汪健
长沙华艺工程设计有限公司 湖南长沙 410000
摘要：CFG桩复合地基是在碎石桩加固地基法的基础上发展起来的一种地基处理技术，近年来，CFG桩复合地基在高层建筑中的应用越来越广泛，本文主要围绕某22层高层公寓项目基础设计展开分析，根据岩土勘察报告详细论述了CFG桩复合地基的设计情况，明确CFG桩复合地基的施工检测要求，以期可为同行提供类似项目一定价值的参考。
关键词：CFG桩复合地基；高层建筑；施工检测要求；实例分析
1 引言
随着复合地基理论的发展，地基处理技术水平的提高，施工工艺和设备的改进更新，CFG桩复合地基近些年来已成为多高层建筑常用的桩体复合地基形式。根据近年工程实践可知，CFG桩复合地基在节能环保、经济性等方面具有较大优势，本文主要分析某实际工程CFG桩复合地基的设计情况。
2 项目背景
本文以作者实际工作中参与设计的一栋22层高层公寓项目基础设计展开详细分析。根据勘察单位提供的地勘报告结合当地水文地质条件显示，勘察钻孔控制深度及范围内没有发现有影响场地稳定性的全新活动断裂、泥石流、地面沉降、岩溶、滑坡、采空区等不良地质作用。场地内可不考虑液化影响，场地抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为一组，场地类别为Ⅱ类，属对建筑抗震一般地段。
场地主要土（岩）层由上到下分析评价如下：
（1）素填土①：工程性能差，高压缩性，低强度，不宜作为拟建高层建筑物的天然基础持力层。
（2）粉质粘土②：强度中等偏大，压缩性中等，厚度较大，分布较均匀地段，可作为拟建多层建筑物浅基础持力层，不宜作为拟建高层建筑物的天然基础持力层。
（3）圆砾③：强度中等，压缩性中等，厚度大，埋深较大，可考虑作为拟建建筑物桩基础持力层。
（4）全风化板岩④：强度中等，缩性中等，厚度较大，可作为拟建建筑物桩基础持力层。
（5）强风化板岩⑤：强度高，压缩性低，埋深大，厚度较大，可作为拟建建筑物桩基础持力层。
3 基础方案选择与CFG桩复合地基技术原理
3.1根据勘察单位提出的基础方案，本项目可以采用如下两种基础方案：
方案一：CFG桩复合地基+筏板基础
方案二：钻（冲）孔灌注桩承台+防水板
3.2CFG桩复合地基技术原理
水泥粉煤灰碎石桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，简称CFG桩，由桩、桩间土、褥垫层一起构成的复合地基。CFG桩具有承载力提高幅度大，地基变形小等特点，适用范围较大。CFG桩复合地基如下图所示：
图1 CFG桩复合地基示意图
3.3基础方案比选
3.3.1设计施工要求
钻（冲）孔灌注桩以强风化板岩作为桩端持力层，能提供的单桩承载力较高，但是工期较长，且场地内地下水丰富，需要在基础施工前采取有效的降水、止水及成桩护壁措施。CFG桩复合地基桩体满堂布置，以圆砾层为桩端持力层，施工简便，工期较短，充分利用桩间土共同受力作用，造价较低，地基变形较均匀。两种方案均能满足设计要求，但是在工期上，CFG桩复合地基相对较短。
3.3.2基础方案经济性比较
根据建设方提供的材料价格，本项目进行了两种基础方案初步设计，并且进行了基础造价概算，根据初步计算显示，方案一CFG桩复合地基+筏板基础造价为263.52万元，方案二钻（冲）孔灌注桩承台+防水板基础造价为361.20万元，方案一在经济性方面更具优势。
经综合分析后，初步确定采用方案一。
4 CFG桩复合地基设计分析
4.1本工程CFG桩桩径为500mm，桩端持力层为号圆砾。预考虑有效桩长10.0m,桩顶超浇 0.5m，即施工桩长为10.5米。
4.2筏板基础位于粉质黏土层，其地基承载力特征值fak=220 KPa;CFG桩加固后的复合地基承载力特征值为fspk=540KPa;单桩竖向承载力特征值Ra=1150 KN。桩间距为1150mm×1150mm。
4.3褥垫层厚度250mm，每边须超出筏板基础外不小于250mm。褥垫层采用配比为1:1的级配砂石，最大粒径≤30mm,不得采用卵石。褥垫层及桩顶超浇如图2所示
4.4本项目通过CFG桩复合地基技术的应用，有效控制了地基变形，平均沉降值＜40mm，倾斜值＜0.12%，满足工程建设需要。
图2 褥垫层及桩顶超浇示意图
4.4单桩竖向承载力特征值及复合地基承载力特征值计算详见下表：
表1 单桩竖向承载力及复合地基承载力计算
5 CFG桩复合地基施工及检测要求
5.1施工要求
5.1.1本工程采用长螺旋钻中心压灌成桩施工，垂直度偏差不应大于1%。
5.1.2桩体材料应按配合比配置混合料,并且应按设计要求在实验室进行配合比试验，坍落度应满足规范要求。
5.1.3铺设褥垫层宜采用静力压实法，褥垫层材料可为级配砂石，碎石粒径宜为5mm~16mm，当桩间土的含水量较大时，应避免采用动力夯实法，夯填度不应大于0.9。
5.1.4须严格按图纸测放桩位，桩位偏差不得大于0.4倍桩径。
5.1.5钻孔桩钻至设计标高后，提拔钻杆时间应准确掌握，拔管速度与混合料泵送量应相配合，遇到饱和粉土层和饱和砂土层，不得停泵待料。
5.1.6应抽样成桩过程中混合料试块，每台机械一天应做三块（一组）边长为150mm的立方体试块，测定其28天标准养护立方体抗压强度。
5.1.7冬期施工时，应采取措施避免混合料在初凝前受冻，保证混合料入孔温度大于5℃，采用草帘等保温材料对桩间土和桩头进行覆盖。
5.2桩头处理技术要求：
5.2.1CFG桩施工完毕后，须安排施工人员进行清土和截桩。
5.2.2打桩过程中弃土清至设计标高后，沿水平方向用大锤同时相对击打钢钎截断桩头，严禁单向或向斜下方用钢钎击打桩身。
5.2.3用手锤或钢钎截桩，并且修平至桩顶设计标高，桩头标高与设计标高允许误差为-2cm，+0cm 。
5.2.4若设计标高高于桩顶标高，修平凿毛桩顶，用素混凝土（比原CFG桩高一个等级）接桩至设计桩顶标高。
5.2.5采用人工剔除或小型机械等措施进行截桩和清土时，不得造成桩间土扰动或桩身断裂。
5.3检测
5.3.1应检查桩体试块抗压强度、夯填度、褥垫层厚度、桩位偏差、桩数、混合料坍落度、施工记录等施工质量。
5.3.2竣工验收时，应采用单桩静载荷试和复合地基静载荷试验对水泥粉煤灰碎石(CFG)桩复合地基承载力进行检验。
5.3.3复合地基基础施工结束28d后进行承载力检验，其桩身强度应满足试验荷载要求；单桩静载荷试验和复合地基静载荷试验的数量不应少于总桩数的1％，且不应少于3点。
5.3.4桩身完整性采用低应变动力试验检测，不少于总桩数的10%的检查数量。
5.3.5复合地基单桩静载荷试验和复合地基静载荷试验要点应满足《建筑地基处理技术规范》JGJ79的相关要求。
6 结语
综上所述，多高层建筑基础设计中，CFG桩复合地基凭借着施工便捷、速度快、成本低等诸多优势得到了广泛应用。CFG桩复合地基的设计、施工和质量检测，需要综合结合上部结构荷载特征、场地工程地质水文条件、基础施工工艺、基础检验方法等影响因素，因地制宜，注重概念设计，遵循就地取材、保护环境和节约资源的原则。
参考文献：
[1]王铭,杨更社,叶万军,西安城区黄土冲洪积层CFG桩复合地基承载能力可靠度分析[J].西安科技大学学报,2016,36(4):534-540.
[2]佟建兴,闫明礼,罗鹏飞,框筒结构体系下变桩长CFG桩复合地基基底反力及变形特性试验研究[J].岩土力学,2014,35(s2):8-16.
[3]孔令剑[1].灰土换填与CFG桩在高层住宅地基处理中的应用[J].岩土工程技术,2013,27(5):267-270.作者简介：汪健（1988-），男，湖南长沙人，工程师，硕士研究生，工作方向：建筑结构设计。