摘要：本文通過(guò)南方地區(qū)某高層建筑工程CFG樁復(fù)合地基的工程實(shí)例，介紹了長(zhǎng)尾螺旋鉆孔灌注樁復(fù)合地基處理的設(shè)計(jì)前勘察、設(shè)計(jì)、施工，檢測(cè)及問(wèn)題處理等，希望能讓廣大建筑行業(yè)的工作者進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)CFG樁復(fù)合地基處理的了解。

關(guān)鍵詞：CFG樁；復(fù)合地基；地基處理；長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注成樁

近10多年來(lái)，CFG樁復(fù)合地基在南方地區(qū)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，它具有適用于多種不同地質(zhì)情況，施工工期短、安全系數(shù)高和造價(jià)相對(duì)低廉等等優(yōu)點(diǎn)，而且其有多種成樁形式(振動(dòng)沉管灌注成樁，長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注成柱、長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁)，已成為應(yīng)用較為普遍的地基處理技術(shù)。本文通過(guò)CFG樁復(fù)合地基在南方地區(qū)某高層建筑工程應(yīng)用的實(shí)例，介紹長(zhǎng)尾螺旋鉆孔灌注樁復(fù)合地基處理的設(shè)計(jì)前勘察、設(shè)計(jì)，施工、檢測(cè)及問(wèn)題處理等，希望能讓廣大建筑行業(yè)的工作者進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)CFG樁復(fù)合地基處理的了解。

1 CFG樁復(fù)合地基介紹

CFG樁(Cement Flyash Gravelpile)原指水泥粉煤灰碎石柱，CFG樁復(fù)合地基則由樁、樁間土及褥墊層三部分組成。受力機(jī)理為褥墊層(適當(dāng)級(jí)配的砂或砂石)受上部基礎(chǔ)荷載作用產(chǎn)生變形后以一定的比例將荷載分?jǐn)偨o樁及樁間土，使二者共同受力。同時(shí)，土體受到樁的擠密而提高承載力，樁也由于周圍土的側(cè)應(yīng)力的增加而大大增加摩擦力，樁與樁間土的受力更為合理。樁、土、褥墊層三者共同工作，形成了一個(gè)復(fù)合地基的受力整體，共同承擔(dān)上部基礎(chǔ)傳來(lái)的荷載。其加固處理后的地基承載力可提高60％以上。

CFG樁選料多樣化，可選用水泥，碎石、廢棄粉煤灰、爐渣、礦渣、尾礦、石屑等廢棄材料，也可使用經(jīng)計(jì)算選用的適當(dāng)強(qiáng)度素混凝土等。CFG樁還有多種成樁形式：①振動(dòng)沉管灌注成樁。②長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注成樁，③長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁。還允許視情況選擇是否在樁內(nèi)加鋼筋籠與否。每個(gè)項(xiàng)目可根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，地質(zhì)情況、材料價(jià)格差異、設(shè)計(jì)要求等等因素綜合選定最合適的CFG柱復(fù)合地基方式。

CFG樁復(fù)合地基由樁體、樁間土和褥墊層3部分組成，其結(jié)構(gòu)圖見圖1。復(fù)合地基成形后土體由于受樁體施工和褥墊層變形時(shí)擠壓而提高了承載力。而樁由于樁間土擠密增加摩擦力而提高了承載力。褥墊層的作用是將上部傳來(lái)的荷載通過(guò)本身的適當(dāng)變形以一定比例分配給樁和樁間土，使三者共同受力。

本文工程實(shí)例證明，長(zhǎng)尾螺旋鉆孔灌注樁復(fù)合地基處理能把筏板基礎(chǔ)下的圓礫層地基承載力從350kPa提高至500kPa以上，顯著提高地基承載力。能達(dá)到設(shè)計(jì)要求?；A(chǔ)完工后通過(guò)1年以上長(zhǎng)期不間斷的觀測(cè)也證明，工后沉降和不均勻沉降均能控制在要求范圍內(nèi)。

2 該高層住宅樓工程概況

2.1一般概況

南方該高層住宅樓，框剪結(jié)構(gòu)，建筑面積50300m²，地下1層，地上26層，樓全高80.95m，地下室高度5.15m?？拐鹪O(shè)防烈度為6度。建筑物主樓以相同三單元結(jié)構(gòu)組成，每單元形狀像倒“工”頭。

2.2工程地質(zhì)水文條件

工程場(chǎng)地原為菜地及魚塘，場(chǎng)地類別為Ⅱ類場(chǎng)，場(chǎng)地及其近鄰無(wú)活動(dòng)性斷裂構(gòu)造帶通過(guò)，無(wú)沖溝、塌陷等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

據(jù)勘察報(bào)告探明，在最大鉆探深度30.40m范圍內(nèi)，場(chǎng)地覆蓋層主要為填土(Q^ml)，湖塘淤積(Q^h)淤泥質(zhì)粘土，第四系晚更新統(tǒng)沖積(Q^al3)粉質(zhì)粘土、粉砂、細(xì)砂、礫砂、圓礫，下伏基巖為第三系(E)泥巖(強(qiáng)風(fēng)化泥巖⑧中風(fēng)化泥巖)。場(chǎng)地各土層地主要物理力學(xué)性能指標(biāo)見下表1

煤層局部存在干土層8、9間，厚度0.7～2.1m，離7、8分界線2m～20m不等。

地下水類型屬孔隙潛水，主要賦存干砂土層及圓礫層中，水量較大，主要受生活廢水及大氣降水補(bǔ)給，初見水位埋深3.50～5.70m，地下水的穩(wěn)定水位埋深2.60～3.60m間。

2.3地基評(píng)價(jià)

基礎(chǔ)開挖深度(從原地面)6m以上，絕大部分場(chǎng)地已開挖至圓礫層。故上部土層忽略。

圓礫呈中密狀，厚度較大，強(qiáng)度較高，選擇為本工程筏板基礎(chǔ)持力層；強(qiáng)風(fēng)化泥巖埋深較大，強(qiáng)度較高，選擇為本工程筏板基礎(chǔ)持力層的下臥層；中風(fēng)化泥巖埋深較大，強(qiáng)度高，低壓縮性，力學(xué)性質(zhì)均勻，選為樁端持力層。

3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與選定

3.1原設(shè)計(jì)可選擇的基礎(chǔ)形式與否決

甲方、設(shè)計(jì)最早選擇靜壓樁+筏板的基礎(chǔ)形式，但開挖深度達(dá)到圓礫層后，承載力極高，靜壓樁壓不下去。經(jīng)引孔后仍壓不下去，第一種方案作廢。

第二次設(shè)計(jì)院選擇長(zhǎng)尾螺旋鉆孔灌注鋼筋混凝土樁。試做了3條樁，它們的有效樁長(zhǎng)分別達(dá)到深度8m、10m、12m。但施工完經(jīng)做單樁承載力試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)并不能達(dá)到單樁承載力340KPa的要求。如把樁長(zhǎng)繼續(xù)加長(zhǎng)，工程造價(jià)將大大增加，甲方否定了第二種方案。

最后第三種方案提出，使用CFG樁復(fù)合地基處理的技術(shù)。經(jīng)甲方、勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工5方多次開會(huì)后共同決議，最終決定使用長(zhǎng)尾螺旋鉆孔灌注素混凝土樁復(fù)合地基+筏板基礎(chǔ)的基礎(chǔ)形式。

3.2選定的CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)

甲方另外選擇了某具有地基處理合格等級(jí)資質(zhì)的某勘察公司對(duì)此長(zhǎng)尾螺旋鉆孔灌注素混凝土樁復(fù)合地基進(jìn)行了設(shè)計(jì)，原設(shè)計(jì)和勘察、施工等對(duì)地基處理設(shè)計(jì)進(jìn)行了會(huì)合評(píng)審。

地基處理設(shè)計(jì)單位對(duì)CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)了5個(gè)主要確定設(shè)計(jì)參數(shù)，即樁長(zhǎng)、樁徑、樁間距、樁體強(qiáng)度、褥墊層及材料。另外專門做出一項(xiàng)規(guī)定：樁端進(jìn)入第⑨層中風(fēng)化巖不小于3000mm。

CFG樁平面布置圖見圖2。

樁長(zhǎng)L：取決于建筑物對(duì)承載力和變形的要求、土質(zhì)條件和設(shè)備能力等因素。分析場(chǎng)地各土層分布、土質(zhì)、煤層位置、地下水位等等，確定樁端持力層和樁長(zhǎng)。

該工程根據(jù)實(shí)際鉆出的土層，對(duì)照地質(zhì)勘察報(bào)告，設(shè)定九個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)的最小有效樁長(zhǎng)見表2：

樁徑：取決于采用的成樁設(shè)備，這里設(shè)計(jì)樁徑為600mm。

樁間距S：對(duì)應(yīng)不同樁長(zhǎng)的不同區(qū)域，設(shè)計(jì)的樁間距分別見表3：

樁體強(qiáng)度：利用公式fcu≥3Rk／Ap可算出樁體強(qiáng)度為C20。這里采用商品混凝土。

褥墊層及材料：設(shè)計(jì)為30mm中砂褥墊層，含水量小于10％，夯實(shí)度不大于0.9。

沉降估算：利用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007—2002中沉降估算公式5.25，采用某基礎(chǔ)沉降計(jì)算軟件，估算出沉降量約為49mm—72mm，滿足建筑沉降安全要求。

最終設(shè)計(jì)長(zhǎng)尾螺旋鉆孔灌注素混凝土樁共703根，褥墊層30cm，工期30天，造價(jià)共165萬(wàn)。

4 長(zhǎng)尾螺旋鉆孔灌注樁復(fù)合地基施工

4.1技術(shù)準(zhǔn)備

多方共同做圖紙會(huì)審，做好技術(shù)交底和安全技術(shù)交底，布置好測(cè)量控制網(wǎng)。把樁位全部測(cè)出并標(biāo)示，水電拉到位，并做好各種材料報(bào)審報(bào)驗(yàn)。

4.2CFG樁(長(zhǎng)尾螺旋鉆孔灌注素混凝土樁)復(fù)合地基處理各流程施工工藝及質(zhì)量控制

4.2.1CFG樁(長(zhǎng)尾螺旋鉆孔灌注素混凝土樁)施工工藝流程圖見圖3：圖3CFG樁(長(zhǎng)尾螺旋鉆孔灌注素混凝土樁)施

工工藝流程圖

4.2.2CFG樁的施工質(zhì)量控制

4.2.2.1樁機(jī)就位必須鋪墊平衡，主塔垂直穩(wěn)定牢固，鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位。

4.2.2.2開前必須檢查鉆頭上的契形出料活門是否閉合，嚴(yán)禁開口鉆進(jìn)。

4.2.2.3鉆孔過(guò)程中，未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高不得反轉(zhuǎn)或提升鉆桿。如遇堵管、憋特殊情況要反轉(zhuǎn)提升鉆桿，應(yīng)將鉆桿提至地面，重新疏通、閉合活鉆等門后重鉆。

4.2.2.4樁體砼采用C20商品砼，坍落度18cm～22cm，樁體砼試件留置為每50m³或每臺(tái)班至少為一組。

4.2.2.5壓灌與鉆桿提升配合好壞，將直接影響樁的質(zhì)量。如鉆桿提升晚，將造成活門難以打開。一般在鉆桿提升0.2～0.3m開始泵送砼為宜，避免泵壓過(guò)大憋壞膠管。如若活門打不開，將鉆頭提至地面，將活門疏通，并閉合好重新鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高，重新開始?jí)汗?。為保證活門的打開，在鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高后鉆機(jī)空轉(zhuǎn)5～10秒再停鉆，將鉆頭上的泥甩開以保證活門打開。

4.2.2.6選用24m³／小時(shí)泵速輸送砼，空鉆5～10秒后開始提鉆。對(duì)于600mm直徑樁，提鉆用Ⅰ～Ⅱ檔。灌至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，班長(zhǎng)指揮司泵手繼續(xù)泵送砼8～13秒，后停泵，以保證超灌500mm，確保樁頭質(zhì)量。提鉆同時(shí)應(yīng)鏟除鉆桿上渣土。

4.2.2.7壓灌應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。泵斗內(nèi)要有一定容量的砼，砼容量要高出進(jìn)料口50mm以上，以防止泵送砼過(guò)程吸進(jìn)空氣。當(dāng)泵斗砼面接近料口時(shí)，司泵手及時(shí)通過(guò)口哨通知前臺(tái)停止提升鉆桿待砼攪拌好后再進(jìn)行壓灌提鉆。

4.2.3中砂褥墊層施工

在CFG樁施工完畢后，使用小型挖掘機(jī)進(jìn)行場(chǎng)地清理，清至設(shè)計(jì)CFG樁頂標(biāo)高。并對(duì)超出設(shè)計(jì)標(biāo)高以上的砼樁頭部分進(jìn)行破除。之后鋪設(shè)30cm厚的基礎(chǔ)底中砂褥墊層，人工攤平后采用平板振動(dòng)器對(duì)中砂褥墊層進(jìn)行振動(dòng)夯實(shí)，夯實(shí)度小于等于0.90。

5 各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果與問(wèn)題處理

CFG樁施工完成，樁體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值后，由建設(shè)單位、監(jiān)理單位、檢測(cè)單位隨機(jī)進(jìn)行選樁，做低應(yīng)變和復(fù)合地基承載力檢測(cè)。后來(lái)發(fā)現(xiàn)初次檢測(cè)不滿足設(shè)計(jì)要求的地方進(jìn)行分析并出處理方案，處理完成再進(jìn)行復(fù)檢。

5.1低應(yīng)變檢測(cè)

在CFG樁施工完成28天后，按照設(shè)計(jì)要求，本次低應(yīng)變檢測(cè)按大于總樁數(shù)703的10％進(jìn)行抽檢，共檢測(cè)了72根樁。根據(jù)所測(cè)波形特性，結(jié)合樁的砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求，樁身結(jié)構(gòu)的完整性劃分為四類：一類樁為樁身完整、基本完整；二類樁為樁身存在輕微缺陷，三類樁為樁身存在明顯缺陷，四類樁為樁身存在嚴(yán)重缺陷或斷樁。最后檢測(cè)結(jié)果：一類樁49根，二類樁23根，檢測(cè)結(jié)果全部符合設(shè)計(jì)要求。

5.2復(fù)合地基承載力初次檢測(cè)

在CFG樁施工完成28天后，按照設(shè)計(jì)要求，本次單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)按不小于總樁數(shù)703的0.5～1％進(jìn)行抽檢，共檢測(cè)了5根樁。檢測(cè)單位制定了檢測(cè)方案，壓板對(duì)應(yīng)最大加載壓力為1000kPa，荷載按8級(jí)劃分，加荷級(jí)差為1000kPa的八分之一。并規(guī)定了終止試驗(yàn)的條件。

做P—S曲線，根據(jù)JGJ2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范按相對(duì)變形s／b=0.008～0.010(當(dāng)以卵石、圓礫、密實(shí)中粗砂為主的地基取0.008，以粘性土、粉土為主的取0.010)來(lái)確定復(fù)合地基承載力特征值。

初次復(fù)合地基進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)結(jié)果：3根基樁復(fù)合地基承載力特征值達(dá)到500kPa，另2根基樁復(fù)合地基的承載力特征值僅達(dá)到310kPa和390kPa時(shí)就因沉降量太大達(dá)到檢測(cè)方案中的終止試驗(yàn)的條件。需要對(duì)2根沒(méi)滿足設(shè)計(jì)要求的基樁復(fù)合地基進(jìn)行分析并做處理變更方案。

5.2.1復(fù)合地基處理變更方案

復(fù)合地基設(shè)計(jì)單位技術(shù)人員踏勘檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)、結(jié)合檢測(cè)期間的天氣及相關(guān)因素綜合考慮，初步分析認(rèn)為檢測(cè)點(diǎn)褥墊層底的地基土為煤層及被水浸泡后的第⑧層強(qiáng)風(fēng)化泥巖達(dá)不到原設(shè)計(jì)要求的地基承載力300kPa，提出要求分別對(duì)2個(gè)不達(dá)要求復(fù)合點(diǎn)的樁邊受壓區(qū)域地層進(jìn)行換填后重新進(jìn)行復(fù)合地基承載力檢測(cè)。

復(fù)合地基設(shè)計(jì)單位提出換填相關(guān)參數(shù)指標(biāo)：①材料為砂石料，砂為級(jí)配良好的、質(zhì)地堅(jiān)硬的天然河砂。

采用10—40的普通卵石，且最大粒徑不宜大干50mm，施工沖洗干凈并按砂:石為3:7的比例與粗砂混合攪拌均勻后使用。②換填施工時(shí)應(yīng)分層壓實(shí)，壓實(shí)系數(shù)為0.94～0.97，用低能振動(dòng)夯實(shí)機(jī)械。③換填區(qū)域按勘察、監(jiān)理，施工、設(shè)計(jì)一起現(xiàn)場(chǎng)決定，并要求開挖成形成矩形或規(guī)則形狀，開挖底面平直不放坡等。④施工過(guò)程中做好基坑內(nèi)排水，做到基坑內(nèi)無(wú)積7k。

5.3設(shè)計(jì)變更后復(fù)合地基承載力第二次檢測(cè)

在換填施工完成15天后，對(duì)2處換填區(qū)進(jìn)行再次單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)，測(cè)得它們的復(fù)合地基承載力特征值都達(dá)到500kPa且沉降量在30～49mm左右，檢測(cè)結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。

5.4基礎(chǔ)完工后1年不間斷的主體沉降觀測(cè)

該工程委托了相關(guān)資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)建筑物做主體沉降觀測(cè)，從基礎(chǔ)完工后1年共9次檢測(cè)報(bào)告，結(jié)果表明：基礎(chǔ)完工后1年(主體已封頂)、建筑累計(jì)沉降最大23.76mm，最小11.77mm小于累計(jì)沉降量允許值53.33mm，最大基礎(chǔ)傾斜=0.00112小于建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的多層建筑基礎(chǔ)傾斜允許值0.005。證明了復(fù)合地基處理后，地基沉降變形能滿足工后沉降要求。

6 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)南方地區(qū)某高層住宅樓CFG樁復(fù)合地基的原理、設(shè)計(jì)前勘察、設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)以及問(wèn)題的處理的工程實(shí)例介紹，重點(diǎn)介紹了長(zhǎng)尾螺旋鉆孔灌注素混凝土樁復(fù)合地基這種CFG樁復(fù)合地基形式。給廣大建筑行業(yè)從業(yè)者提供了一些可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

(1)部分地質(zhì)情況不適合鋼筋混凝土樁施工的，首選CFG樁復(fù)合地基施工，CFG樁復(fù)合地基有適用性強(qiáng)，污染少、工期短、造價(jià)低、安全系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。

(2)場(chǎng)地土質(zhì)復(fù)雜的工程，應(yīng)盡可能勘察細(xì)致準(zhǔn)確。CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)要注意考慮根據(jù)勘察資料內(nèi)容盡可能多分區(qū)，有助于節(jié)約成本和達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

(3)CFG樁復(fù)合地基施工要特別注意基坑排水，煤層位置、CFG樁成樁過(guò)程控制，在施工時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)勘察資料沒(méi)發(fā)現(xiàn)的情況并及時(shí)與多方協(xié)商處理，這樣才能保證復(fù)合地基處理能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

(4)各勘察、設(shè)計(jì)、業(yè)主、施工等單位，應(yīng)注重學(xué)習(xí)其他項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)，才能克服和避免了以往施工CFG樁復(fù)合地基的質(zhì)量通病，重視施工全過(guò)程，及時(shí)處理出現(xiàn)的問(wèn)題，施工結(jié)果才能讓人滿意。