吕胜奎

摘 要：本文以岩溶地区高层建筑地基工程为例，制定地基基础方案，探讨CFG桩复合地基的设计与施工情况，并将其与冲孔桩的实际应用效果进行对比分析，选定适宜岩溶地区高层建筑地基基础较好的施工方案，以加强施工质量控制，确保CFG桩复合地基的实际应用价值得以有效发挥。关键词：CFG桩复合地基；岩溶地区；高层建筑；地基处理；应用CFG桩复合地基主要由CFG桩、桩间土和褥垫层形成复合地基，以CFG桩复合地基粘结强度桩位主要代表，在高层建筑和超高层建筑中具有良好的应用价值。CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩，就强度和模量来看，桩体强度大于桩间。在荷载作用下，桩顶应力大于桩间表面应力。CFG桩能够促进所承受荷载向深土层传递，一定程度上减少桩间土所承担的荷载大小，改善复合地基承载力，合理控制变形，在高层建筑地基处理中具有良好的应用效果。1 工程概况本文以广西地区某高层建筑工程项目为例，探讨CFG桩复合地基在高层建筑地基处理中的实际应用情况。该工程主要由20栋高层建筑组成，高层建筑分别为20层到26层不等，有一层地下室。该工程场地岩土层主要包含第四系素填土、淤泥、红黏土等，施工场地为溶蚀堆积平原，浅层局部位置存在溶洞。施工现场灰岩层面埋深为11.2-16.8m，颜面局部起伏变化较大，场地地下水以上层滞水和溶洞裂隙水为主，地下水稳定水位约在地表以下1.2-1.4m，地下水无腐蚀性。2 地基基础方案2.1 一期工程冲孔桩一期工程18号、20号楼为18层的高层建筑，地基基础经多方案比较，选用冲孔桩方案。由于地下水位较高，又是地处湖边，如采用人工挖孔桩降水难度大，成本高，故采用冲孔灌注桩，以灰岩为桩端持力层，桩端承载力特征值为7500kPa。桩施工完成后，经钻芯检测，18号、20号楼基础分别有单桩承载力不满足设计要求。原因主要是由于作为持力层的岩面局部起伏变化较大，岩面有溶沟（槽），施工难度大，终孔不易控制，清孔不净等。2.2 一期工程冲孔桩改为桩筏基础由于桩端承载力不满足设计要求，且冲孔桩已施工完成，一期18号、20号楼基础改为桩筏基础，桩按摩擦桩考虑，不考虑其桩端承载力。筏板下的持力层为红黏土层。为充分利用红黏土层的承载力，对筏板下的红黏土层进行平板载荷试验，进一步明确土层参数。试验结果表明，筏板下的红黏土层地基承载力特征值fak=260kPa，并取得土层较准确的变形模量等参数。桩筏基础通过桩和筏板协调共同受力，充分利用筏板下的红黏土层的承载能力，解决了桩承载力不满足设计要求的问题。桩筏基础采用中国建筑科学研究院编制的基础设计软件JCCAD程序，通过有限元分析计算。设计筏板厚度为1800mm，经计算，桩和筏板的受力和沉降满足规范要求。根据施工过程和竣工后的观测报告表明，桩筏基础的沉降量较小，相邻基础的不均匀沉降差也较小，其中18号楼最大沉降7mm，20号楼最大沉降7.7mm。沉降较小且已稳定，表明桩筏基础的设计是成功的，解决了桩的承载力不满足设计承载力的问题。2.3 二、三期工程采用CFG桩复合地基一期工程冲孔桩施工效果不理想，冲孔桩施工的工期长（加大了管理的间接成本）且不能完全控制，工程造价高，施工难度大且施工质量控制难度大，同时施工产生的泥浆对环境会造成污染。冲孔桩的质量检测困难，出现质量问题时补救措施难度大。综合考虑以上冲孔桩存在的不利因素，二、三期工程将原设计的冲孔桩基础进行修改，采用CFG桩进行地基处理，基础采用筏板基础。3 CFG桩复合地基设计与施工以该工程中的15号楼为例，该工程地上26层，地下1层，主楼采用筏板基础，低级承载力要求在400kPa-450kPa。相关勘察报告显示，该工程基础持力层性质为红黏土，在深宽修正后其地基承载力仍难以满足建筑工程地基承载力要求。此种情况下，施工单位决定以CFG桩对该工程地基进行科学化处理，以进一步提高其地基承载力。3.1 CFG桩复合地基设计结合该工程具体情况开展CFG桩复合地基设计，地基承载力特征值在400-450kPa之间，在基础尺寸方面，长为50.6m，宽为21.1m，基础板面标高为-5.25m，板厚度为1.5m。CFG桩复合地基中，桩顶设计标高为-7.3m，并将板底部一下素混凝土垫层厚度控制在100mm左右。桩径为500mm，桩间距为1100mm，平均桩长8.6m，依据《建筑地基处理技术规范》对面积置换率进行准确计算，以设计软件JCCAD程序对筏板基础开展有限元分析，以准确把握地基总沉降量。在桩顶与筏板之间设置标准厚度的垫层，以优良级配的随时混中粗砂作为褥垫层，适度扩出筏板边进行铺设，以利用桩间土承载力促进不均匀沉降问题的有效解决。3.2 CFG桩施工在该工程施工中，所采用的施工工艺独特，以长螺旋钻成孔管内泵送混合料成桩的方式，严格按照《建筑地基处理技术规范》中的相关标准执行施工操作。3.3 效果检测该工程竣工后观测表明，其最大沉降值为16.5m，与工程预估值相接近，相邻观测点的不均匀沉降差较小，与施工规范相一致，且呈稳定状态。低应变监测显示CFG桩的桩身完整性良好，平板静载试验显示CFG桩复合地基承载力特征值满足建筑工程相关标准。4 CFG桩复合地基与冲孔桩的对比就设计和应用情况来看，CFG桩复合地基与冲孔桩相比，具有诸多优势：一是CFG桩复合地基施工周期较短，时间上具有一定可控性，避免了冲孔桩可能出现的桩底不理情况的后期处理过程，便于加强施工质量控制。CFG桩复合地基与冲孔桩相比，在工程造价上约降低14%左右，其施工质量易于控制，最大程度上避免了冲孔桩可能出现的入岩深度不足和桩底溶洞等问题，切实保证高层建筑地基处理的可靠性，提高建筑整体结构稳定性。就检测难度来看，冲孔桩的单桩承载力较高，静载实验检测对荷载有着严格的要求，此种情况下冲孔桩检测难度较大。而CFG桩复合地基的检测可以由压板静载试验实现，实际检测难度较小。由此可知，CFG桩复合地基具有良好的应用价值，是岩溶地区高层建筑地基处理中的优良方案，便于加强地基施工质量控制，为高层建筑使用功能的发挥奠定可靠的基础。5 结束语总而言之，岩溶地区高层建筑工程的地基處理难度较大，为保证高层建筑整体结构的稳定性，加强地基基础工程质量控制，应当结合工程特点合理应用CFG桩复合地基，优化施工工艺，规范施工环节，确保处理后的复合地基承载力满足高层建筑的实际要求，从而确保高层建筑的使用功能得到有效发挥。参考文献[1]张东刚，张震，马骥，李涛，李帅，谷二永.模拟桩端为岩层的刚性桩复合地基承载性状试验研究[J].建筑科学，2016（01）.[2]薛会彦.高层建筑基础处理中CFG桩复合地基的应用探析[J].江西建材，2014（02）.[3]杨仕升，何声，谢开仲，蒙雷.我国岩溶区建筑震害分析与抗震研究进展[J].地震研究，2013（03）.