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CFG桩复合地基在深圳地区的应用 乔丽平 深圳市市政设计研究院有限公司,深圳 518029 摘 要随着深圳大规模的城市开发,CFG桩复合地基越来越多地被应用于建筑物地基处理中,大规模的工程应 用也随之暴露出了不少问题。以深圳地区的CFG桩复合地基工程应用为基础,针对复合地基桩间土承载力折减 系数取值、 桩端持力层选择及褥垫层确定等问题进行了有益探讨和总结,可供工程设计人员参考。 关键词复合地基,承载力折减系数,褥垫层,载荷试验. 中图分类号 TU473 文献标识码 B 文章编号 10042315220100620039203 1 CFG桩复合地基的特点和适用性 CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称,它是由水 泥、 粉煤灰、 碎石、 石屑或砂加水拌和形成的高粘结 强度桩,和桩间土、 砂石褥垫层一起形成复合地基。 目前在深圳地区常用不同强度等级的素混凝土来代 替水泥、 粉煤灰、 碎石、 石屑等材料成桩。 CFG桩复合地基具有承载力提高幅度大,地基 变形小等特点,并具有较大的适用范围 1 就基础 形式而言,既适用于条基、 独立基础,也适用于箱基、 筏基 ;2 就建筑类型而言,既有工业厂房,也有民用 建筑,而且由于其具有施工速度快、 经济性好等优 点,已开始在一些高层建筑基础中应用[1～3],表1中 就有两个是用在小高层建筑中如坪地楚丰富民花 园为16～17层商住楼、 承翰龙岗山居别院为14～ 18层住宅 ;3就地基土性质而言,适用于处理粘 土、 粉土、 砂土和正常固结的素填土等地基,对淤泥 质土应通过现场试验确定其适用性 ;4 就地基土承 载力而言,CFG桩不仅适合于处理承载力较低的 土,也可用于承载力较高但变形不满足要求的地基, 以减少地基变形,达到规范要求。 表1 CFG桩复合地基典型工程实例 工程名称工程概况地质条件承载力复合地基设计概况施工工艺 坪地 楚丰 富民 花园 上部为16～17层商 住楼,地下室一层, 框架结构,基础采用 钢筋混凝土筏板下 CFG桩复合基础,要 求处理后复合地基 承载力特征值不小 于330 kPa。 从上至下分布为2 m～3 m厚填 土、20 m～30 m厚粘性土、 下伏 基岩为石炭统测水段大理岩。 330 220 直径480 mmCFG桩,以1. 8 m1. 8 m 间距均匀布桩,平均有效桩长18. 0 m或以最 后三振贯入度平均每振小于3. 0 cm为收锤标 准;设置200 mm厚砂夹石褥垫层。 施工过程中发现局部区域出现与原设计 不相符的软弱土层,对该区域采用直径400 mmCFG桩加强,加强桩穿插布置在两根直径 480 mmCFG桩中间。 锤击 沉管 灌注 成孔 承翰 龙岗 山居 别院 上部为多栋14～18 层住宅,框架结构, 基础采用钢筋混凝 土筏板下CFG桩复 合基础,要求处理后 复合地基承载力特 征 值 不 小 于330 kPa。 从上至下分布为1. 1 m～6. 9 m 厚填土、0. 4 m～3. 3 m厚粉质 粘土、0.4 m～2. 9 m厚淤泥质 土、0. 6 m～4. 5 m厚中砂、1. 6 m～5. 8 m厚粉质粘土、0. 2 m～ 59 m厚砂质粘性土、 下伏基岩 为石炭统测水段大理岩。 330 180 直径500 mmCFG桩,以1. 5 m1. 5 m 间距均匀布桩,其中A区以大理岩为桩端持力 层,平均有效桩长约6. 5 m～8. 0 m ,B区平均 有效桩长23. 5 m ,以砂质粘性土为持力层。 设置200 mm厚砂夹石褥垫层。 要求施工桩前将桩顶以下500 mm厚的 表层土换填成级配砂石,砂石最大粒径不大于 40 mm ,夯实后压实系数不低于0. 92。 长螺 旋钻 孔灌 注成 孔 收稿日期 2010201211 作者简介乔丽平,男,1979年生,硕士,工程师,国家注册土木工程师岩土 ,2005年毕业于武汉大学岩土工程专业,主要从事地基处理、 基 坑、 边坡工程的设计、 研究及咨询工作。 续表1 龙岗粤 长辉实 业有限 公司厂 房 上部为厂房,框架结 构,基础采用独立柱 基下CFG桩复合基 础,要求处理后复合 地基承载力特征值 不小于250 kPa。 从上至下分布为1. 0 m～2. 0 m 厚填土、0. 5 m～1. 0 m厚淤泥 质土、0.5 m～1. 0 m厚粘性土、 0. 5 m～1. 0 m厚淤泥质土、1. 5 m～2. 5 m厚细砂、5. 0 m～9. 5 m厚粘性土、 下伏基岩为石炭统 测水段大理岩。 250 80 直径400 mmCFG桩,以1. 4 m1. 4 m 间距均匀布桩,平均有效桩长10. 0 m或以最 后三振贯入度平均每振小于3. 0 cm为收锤标 准。设置150 mm厚砂夹石褥垫层。 锤击 沉管 灌注 成孔 注表中第4列括号内数值为未经处理的桩间土承载力特征值,括号外数值为处理后复合地基承载力特征值。 2 选用CFG桩复合地基应注意的几 个问题 2. 1 桩间土承载力折减系数的取值 复合地基承载力fspk为 fspk m Ra Ap β1- m fsk1 其中桩间土承载力特征值fsk和桩间土承载力 折减系数β宜按当地经验取值,如无经验时, fsk可 取天然地基承载力特征值。但在实际工程中,由于 较多采用振动沉管施工工艺,有人认为由于振动的 影响将会挤密桩间土,因此应在天然基础承载力特 征值的基础上乘以1.05～1.10的修正系数后成为 处理后桩间土的承载力特征值。根据深圳地区较多 成功工程的经验,我们认为还是直接取天然地基承 载力较适宜。至于β,总结深圳地区众多的成功的 CFG桩地基处理工程,现推荐β取0. 75～0. 85 ,桩 间土承载力较高时取大值[4]。 2. 2 桩端持力层选择 为更好地发挥桩端阻力,应尽可能选择承载力 相对较高的土层作为桩端持力层,同时也可有效地 避免由于场地岩性变化大可能造成的建筑物沉降不 均匀。 实际工程中,也可采用不同桩底持力层形式,既 可达到满足结构设计所需的地基承载力、 调整地基 沉降的要求,也节省投资。如承翰龙岗山居别院地 基处理工程,整个筏板基础下根据不同的地质条件, 分为A、B两个区并采用不同长度的CFG桩进行处 理,A区以大理岩为桩端持力层,平均有效桩长约 6. 5 m～8. 0 m ,B区以砂质粘性土为持力层,平均 有效桩长23. 5 m。这样不仅达到了地基处理的效 果,同时也大大节省了投资。 2. 3 褥垫层的确定 CFG桩复合地基中桩、 桩间土构成复合土体, 桩与基础并非直接相连,而是通过褥垫层如一定比 例的砂、 碎石等和基础相联系,褥垫层在复合地基 中起到了保证桩、 桩间土共同承担荷载的作用。褥 垫层厚度适当,可使桩、 桩间土荷载分担比合理,减 少基础底面应力集中。 通常情况下,桩顶和基础之间的褥垫层厚度宜 取150 mm～300 mm ,当桩径大或桩距大时褥垫层 厚度宜取高值,以充分发挥桩间土的承载力。褥垫 层材料多为中砂、 粗砂或碎石等硬质材料,碎石粒径 宜为8 mm～20 mm。不宜采用卵石,由于卵石咬合 力差,施工时扰动较大,褥垫层厚度不容易保证均 匀,故不宜采用卵石。 2. 4 复合地基载荷试验 CFG桩复合地基竣工验收时,承载力检验应采 用复合地基载荷试验,载荷试验宜在施工结束28d 后进行。所用载荷板的面积应与受检测桩所承担的 面积相当,试验点选择应本着随机选取的原则进行。 当所用载荷板面积不能满足 “等效面积” 要求时,应 根据桩体、 桩间土荷载分担比例按照面积进行换算。 如坪地楚丰富民花园地基处理工程桩土面积置换 率m 0.056 ,区质检站在进行载荷板试验时,要求 采用多桩复合地基载荷板试验,一块载荷板下压4 根CFG桩, 4根CFG桩对应的置换面积应为 A 4Ap m 43.140.480.48/4 0.056 12.92 m22 选用的载荷板边长为A 12.923.6 m , 极限加载压力为 2Afspk23.63.63308553.6 kN 3 但实际上区质检站只有规格为2. 0 m2. 0 m、 3. 0 m3. 0 m或4. 0 m4. 0 m规格的载荷板,没 有本工程要求规格的载荷板,经与设计单位协商,决 定采用4. 0 m4. 0 m面积为A1规格的载荷板进 04土 工 基 础 2010 行多桩复合地基载荷试验,但施加的极限加载压力 应相应进行换算图1 ,其对应的最大加载压力应 为原3. 6 m3. 6 m规格载荷板的极限加载压力与 图1中阴影部分桩间土承担的荷载之和,即为 2Afspk2 β A 1 - A fsk 8553.620.754.04.0-3.63.6 2209055.2 kN4 图1 载荷板试验换算示意图 2. 5 施工中的几个问题 下面就深圳地区CFG桩施工中所常见的几个 问题进行讨论[5]。 1缩径、 断桩 施工时应根据地层的情况,控制提升速度,既要 防止提升速度过快可能导致的缩径、 断桩,也要防止 提升速度过慢振动沉管工艺造成的混合料产生离 析,进而造成桩身强度不均匀。 2钻孔弃土 长螺旋钻孔成桩、 管内泵压混合料成桩施工中 存在钻孔弃土。对弃土和保护土层清运时如采用机 械、 人工联合作业,应避免机械设备超挖,并应预留 至少50cm用人工清除,避免造成桩头断裂和扰动 桩间土层。 3褥垫层的铺设 褥垫层铺设宜采用静力压实法,当基础底面下 桩间土的含水量较小时,也可采用动力压实法,夯填 度夯实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值不得大 于0. 9。 3 典型工程实例 表1所列的是作者亲历的使用CFG桩复合地 基作为建筑物基础的几个典型工程实例,这些工程 均已完工,建筑物也交付使用一段时间,情况良好。 目前来看,这些工程采用CFG桩复合地基无疑是成 功的。 4 结语 本文以CFG桩复合地基在深圳地区的工程应 用为基础,重点探讨和总结了应用CFG桩复合地基 应重点注意的的几个问题,其结论可供工程设计人 员参考。 参考文献 [1] 坪地楚丰富民花园地基处理工程设计施工图[ R].深圳市岩土 综合勘察设计有限公司,2006 [2] 承翰龙岗山居别院地基处理设计施工图[ R].深圳市岩土综合 勘察设计有限公司,2008 [3] 龙岗粤长辉实业有限公司厂房地基处理设计施工图[ R].深圳 市岩土综合勘察设计有限公司,2007 [4] 中国建筑科学研究院.建筑地基处理技术规范J GJ79 - 2002 [S].北京中国建筑工业出版社,2002 [5] 代宝刚,乔丽平.深圳地区CFG桩复合地基设计中两个问题的 讨论[J ].西部探矿工程,2007 ,197 Application of CFG Pile Composite Foundation in Shenzhen City QIAO Li ping Shenzhen Municipal Design Research Institute Co. , Ltd. , Shenzhen 518029 Abstract With the large2scale city construction in Shenzhen city , more and more CFGpile composite foundations are applied in ground treatment , but at the same time , a large number of problems were exposed in the engineering applications. Based on the engineering applications of CFG pile composite foundations in Shenzhen city , the value of bearing capacity discount coefficient , choice of holding layer for pile foundation and the determination of cushioning layer were helpfully discussed and summarized. The conclusion can offer to the design engineers for reference. Key words composite foundation , discount coefficient of bearing capacity , the cushioning layer , load test 14 第6期 乔丽平CFG桩复合地基在深圳地区的应用