北京某住宅楼CFG桩复合地基设计初探

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摘要：根据本工程静载试验表明:该区域内一点三桩复合地基高于3根单桩复合地基,也高于由单桩承载力标准值计算的复合地基,基本消除了断桩、缩径、夹泥等质量通病,表明本工程CFG 桩采取的施工工艺和技术措施是可行的。

关键词：粉煤灰, 住宅楼, 北京, 工程, 天然

CFG桩为桩体中掺加适量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和，制成一种粘结强度较高的桩体，与桩间土和褥垫层一起构成CFG桩复合地基。桩，桩间土与基础之间必须设置一定厚度的褥垫层，即褥垫层是高粘结强度桩复合地基的一部分。

CFG桩属高粘结强度桩，与素碱桩的区别仅在于桩体材料的构成不同，在其受力和变形特性方面无什么区别。复合地基性状和设计计算，对其它高粘结强度桩复合地基都适用。CFG桩可适用于条形基础、独立基础，也可用于筏基和箱形基础。就岩土性质而言，CFG桩可用于填土、饱和及非饱和粘性土，既可用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土。

北京某建设区K5区521号～524号四栋高层塔式住宅楼,24层总建筑面积10万m2,地下两层,箱形基础,埋深-7.010m,基底标高-31.440m,天然地基承载力标准值160kPa ,不能满足设计要求,故采用cfg 桩(水泥粉煤灰碎石桩)复合地基加固处理方案。 CFG 桩在基底标高上进行施工,钻孔穿越的各土层依次为:标高-30.500～-20.500m,砂质粘土～粉质粘土,具有中低压缩性;标高-20.500～-15.000m,重粉质粘土～粘土;标高-15.000m 以下为稳定的粘质粉土～砂质粉土。采用管井井点降水至标高-30.500m。1复合地基设计本工程设计主要参数为单桩竖向承载力标准值650kN;桩径400mm;桩长17.5m,定长度控制;桩端持力层为粘质粉土、砂质粉土;桩身混凝土强度等级C20;面积置换率0.052,按正方形布置,桩间距为1.55m×1.55m,4栋建筑物总布桩2120根。

1 施工前准备

施工的CFG桩工程拟采用振动沉管法进行施工。即先沉管至设计标高再在管内注入混合料，要求边填边振，然后振动拔管成桩，最后在桩顶铺设碎石垫层和土工格栅。打桩设备采用DZ40和DZ60振动沉拔桩锤，配履带式悬挂式桩架。振动沉管灌注成桩，适用于无坚硬土泥和密实砂层的地质条件，较原设计的长螺旋钻孔泵压混和料成桩的不同之处在于：有其振动噪音限制不很严格，而且振动沉管打桩机的施工效率高、造价比较合理。施工现场首先做好“三通一平”，当地表土强度较低时，要先铺设适当厚度的砂垫层，以利重型施工机械通行。施工中为了避免漏桩，打桩前先按桩位预埋桩尖，并在桩尖上编号。施工时，混合料的配比对桩的质量有很大的影响，一般情况下，不同成桩方法对配比的要求也不相同。本工程采用单管振动沉管法重复压拔管成桩，施工时先进行试验选择最佳配比，每盘料搅拌时间不少于2min，坍落度控制在3~5cm。施工前要进行成桩试验，试验数量7~9根，如不能满足设计要求，应调整桩间距、填料量等施工参数，重新试验或修改施工工艺设计。

2CFG 桩施工2.1工艺流程钻机就位成孔钻杆内灌注混凝土提升钻杆灌注孔底混凝土边泵送边提升钻杆成桩钻机移位。2.2施工措施

(1)为检验CFG 桩施工工艺、机械性能及质量控制,核对地质资料,在工程桩施工前,应先做不少于2根试验桩,并在竖向全长钻取芯样,检查桩身混凝土密实度、强度和桩身垂直度,根据发现的问题,修订施工工艺。

(2)通常桩顶混凝土密实度差,强度低,对此采取桩顶以下2.5m 内进行振动捣固的措施。 (3)为做到水下成桩,要求钻杆钻至设计标高后不提钻,先向空心钻杆内灌注约8m 高的混凝土,然后再提钻进行桩底混凝土灌注。之后,边灌注边提钻,保持连续灌注,均匀提升,可基本做到钻头始终埋入混凝土内1m 左右。严禁采用先提钻后灌注混凝土,形成往水中灌注混凝土的错误作法。

(4)做好成孔、搅拌、压灌、提钻各道工序的密切配合,提钻速度应与混凝土泵送量相匹配,严格掌握混凝土的输入量大于提钻产生的空孔体积,使混凝土面经常保持在钻头以上1m,以免在混凝土中形成充水的孔洞。

3试验与检验3.1复合地基试验

为检验CFG 桩施工工艺及复合地基加固效果,取得设计和施工的技术数据,进行了一点三桩复合地基和三根单桩静荷载试验,参数与工程桩相同。 三桩复合地基试验最大加载值为6500kN,单桩试验最大加载值分别为1700kN、1300kN、1300kN,加载程序和判定标准按规范要求。3.2复合地基承载力分析

(1)单桩强度控制的承载力标准值,取各试验点最大荷载或极限荷载的一半,则3根单桩平均承载力标准值为683kN。根据公式推算,复合地基承载力标准值为434kPa >400kPa。 (2)取s/b =0.008对应的荷载确定三桩复合地基承载力标准值为630kPa ,远大于设计要求的400kPa。3.3静载和动测检验

3.3.1静荷载试验 静压三根单桩复合地基和三根单桩试验结果表明:三根单桩复合地基静载试验和三根单桩静载试验的Q -s曲线、s -lg(t)曲线均未出现陡降迹象,按相对变形s/b =0.01确定复合地基承载力,单桩复合地基在标准值为400kPa 的荷载下沉降值与压板作用宽度之比s/b 分别为0.009、0.0096、0.004,其比值均小于0.01,表明单桩复合地基承载力满足设计要求。单桩静载试验在标准值为650kN 时,沉降分别为2mm、3.6mm、3.6mm,说明单桩承载力仍有很大潜力。

3.3.2低应变动力试验 试验依据《基桩低应变动力检测规程》进行,检测桩数为总桩数20%。3.4检测结果

(1)CFG 桩桩体强度满足C20的设计要求。桩身结构完整的一类桩385根;桩身结构基本完整、桩身局部轻微离析、对桩的使用不构成影响的二类桩33根。一、二类合格桩共418根,占检测桩总数424根的98.58%。

(2)浅部断裂桩6根,占检测桩总数的1.42%,经开挖核实断裂在距桩顶0.5m 左右处,断裂处混凝土对接吻合,分析为剔凿保护桩头混凝土不慎所致。经清理后复测,发现下部桩身质量基本均匀完整,属合格桩 本工程静载试验表明:一点三桩复合地基高于3根单桩复合地基,也高于由单桩承载力标准值计算的复合地基,基本消除了断桩、缩径、夹泥等质量通病,表明本工程CFG 桩采取的施工工艺和技术措施是可行的。

赵吉富（1981.11-）:2005年毕业于山东科技大学，目前就职于山东省煤田地质局第五勘探队）