]广东有色工程勘察设计院.依云雅居岩土工程勘察报告. 2018.