CFG樁復(fù)合地基在高層建筑中的應(yīng)用

王志鵬 袁鵬 宮麗麗

【摘要】隨著世界經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，建筑業(yè)的發(fā)展水平也得到了極大的提高，高層建筑也隨之不斷發(fā)展。由于高層建筑的基礎(chǔ)荷載重，面積大，埋置深，對(duì)沉降要求也較為嚴(yán)格，因此設(shè)計(jì)適合的地基基礎(chǔ)沉降方案就變的尤為重要了，CFG樁復(fù)合地基是近年來(lái)逐步發(fā)展起來(lái)的一種新型的處理軟弱地基的加固方式，具有工藝性好，灌注方便，沉降變形小，承載能力高，變形速度快，施工質(zhì)量易于控制，工程造價(jià)成本低等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使的CFG樁復(fù)合地基在高層建筑地基處理中具有廣闊的使用前景。本文作者結(jié)合多年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)CFG樁復(fù)合地基在高層建筑中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，具有重要的參考意義。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；CFG樁；基礎(chǔ)處理；復(fù)合地基

一、CFG樁復(fù)合地基原理

CFG樁是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型。CFG樁可在全長(zhǎng)范圍內(nèi)受力，樁和樁間土一起通過(guò)褥墊層形成CFG樁復(fù)合地基，三者共同工作，充分發(fā)揮樁周摩阻力和端承力。

CFG樁復(fù)合地基的加固機(jī)理包括置換作用和擠密作用，其中以置換作用為主。當(dāng)CFG樁用于擠密效果好的土層時(shí)，既有置換作用，又有擠密作用；當(dāng)用于擠密效果差的土層時(shí)，只有置換作用。在CFG樁復(fù)合地基中，由樁所承擔(dān)的荷載處于40%-75%之間，比碎石樁在承載力方面至少提高4倍以上。

在CFG樁復(fù)合地基中，設(shè)置的褥墊層是確保軟基處理質(zhì)量的核心，是始終確保樁間土發(fā)揮作用的關(guān)鍵。在荷載作用下，樁體的強(qiáng)度和模量比樁間土大，樁頂應(yīng)力比樁間土表面應(yīng)力大。由散體材料構(gòu)成的褥墊層能夠確保樁間土共同參與工作，將承受的荷載向較深的土層中傳遞，同時(shí)相應(yīng)的減少樁間土承擔(dān)的荷載比例?？梢钥闯?，褥墊層的作用在于確保荷載通過(guò)褥墊層作用到樁間土上，確保樁間土與樁共同承擔(dān)荷載，以此來(lái)大幅提高復(fù)合地基的承載力，減少?gòu)?fù)合地基的沉降變形。

二、CFG樁復(fù)合地基應(yīng)用

1、CFG樁復(fù)合地基概況

CFG樁復(fù)合地基是由CFG樁、樁間土和褥墊層一起形成復(fù)合地基。需要指出的是CFG樁復(fù)合地基中重要的組成部分是褥墊層，是高粘結(jié)強(qiáng)度樁形成CFG樁復(fù)合地基的必要條件。

2、褥墊層的意義

在CFG樁復(fù)合地基的組成各部分中，褥墊層是其中最為重要的一部分，復(fù)合地基中的許多自身特性都是與褥墊層相互關(guān)聯(lián)的。這里所說(shuō)的是由粒狀材料組成的散體墊層。

（1）設(shè)置褥墊層的必要性

CFG樁復(fù)合地基有無(wú)褥墊層，其主要的區(qū)別是樁間土的承載力在使用過(guò)程中發(fā)揮的不同作用。當(dāng)設(shè)置褥墊層時(shí)，樁間土從一開(kāi)始就會(huì)承擔(dān)相對(duì)較大比例的荷載，在正常的使用狀態(tài)下，建筑物荷載主要是由樁和樁間土共同承擔(dān)。而不設(shè)置褥墊層時(shí)，主要荷載是由樁來(lái)進(jìn)行承擔(dān)，樁間土基本不承擔(dān)荷載。在正常的使用狀態(tài)下，建筑物荷載主要由樁來(lái)承擔(dān)。

（2）不設(shè)置褥墊層的情況

取消設(shè)置褥墊層，讓樁頂直接與基礎(chǔ)進(jìn)行接觸，即在正常的使用狀態(tài)下充分發(fā)揮樁的承載能力，使其接近極限，讓樁間土強(qiáng)度為作安全儲(chǔ)備，這樣雖然樁的安全系數(shù)K小于2（一般1.1左右），但地基土的安全系數(shù)卻得到了較大的提高，復(fù)合地基總的安全度并不會(huì)因此降低，因此并不會(huì)影響到工程的整體安全性。

3、CFG樁復(fù)合地基的優(yōu)點(diǎn)

（1）適用性廣，承載力高

CFG樁復(fù)合地基技術(shù)適用于非飽土以及飽和的粉土、填土、砂土、粘性土、淤泥質(zhì)土等各種地質(zhì)條件，適用范圍非常廣泛。在進(jìn)行處理后，復(fù)合地基的承載力可比原地形地基承載力有2-5倍的明顯提高。

（2）施工簡(jiǎn)便，工期較短

CFG樁施工方法一般采用長(zhǎng)螺旋鉆成孔泵送混凝土的方法，在施工時(shí)，沒(méi)有制作鋼筋籠等工序步驟，因此施工較為簡(jiǎn)便。并且成孔成樁一次性完成，相對(duì)減少了成樁時(shí)間，加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了施工的工期。

4、CFG樁在復(fù)合地基中的優(yōu)勢(shì)

（1）承載力提高幅度大、可調(diào)性強(qiáng)

CFG樁樁體可以從幾米到20多米，并且可全樁長(zhǎng)發(fā)揮樁的側(cè)阻力，樁承擔(dān)的荷載可占總荷載的40-75%左右，因此使得復(fù)合地基承載力具有較大的可調(diào)性。當(dāng)?shù)鼗休d力較高，而荷載又不是很大時(shí)，就可以將樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)得短小一點(diǎn)，而荷載較大時(shí)，樁長(zhǎng)則可以設(shè)計(jì)得長(zhǎng)一點(diǎn)。

（2）適應(yīng)范圍廣

對(duì)于基礎(chǔ)的形式而言，CFG樁既可以適用于獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)，也可以用于筏板基礎(chǔ)和箱型基礎(chǔ)。就土的性能而言，CFG樁即可用于飽和或非飽和的粘性土等擠密效果較好的土，也可用于擠密效果較差的土。

（3）樁體的排水作用明顯

CFG樁在飽和粉土和沙土中施工時(shí)，由于沉管和拔管的振動(dòng)，會(huì)使土體產(chǎn)生超孔隙水壓力。較好透水層上面還有透水性較差的土層時(shí)，剛剛施工完的CFG樁將是一個(gè)良好的排水通道，孔隙水將沿著樁體向上排出，知道CFG樁體結(jié)硬為止。

三、CFG樁復(fù)合地基施工工藝

1、樁定位放樣

用全站儀精確放出CFG樁處理范圍邊線(xiàn)，中間樁位拉鋼尺定位，插竹釘標(biāo)識(shí)。

2、鉆機(jī)就位

按照設(shè)計(jì)路線(xiàn)移動(dòng)鉆機(jī)；待鉆機(jī)就位后，將鉆桿垂直對(duì)準(zhǔn)樁心；在施工現(xiàn)場(chǎng)，可在鉆架上掛垂球來(lái)確保鉆桿的垂直度，并做好記錄。在每根樁施工前，都必須檢查是否對(duì)準(zhǔn)樁心及垂直度，確認(rèn)合格后方可開(kāi)鉆。

3、鉆進(jìn)成孔

在確定可以開(kāi)鉆后，先關(guān)閉鉆頭閥門(mén)，緩慢向下移動(dòng)鉆桿至鉆頭觸地。鉆進(jìn)作業(yè)開(kāi)始后，鉆進(jìn)速度先慢后快，同時(shí)注意檢查鉆孔偏差并及時(shí)糾正。在成孔過(guò)程中，對(duì)于出現(xiàn)的鉆桿搖晃或難以鉆進(jìn)等特殊事項(xiàng)，應(yīng)放緩鉆速，以防止出現(xiàn)樁孔偏斜、位移和鉆具損壞等情況的發(fā)生。記錄好開(kāi)鉆時(shí)間、速度、不同地質(zhì)條件下的電流值、成樁瞬間電流值等。鉆孔到達(dá)設(shè)計(jì)深度后終孔。

4、灌注及拔管

灌注前試驗(yàn)人員對(duì)混合料進(jìn)行檢驗(yàn)。當(dāng)鉆桿內(nèi)芯中充滿(mǎn)混合料后開(kāi)始拔管作業(yè)。在拔管過(guò)程中，應(yīng)確?；旌狭媳盟土颗c拔管速度相匹配，不可先拔管后泵料，拔管速度控制在2m/min-3m/min。成樁后，為保證樁長(zhǎng)，樁頂標(biāo)高宜比設(shè)計(jì)標(biāo)高高50cm以上，并采用濕性粘土覆蓋。在成樁施工中，成樁作業(yè)宜連續(xù)進(jìn)行，不得隨意停機(jī)。當(dāng)必須停機(jī)時(shí)，須避開(kāi)飽和砂土、粉土層。

5、樁間土清除及樁頭截除、修整

成樁施工完畢后，待混合料初凝后，將打樁棄土清出施工現(xiàn)場(chǎng)，再人工清理樁頭以下50cm的保護(hù)土層。待保護(hù)土層清除后，截除樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上樁頭。截樁時(shí)采用人工修鑿樁頭，需將頂端浮漿清除干凈，直至露出新鮮的混凝土面。在基槽開(kāi)挖和截樁頭的過(guò)程中，如不慎造成樁體斷裂至樁頂?shù)脑O(shè)計(jì)標(biāo)高以下位置，則必須接樁至設(shè)計(jì)的樁頂標(biāo)高。進(jìn)行接樁作業(yè)時(shí)，先將樁頂剔平鑿毛，用水沖洗干凈后再進(jìn)行接樁，并超出樁周200mm。記錄好樁體的有效直徑、樁間距等。

結(jié)束語(yǔ)

復(fù)合地基承載力的大小主要取決于樁身強(qiáng)度、樁端承力、樁側(cè)摩擦力以及褥墊層鋪設(shè)的質(zhì)量。CFG樁樁體進(jìn)入較硬實(shí)的下層對(duì)于提高地基剛度和減少沉降承載力至關(guān)重要，因此在施工現(xiàn)場(chǎng)要進(jìn)行嚴(yán)格的施工控制。鋪設(shè)褥墊層顯著的作用是調(diào)整應(yīng)力分布，減少地基沉降，增強(qiáng)地基穩(wěn)定性，提高地基承載力。

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