秦明龙
武汉正华建筑设计有限公司, 湖北省武汉市 430000
摘要：国内公共建筑工程、棚户区改造工程日益增多，公共建筑占地面积往往较大、棚户区改造工程建筑垃圾较多，使建筑垃圾的有效利用，建筑施工用地的需求也不断增加。因此如何将原有的软弱土地、低洼土地在较少的资金下有效利用成了一大需求。为保证基础地基的稳定性及施工的经济性，结合实践经验，成功摸索出大面积软弱地基强夯处理施工工法。在满足基本施工要求的前提下，利用建筑垃圾，解决了大面积软弱地基处理造价高的难题；本工法利用地基处理中常用的强夯施工技术，配以建筑垃圾回填等方法，在保证质量的同时有效降低了项目总成本。本文主要分析高层建筑软弱地基处理设计与效果分析。
关键词：高层建筑；软弱地基；地基处理；数值模拟
引言
天然软弱地基如果不经过处理，将不能够满足拟建建筑物按照设定的建筑高度及承载力要求，因而需要对地基采取相应的加固措施，使其能够满足相关规范要求。地基处理的优劣直接影响整栋建筑的质量，而地基处理的费用一般较高，选择合适的地基处理方式，在保证工程质量的基础之上尽可能降低成本一直是高层建筑设计人员的研究重点。复合地基技术是将桩体和天然地基作为一个整体，共同承担上部所产生的荷载作用。采用复合地基的加固方式效果较好且比其他地基处理方式更具有经济优势。
1、CFG桩复合地基的工程特性
1.1复合地基的工程特性
（1）承载力的可调性大。CFG桩的长度和桩径直接决定了桩土与地基之间的接触面积和侧摩阻力的大小，从而确定了地基的承载力大小，因而CFG桩复合地基具有较强的调控性。CFG桩的整个桩都可提供侧摩阻力，与其他的加固方式相比，CFG桩在承载力增幅上有更加明显的优势。对于承载力较好的天然地基，可以通过减小桩长和桩径的方式来优化设计方案，减小成本。（2）适应范围广。CFG桩适用于不同的基础。（3）刚性桩的特性明显，整个桩长都可以产生侧摩阻力，能够降低沉降量，满足设计要求。（4）CFG桩的施工工艺较为成熟，较好地保证施工质量，比其他类型的加固措施工期更短、造价更低。
1.2CFG桩复合地基的加固机理
CFG桩复合地基的桩体与周围的天然地基相比，具有更高的弹性模量和强度，因而在地基中加入桩体，实际上相当于起到了置换的效果，进而提高地基的强度和模量。CGF桩可以将上部荷载传递至深层土中，降低地基的沉降变形。在CFG桩成桩的过程中，天然地基受到一定的侧向力，可以压缩土体之间的孔隙，提高其力学性能，进而降低地基的沉降量。砂土和粉土经过振动和挤密后也可提高抗液化能力。CFG桩复合地基的桩体具有良好的透水性，实质上相当于一种良好的排水通道，能够加速桩周土体之间的排水固结。设置褥垫层能够起到缓冲的作用，缓解桩体对基础的冲切作用，同时褥垫层还能与CFG桩共同承担上部的荷载作用。
2、加筋垫层地基处理设计分析
2.1加筋垫层地基施工影响因素
从加固层基础处理原理看，加固层材料的性质、垫层布置方式及应力扩散方式均影响加固层基础，主要影响因素如下：一是加筋带的选择。在施工过程中，结合加筋垫层的基础处理设计技术，选择抗拉能力强、伸长率强、柔韧性好、耐酸蚀、界面粗糙的复合筋带。 高层建筑的荷载随着高度的增加而产生更强的拉伸能力。 在加固层基础处理过程中，需要结合高层建筑的高度设计运用不同类型的加筋带，通过增加加筋带的界面摩擦阻力等方法来提高加固强度。 二是加筋带的层间隔距离。 如果第一层的距离较短，由于上结构的压力，筋带前期受到很大的承载力，影响下面筋带的承载力。 施工中，一层距离越大，后面的筋带突然受到更大的压力，影响地面沉降效果。
将第一层筋带的距离设定在中间位置，在所有加载过程中，都能均匀地增加筋带的应力，有利于提高地面沉降效果。 基于这一现状，在设计过程中，一层肋带的间隔最好取缓冲层厚度的25%~30%。 与此相反，在处理下部肋带的过程中，必须确保间隔在3cm以上。 通常，筋板厚的取小值，相反筋板薄的取最大值，有利于促进筋带受力的均衡。三是加筋带的层数。 从实践上看，单层肌带的缓冲层在34°~38°之间扩散角发生变化，双层肌带的缓冲层在40°~44°之间扩散角发生变化。 实验结果表明，双层缓冲肌带的扩散角度大于单层肌带。 在实验过程中将肌带增加到第3层时，扩散角度的变化不明显，而且即使增加肌带的层数扩散角度的变化也不明显，所以缓冲层的厚度在1.8m以上时，也可以运用3层以上的肌带。 第四是加筋带密度。 受筋带铺设线密度的影响，要提高加筋碎石垫层的应力扩散角度，必须提高筋带铺设的密度，操作中加筋线的密度应控制在0.15~0.35区间内。 五是筋带锚固段的长度。 受地基承载力的影响，在加筋层受力传递的过程中，边缘受力明显大于中间位置，因此在加筋层敷设筋带的过程中，必须确保足够的筋带锚固。 高层建筑的高度越高，筋带自然也会受到更大的拉伸力，在施工中，必须尽量减少筋带锚固段与地基的接触面积，以达到防止筋带断裂的问题。 从实践经验看，锚固长度大于2.5m，锚固区间的长度宜向地基下层折回。
2.2褥垫层模量的影响
褥垫层厚度为20cm时褥垫层模量与复合地基沉降的关系。荷载与结算之间几乎存在线性关系，当模块较小时，结算会随着荷载的增加而显着增加。出现这种现象的主要原因是增加了垫层模块，使桩的应力集中更加明显，削弱了桩之间的土荷载，无法充分发挥其承载能力，导致复合地基的剪力增加。当载荷为500kPa且垫层厚度为20厘米时，桩轴向力和压缩模量之间的有一定的变化规律。该规律表明，桩轴向力随着压缩模量的增大而逐渐增大，当模量较小时，调整效果更明显，有效缓解桩应力集中。在其他相同条件下，深度越大，桩与桩之间的地面沉降效果越强。
3、施工工艺及质量控制要点
施工要求、碎石、沙土和筋带在施工前都要接受质量检查，只有达到标准才能使用质量。托运人按照砂比:石头6 : 4(质量/质量比)彻底更换，并运入坑内。铺设厚30厘米的砾石层，在铺设第一基岩时，可分期铺设细胞层，以避免基岩地基破裂事故，铺设第一基岩层后，将依次铺设第二基岩层基坑压实前，应测试砂石的比例，用胶管湿地层，保证含水率为8 %至12 %。压实工作将由8-12t的压实机进行，在不可能复盖开挖周边的地方，必须手工压实。土工织物钢筋以网格的两个方向放置，放置间距为40厘米，在放置过程中必须平整道路而不弯曲。带的两端均通过重新折叠处理，直到带被折叠，然后在工作中附着并钉上一层砂砾袋。筋带压实后，需采用表面牵引线平整方法，确保平整系数满足规范要求，实现工程验收。地层灰浆沉积不均匀有多种原因，包括神经带层数目不合理、结垢不足、含水量低以及边缘缺乏人工压实。因此，必须严格按照施工要求通过手工压实加固边缘。
结束语
综上通过对CFG桩复合地基的简要分析可以看出，CFG桩能够有效提升地基的承载力且增幅较大，具有较高的经济和工程效益。CFG桩可以通过桩体、挤密、排水固结、褥垫层等多方面的作用来实现对地基的加固改善。文章采用数值模拟的方式并结合具体的工程实例，研究了影响CFG桩复合地基的各方面因素以及实用的效果，旨在为相关的工程提供一定的参考。
参考文献：
[1]王会永,袁昂.CFG桩加固前后堆载预压作用效果模拟研究[J].公路交通科技(应用技术版),2017,13(8):103-105.
[2]张辰.基于FLAC3D的CFG桩复合地基沉降变形分析[J].西部交通科技,2017(3):28-30+120.
[3]郭聪,朱寿增.CFG桩复合地基工作机理研究分析[J].土工基础,2017,31(1):54-58.
[4]杜佶峥,苗子臻,邱浩然.CFG桩复合地基研究现状及展望[J].工业技术创新,2016,3(3):541-544.
[5]许建生.建筑地基处理技术中CFG桩的运用[J].工程技术研究,2019,4(2):97-98.