CFG复合地基在高层建筑地基处理中的应用

郭尚武（机械工业勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710043）

CFG复合地基在高层建筑地基处理中的应用

郭尚武（机械工业勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710043）

CFG桩是现行《建筑地基处设计规范》的一种地基处理方式，适用于处理粘性土、砂土、及粒径较小的卵石地基。成桩工艺采用长螺旋钻孔成孔，管内泵压混凝土成桩钻孔到预定标高后，打开管底阀门向关内泵压混凝土，边提钻边呀混凝土，直至灌至桩顶标高，成桩完成。

CFG；复合地基；承载力

1 工程概况

西安某高层住宅小区，由7栋高层住宅及地下车库组成，本文仅1#楼地基处理方式进行论述。1#楼地下两层地上32层，建筑高度96.250米，钢筋混凝土剪力墙结构，剪力墙抗震等级为一级。基础采用平板筏基，筏基厚度1.6米，地基基础设计等级为甲级。

2 工程地质概况

场地土自上而下依次为：

1）杂填土Q42ml①:杂色，松散，主要为砖块等建筑垃圾层厚0.60~6.80m,层底深度0.60-6.80m.

2）素填土Q42ml②:黄褐色，可塑~坚硬，主要为粉质粘土，夹少量砖块。该层层厚0.50~3.70m.

3）黄土Q32eol③:黄褐色，坚硬-可塑，稍湿-湿，土质均匀，具轻微湿陷性。虫孔及针孔状孔隙发育，含零星钙质结核，偶见蜗牛壳残片，该层层厚5.40-11.20m.

4）古土壤Q3lel④:棕红色,坚硬-可塑，稍湿-饱和，具团粒结构，无湿陷性。虫孔及针孔状孔隙较发育。该层层厚1.70-3.80m.

5）姜石层Q3lel④1:浅黄色，坚硬，稍湿-饱和。一般粒径为1-2cm,最大粒径为4cm.该层层厚0.10-0.40m.

6）黄土Q2eol⑤:黄褐色，坚硬-可塑，湿-饱和。土质均匀，无湿陷性。可见少量白色钙质条文，钻孔揭露厚度0.60-8.70m.

7）中砂Q2al⑥1:灰黄色，中密-密实，饱和，长石及石英为主，分选好，砂质较净，含少量粗砂颗粒。该层层厚0.80-1.5m.

8）中砂Q2al⑥2;灰黄色，中密-密实，饱和，长石、石英质为主，分选较好，砂质较纯净，含少量粗砂颗粒，该层层厚0.40-3.80m.

9）中砂Q2al⑦;灰黄色，中密-密实，饱和，长石、石英质为主，分选较好，砂质较纯净，含少量细砂颗粒，该层层厚0.70-5.00m.

10）粉质粘土Q2al⑧;灰色，坚硬-可塑，饱和，含少量钙质结核，可见白色钙质条纹，局部夹薄层砂砾。该层层厚0.80-18.20m.

11）中砂Q2al⑨;灰色，中密-密实，饱和，长石、石英质为主，分选较好，砂质较纯净，含少量粗砂颗粒，该层层厚0.60-6.10m.

12）粉质粘土Q2al⑩;灰色，密实，饱和，可见白色钙质条纹，含少量钙质结核，局部夹薄层中砂。该层层厚3.40-28.80m.

13）中砂Q2al⑩1:灰色，密实，饱和，长石、石英质为主，分选较好，砂质较纯净，含少量细砂颗粒，该层层厚0.40-2.20m.

14）中砂Q2al⑩2:灰色，密实，饱和，长石、石英质为主，分选较好，砂质较纯净，含少量细砂颗粒，该层层厚0.60-7.40m,层底深度50.80-55.20m.层底标高354.22-359.10m.该层仅在个别钻孔中有揭露。

15）中砂Q2al⑩3:灰色，密实，饱和，长石、石英质为主，分选较好，砂质较纯净，含少量粗砂颗粒，该层层厚0.60-4.00m.

16）中砂Q2al11:灰色，密实，饱和，长石、石英质为主，分选好，砂质较纯净，含少量粗砂颗粒，该层层厚0.60-15.70m.

3 桩的选型

3.1 钢筋混凝土预应力管桩

因场地内部分区域含中砂Q2al⑥及中砂Q2al⑦层，而这两层砂层厚度较薄，不能作为持力层，而预应力管桩成桩较困难。

3.2 钢筋混凝土钻孔灌注桩

采用钢筋混凝土钻孔灌注桩，仅在墙下布桩，不能满足承载力要求，需满堂布桩，因满堂布桩造价较高。

3.3 CFG复合地基

《建筑地基处理技术规范》中的CFG桩的桩身材料是由水泥、碎石、石霄或砂加水拌合而成，本文所采用的CFG桩桩身材料为素混凝土。

CFG桩成桩工艺为采用长螺旋钻孔成孔，钻到设计标高后打开桩底的阀门，浇筑混凝土，边提钻边浇灌混凝土，直至桩顶设计标高以上500mm处。

这种工艺提钻与浇筑混凝土同时进行，对于砂层，不致于发生塌孔现象。且成孔过程中不需要泥浆护壁，建筑场地相对干净一些，造价相对较低，因此决定采用CFG桩。

4 持力层的确定

筏基底面位于第Q3lel④层（古土壤）中，第Q2al⑨层为中砂，桩端阻力较高，但该层在部分区域厚度较薄，不能作为桩端持力层，因此将桩端选在第Q2al⑩层。

5 轴心荷载作用下地基承载力的确定

标准组合时FK=302775KN,筏基底面积A=582M2,筏板厚度1600mm.在轴力作用下，根据《建筑地基基础设规范》（GB5007-2011）第5.2.2条：

PK=(FK+GK)/A，Gk=582X1.6X25=23680KN

则PK=560KPa

6 桩体强度的确定

根据《建筑地基处理技术规范》第7.1.6条：桩身立方体抗压强度应满足下式：

fcu》4λRa/Ap求得：fcu=17.67(N/mm2)，取桩身混凝土强度等级C30.

桩平面布置图见图1。

图1 桩平面布置图

7 沉降验算

根据现行《建筑地基基础设计规范》第7.2.12条：

Espi=ξ.Esi

ξ=fspk/fak得ξ=583/160=3.64其中Espi-第i层复合土层的压缩模量。

Esi-第i层土的压缩模量,ξ-复合土层的压缩模量提高系数。

沉降计算结果如图2。

图2 筏板沉降平面图

筏基沉降均匀，最大沉降量约为16mm左右。

8 复合地基参数的确定

CFG桩直径采用500mm.桩长24.0米，等边三角形布桩，桩间距1500mmm,桩端位于第Q2al⑩层即粉质粘土中。

根据及《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)第7.1.5.2条:

fspk=λRa/Aa+β(1-m)fsk。

其中：

λ-单桩承载力发挥系数，取0.85.

β-桩间土承载力发挥系数，取0.95.

m-面积置换率，根据《建筑地基处设计规范》第7.1.5条：

面积置换率m=d2/de2,m=0.1008.

Ra=up∑qsilpi+ɑpqpAp

取3#楼钻孔进行计算.采用钻孔灌注桩。

Ra=1020KN.

则fspk=0.85X0.1008X1020/0.196+0.95X(1-0.1008)X160

fspk=583KPa.

因高层建筑周边均为地下车库，车库基础采用独立基础加防水板，地基承载力深度修正很少，不予考虑。

9 沉降观测

该建筑于2015年10月竣工，沉降观测结果如表1，各观测点沉降均匀，最大沉降量仅19.3mm,倾斜角也满足《建筑地基础设规范》5.3.4条要求。

表1 （单位mmm）沉降观测结果

10 结语

CFG复合地基造价较低，噪音小，不产生泥浆污染，穿越砂层及卵石层不会造成塌孔及桩身缩径等现象，且造价低。施工中应控制提管速度，提得快则桩身容易形成缩径或断桩，提得慢则混凝土会从顶部溢出。施工中应注意这些问题。

Application of CFG composite foundation in ground treatment of tall Buildings

CFG pile is a kind of foundation treatment method in the current “Technical Code for Treatment Design of Building Foundation”, which is suitable for dealing with cohesive soil, sand and pebble foundation with smaller particle size. Pile technology applicates long augers to drill into the hole, and the tube pumps concrete into the pile. After drilling to a predetermined elevation, the bottom of the pipe is opened to pump the concrete into the pipe. The concrete is drilled until the pile is filled, thus the pile is completed.

CFG; composite foundation; bearing capacity

TB21

B

1003-8965（2017）05-0126-02