CFG桩在高层建筑工程地基处理中的应用可行性分析

赵星纬，李海涛，余武术

（机械工业勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710043）

1 引言

最近几年，国内高层建筑工程飞速建设，地基处理施工技术也在不断提升，高层建筑工程地基处理施工在技术管理实践中，CFG桩技术的应用及其管理已经成为了非常重要且关键的环节之一[1]。在整个高层建筑工程的CFG桩施工实践中，必须严格管控其中可能对工程造成风险的一切因素，进而有效降低甚至是彻底杜绝此类风险因素对高层建筑工程地基处理施工产生的不良影响，从而有效控制CFG桩施工实践中的安全、成本、质量、工期等施工目标，圆满完成CFG桩在高层建筑工程地基处理中的应用管理等相关工作。

2 工程概况

某高层住宅小区项目有着较大的基底压力，而针对最后的变形量，也有着较严的要求，就理想桩而言，其持力层埋的非常深，根据地质详细勘察报告应对其3#楼、4#楼进行地基处理，通过初步分析宜采用CFG桩进行地基处理。

通过海量CFG桩，基于观测复合地基处理沉降结果发现：缺少成熟的地基控制，当前还界于摸索时期。对此，在处理地基时，要着重对如下几个层面的问题进行考虑：一是和拟建物底层的地质以及它物理层面的性能结合起来，获得处理CFG桩复合地基的最强动力；二是为将拟建物最终变形量控制地更好，科学判断理想桩端持力层是否存在。

3 CFG桩在高层建筑工程地基处理中的应用方案比选

3.1 合理确定桩间土承载力特征值

拿拟建物基底来讲，中砂层是它的直接持力层，其有着250kPa的承载力特征值，因而，计算桩间土承载力的时候，也需要依据250kPa值。

3.2 进行桩端持力层的比选

和基底下土层相结合，针对本次工程，将相应的基土承载力特征值确定了出来，即650kPa，就设计需求而言，其有着70mm的最大沉降值，进行CFG桩桩端持力层挑选的时候，要重点考虑三个层位是否可行，三个层位分别是：细砂层、中细砂层、粉质粘土层。

结合海量的对比和分析，针对本次工程，笔者明确了粉质粘土层（可塑中低压缩性）的桩端持力层（见下表）。

CFG桩桩端持力层比选分析

3.2.1 可行性分析

方案一：

①就3号楼桩端而言，其下面的中细砂层有着约3m的厚度，一些地方1m到2m；就4号楼桩端而言，其下面的中细砂层厚度约3m，桩长不可再长了。

②中细砂层和中砂层中的CFG桩体总厚度为10（±1）m，都在水位之下，就这一砂层而言1.7～1.8m的桩距略显小，这样对于长螺旋钻机的成孔质量有一定的影响。

③根据这一方案，估计长期的最大沉降量会略大一些，缓冲的空间不大。

方案二：

①增加桩长，置换、加固深部粉质粘土层，针对拟建物，其可较好的控制长期最大沉降量。

②用可塑中低压缩性的粉质粘土层做桩端持力层，要考虑到拟建物在荷载作用下桩端持力层是否会发生长久的、持续的蠕变。

③按照这一方案进行，可以得到较为理想的预估长期最大沉降量，有缓冲的空间。

方案三：

①单桩有着较高的承载力，有着太大的混凝土标号。

②长螺旋钻机的中心压灌成孔能力、成桩能力有限。

③细砂层中部分地方存在粉质粘土层厚大透镜体，这一状况的存在让确定桩底标高受到很大的影响，更是降低了在控制长期最终沉降方面细砂层的作用，所以，细砂层中CFG桩极限侧阻、端阻等数值都要按粉质粘土层进行取值。

④按照这一方案进行，可以得到较为理想的预估长期最大沉降量，有缓冲的空间。

3.2.2 比选的初步结果

①假设选择细砂层作为桩端持力层，可以得到较为理想的预估长期最大沉降量，还有缓冲的空间，但是，不利的因素非常多，同时，投入与产出不相符，因此这一方案不选用。

②假设选择中细砂层作为桩端持力层，桩距会变小，使得长螺旋钻机的中心压灌，进而影响到成孔及成桩的质量，进而会加大预估沉降量。沉降值的缓冲空间不大。

③设选用具可塑中低压缩性的粉质粘土层作为桩端持力层，桩长、桩矩均合适，预估沉降量较为理想，在控制最终沉降量方面，缓冲空间还是挺大的，但是，一定要做好质量控制，尤其是在成孔等过程当中，在挑选长螺旋钻机中心压灌成孔成桩的时候，为了预防在孔底伴随虚孔现象，要及时利用孔底落实先泵后提的措施，并且，还要结合具可塑中低压缩性的粉质粘土层在拟建物的符合作用之下，会不会有着长久桩端持力层，会不会存在持久的蠕变现象[2-3]。

④经对比、分析得知，参照理论可行性，最终选择粉质粘土层为此次工程的桩端持力层。

4 CFG桩在高层建筑工程地基处理中的应用分析总结

经过分析对比沉降估算值、沉降观测值等数据，我们得出，封顶主体结构以后，就沉降观测值而言，其有着相对较小的增速，到接近于100d的时候就趋于稳定，并且，累计的值和最后的估算值相比，会远远较小，故而，初步可以得出，到目前为止，就该工程而言，其沉降量的实测及估算值有着较好的拟合度。

结合相关的规范和要求，在分析本次沉降趋势的时候，充分利用了时间下沉系数，其指的是工程主体完毕之后，在最后沉降量当中，沉降量的所占比例。

我们可以参照公式（1）进行高层建筑的时间下沉系数的计算：

推算出3#楼、4#楼的最终沉降量均小于70mm，满足设计要求。

在此次工程中，基底以下的密实细砂层、密实中细砂层以及可塑中低压缩性的粉质粘土层均有可能用作本次工程的桩端持力层，但是，上述三者均存在程度不一的利与弊。

通过计算上述三种情况的沉降，同时，综合考虑钻机施工能力、桩端持力层自身的均匀性、已有实际沉降观测数据等资料，最终确定此次工程中选择粉质粘土层作为桩端持力层是可行性较高的，特别是最终沉降方面是非常有效且可控制的。

5 结语

综上所述，要想做好CFG桩在高层建筑工程地基处理中的应用及其可行性分析工作，先是要建立一个CFG桩技术应用与管理的系统，保证高层建筑工程地基处理施工中的CFG桩技术管理可以更加规范地进行[4-5]。另外，在CFG桩技术的应用及其可行性分析过程中，最关键的是要做好事前监管等工作，而不是重视风险的事后处理，具体的说就是要在各项工序施工前，与施工人员做好详细的交底工作，具体包括安全交底和技术交底，让施工人员明确自己工作在工艺、技术方面的具体要求，这一点是高层建筑工程地基处理施工得以圆满完成、施工目标得以有效保证的关键前提。与此同时，还要高度重视工程施工过程中的技术管理相关工作，及时发现、纠正施工过程中的各类违章、违规操作。