高层住宅软土地基加固CFG桩设计应用分析

【摘要】软土地基加固对于高层住宅楼的安全稳定性至关重要，本文首先介绍了软土地基加固方法步骤，并且对常用软土地基加固方法进行了说明;之后重点对CFG桩的材料、设计、施工等要点进行了分析，为以后类似工程提供了必要的技术参考。

【关键词】 高层住宅;软土地基;CFG桩;材料;施工

随着我国城镇化进程加快，目前全国范围内各大城市都在征地建住宅，而高层住宅是当前最为流行的建筑形式，能够大大提高单位面积土地使用率，缓解当前城市土地紧张情况。高层住宅楼由于层数高、自重大，对地基承载力要求很高，而城市规模发展肯定会不可避免遇到软土地基情况，因此对该类地基加固设计成为现在建筑工程的重要技术之一。

1、软土地基加固方法的选取步骤

在选择软土地基加固手段上，需遵循以下几个步骤：

（1）以地质勘探明确项目区地质、地形条件为前提，根据建筑工程性质、相关抗震要求，选取两种以上地基加固方案进行比较分析[1];

（2）对初步选定的加固方案进行可行性研究，包括加固效果、加固成本对比分析，在满足地基承载力要求基础上选择最为经济实用方案;

（3）对最终确定的施工方案进行现场加固试验，通过技术专家组验收合格后方可大面积开展，并且根据实际施工情况调整加固参数，使其达到一個最好的加固效果[2]。

2、常用软土地基加固方法分析

2.1置换加筋垫层法

置换加筋垫层法的意思就是将软土地基层全部清除，之后换填上支撑强度高、性质稳定的土层，但是若建筑工程对地基承载力要求很高，则还需要结合加筋法，即在土层中植入钢筋，以提高地基承载力。换填土层分层夯实，其最大干密度ρmax计算公式见（2-1）[3]。

2.2强夯法

强夯法是应用最普遍的地基加固方法之一，原理很简单，就是利用重达数吨的重锤从一定高度落下砸在地基上，强烈的冲击力能够使原有地基结构被压密，压缩性和含水率均大大降低。该方法施工时需应用大型机具，而且适用于粒径大于0.05mm的砂土、碎石土、杂填土等，对饱和的粉土和粘性土作用不大[4]。

2.3挤密桩法

挤密桩法就是在地基上钻桩孔，之后将充填材料放入桩孔中分层夯实，既可以提高软土地基承载力，又能减少原地基含水量，其中灰土挤密桩应用最为广泛。挤密桩法加固地基不需要大量开挖地基，能够减少成本，但是也依赖于大型机具，对施工场地环境要求较高。

2.4 CFG桩法

CFG桩全称为水泥粉煤灰碎石桩，经过这些材料按照一定配比形成一个高粘结性、低强度的混凝土桩，不过会与桩体之间的土体共同承载建筑重量，传递至更深处的持力层。CFG桩法在2000年左右被较大范围使用，具有综合成本低、整体承载力好的特点，是目前较为先进的一种软土地基加固手段[5]。

3、 CFG桩在地基加固中的设计和施工要点分析

3.1  CFG桩体主要材料分析

3.1.1水泥

CFG桩常用的水泥包括普通硅酸盐水泥（425号）和矿渣水泥，其中以普通硅酸盐水泥质量较好，不过成本较高。CGF桩材料中掺合了粉煤灰，所以水泥浆的流动性很好，可使用泵进行输送，大大加快了施工进度，而且塌落度较小，有效保证了桩体填充的密实度。

3.1.2粗骨料

CFG桩所有的粗骨料可以为矿渣、石灰石、花岗岩碎石等材料，一般为节约成本就地取材即可。粗骨料的用量根据地基实际情况确定，在一定范围内粗骨料越多，桩体强度越高，但是会影响密实度。

3.1.3粉煤灰

作为外加剂，粉煤灰可以提高材料的易和性，一般以CaO作为外加剂最多，外加剂添加量也是以现场试验为准，一般其用量是水泥用量的25%左右。

3.2  CFG桩技术设计要点分析

CFG桩桩径范围在350～600mm，桩孔布置一般呈梅花形（见下图1）[6]，也有方形布置。孔距一般为3～5倍桩径，以排为单位给桩孔编号，在施工时需要进行跳跃施工，否则会影响桩孔形状完整性。为保证CFG桩质量，要注意以下几个设计要点：

（1）选择合适的桩孔布置形式，要求桩体下部持力层厚度必须不低于2.0m，压缩模量不低于12MPa，桩长控制在15m以下，否则不能保证桩体承载力满足设计值。桩体空隙之间土体的承载力必须在80kPa以上，否则需要用其他方法加强地基;

（2）CFG桩地基加固系统方案设计完工后，要验算桩体强度是否满足要求，采用试验室试块形式（边长为200mm正方体试块），经过28d标准养护，对其抗压强度f0的要求见（3-1）所示。

3.3  CFG长螺旋钻孔成桩技术施工要点分析

长螺旋钻孔成桩技术是目前CFG最常见的施工方式，适用性广泛，而且成桩质量好，在很多地区都取得了很好效果，在此对该技术施工要点进行分析。

（1）施工前进行配合比试验，要求坍落度在150mm左右，施工时拔管速度控制在1.0～1.2m/min，遇到淤泥质地层拔管速度在此降低，且浇筑时采用间隔施工法;

（2）桩体标高至少高出设计桩顶位置0.5m，在冬季气温低于5℃时不得施工，并且对已经完工桩体采取保温措施;

（3）桩体养护超过28d后，进行清土和截桩时要避免对桩身造成损害，最后要对桩身完整性进行抽样探测，比例不得低于20%。

结语：

软土地基加固技术是建筑土木工程施工时无法避免的情况，在选择加固方法时必须要深入实地勘测观察，综合项目特点来选择最适合技术，兼顾经济性和实用性。CFG桩融合了混凝土的强度及材料的价格低等优点，在全国多地高层住宅楼基加固中得到成功运用，便于大范围推广，同时也为土木建筑学科材料及施工技术发展拓展了思路。

参考文献：

[1]梁志峰.某软土地基多层住宅筏板基础方案的比较[J].住宅与房地产， 2019（15）：34-38.

[2]卢亦焱，黄和平，陈善雄.软土地基上住宅建筑不均匀沉降分析[J].土工基础（5）：1-4，40.

作者简介：

樊文杰（1984.02—），男，山东莒南，毕业于山东农业大学，本科，工程师，研究方向：建筑工程施工;

朱崇权（1987.06—），男，山东临沂人，毕业于山东农业大学，本科，工程师，研究方向：建筑工程施工;

姜晓勇（1981.12—），男，山东临沂人，毕业于山东大学，本科，工程师，研究方向：建筑工程施工。