淺探組合樁復合地基在高層建筑中的應用

淺探組合樁復合地基在高層建筑中的應用

　　[摘 要] 在高層建筑中，利用夯實水泥土樁和CFG樁進行地基處理。通過二次處理，有效提高復合地基的承載能力。結合工程實例，闡述夯實水泥土樁和CFG樁的適用條件，以及設計和施工方法。通過復合地基靜載荷試驗，證明其應用價值。

　　[關鍵詞] 高層建筑；夯實水泥土樁；CFG樁；復合地基。

　　復合地基由于其充分利用樁問土和樁共同作用的特有優勢和相對低廉的工程造價，得到了越來越廣泛的應用。夯實水泥土樁復合地基和CFG樁復合地基，均為較常用的復合地基處理方式。本文探討通過夯實水泥土樁和CFG樁二次處理地基，充分發揮水泥土樁的抗變形性能和CFG樁的高承載力性能，有效提高復合地基的承載能力。

　　夯實水泥土樁是用人工或機械成孔，選用相對單一的土質材料，與水泥按一定配比，在孔外充分拌和均勻制成水泥土，分層向孔內回填并強力夯實，制成均勻的水泥土樁。通過在基礎和樁頂之問設置一定厚度的褥墊層，使樁、樁間土和褥墊層一起構成復合地基。由于夯實中形成的高密度以及水泥土本身的強度，與攪拌水泥土樁相比，夯實水泥土樁樁體有較高強度。夯實水泥土樁復合地基適用范圍很廣，適用于粉土、粘土、素填土、雜填土、淤泥質土等地基，施工機具簡單，施工質量容易控制，施工速度快，工期短，造價低廉，且施工文明，無泥漿元噪音。通常復合地基承載力可達180～300 kPa。根據目前施工機具水平，多用于地下水位埋藏較深的地基土。可采用人工或機械夯實法夯實成樁，夯實壓實系數應大于0．93，保證樁體設計強度。夯實水泥土樁復合地基具有樁身強度均勻、施工速度快、不受場地的影響、造價低、無污染等特點。

　　CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結強度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復合地基。在實際應用中，CFG樁也可采用素混凝土樁代替。CFG樁復合地基通過褥墊層與基礎連接，無論樁端落在一般土層還是堅硬土層，均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應力比樁間土表面應力大。樁可將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應減少了樁間土承擔的荷載。這樣，由于樁的作用使復合地基承載力提高，變形減小，再加上CFG樁不配筋，大大降低了工程造價。

　　褥墊層是復合地基設計中的重要一環，基礎與樁和樁間土之間設置一定厚度散體粒狀材料組成的褥墊層，是復合地基的一個核心技術。基礎下是否設置褥墊層，對復合地基受力影響很大。若不設置褥墊層，復合地基承載特性與樁基礎相似，樁間土承載能力難以發揮，不能成為復合地基。基礎下設置褥墊層，樁問土載力的發揮就不單純依賴于樁的沉降，即使樁端落在好土層上，也能保證荷載通過褥墊層作用到樁間土上，使樁土一起承擔荷載。

　　在實際工程中，采用夯實水泥土樁和CFG樁進行地基處理，由天然地基土體、夯實水泥土樁和CFG樁兩種增強體三部分組成的人工地基，既能發揮CFG樁高承載力，又因CFG樁的插入而使水泥土樁的側限約束作用得到增強。

　　1 工程概況

　　某部隊高層住宅樓，建筑面積約2萬平方米，地上27層，建筑物高度78．30 m。地下1層，地下室底標高一5．10 m。混凝土剪力墻結構。本建筑物恒載與活載總重約2 980 kN，根據地下室底面積折合約420 kN／m 。

　　2 計算分析

　　在復合地基設計階段，地基規范規定：復合地基承載力特征值應通過現場復合地基載荷試驗確定，或采用增強體的載荷試驗結果和其周邊土的承載力特征值結合經驗確定；地基處理規范規定：復合地基承載力特征值，應通過現場復合地基載荷試驗確定。

　　本工程首先采用夯實水泥土樁對地基進行處理，待夯實水泥土樁強度達到要求后，再在水泥土樁中心位置施工CFG樁。夯實水泥土樁與CFG樁樁距均為1．5 m X1．5 m，梅花型布置。基礎筏板的素混凝土墊層與樁頂之間鋪200 mm厚級配砂石墊層，砂石墊層抗壓強度不小于500 Kpa，范圍為伸出筏板周邊不小于400 mm。

　　夯實水泥土樁挖孔直徑450 mm，成樁直徑600 mm，樁頂設計標高一6．80 m，樁長7 m，以第6層黃土狀粉土夾粉質粘土為樁端持力層，估算單樁承載力特征值380 kN；樁身材料采用水泥和土，混合料配合比由實驗確定，樁身強度控制為無側限抗壓強度不小于5 MPa；夯實水泥土樁處理后估算復合地基承載力特征值240 kPa。

　　CFG樁樁徑500 mm，樁頂設計標高一6．80 m，樁長15．5 m，以第8層黃土狀粉土夾砂樁端持力層，估算單樁承載力特征值680 kN；樁身材料采用C25混凝土；夯實水泥土樁與CFG樁處理后，估算復合地基承載力特征值460 kPa。

　　3 施工及現場試驗

　　夯實水泥土樁采片{機械洛陽鏟成孔，孔徑450 mm。洛陽鏟直徑450 mm，在洛陽鏟成孔后用直徑450 ITlm的洗孑L器洗孔，確保孔徑達到設計要求。根據設計要求和現場地質條件，成樁用土料采用基坑開挖或成孔土，配料采用人工計量配料。采用吊錘夯實機，夯機就位后，固定并保持機身平衡，然后檢查孔深及孔內有無雜物，符合要求后使夯錘中心正對孔中心。CFG樁采用長螺旋鉆成孔，清孔后灌注C25素混凝土。

　　在試樁完成28 d后，進行了低應變動力試驗、單樁復合地基載荷試驗、多樁復合地基載荷試驗，承載力根據設計承載力特征值的2倍進行堆載檢測；復合地基載荷試驗曲線基本屬于漸進型的光滑曲線，不存在陡降點。試驗結果滿足設計的各項要求。

　　4 總 結

　　夯實水泥土樁處理地基是一種效果明顯的處理方法，用夯實水泥土樁加固后的復合地基比原地基變形模量會有較大增長，抗變形能力有明顯提高。CFG樁樁體材料可以摻人工業廢料粉煤灰、不配筋以及充分發揮樁間土的承載能力，其受力和變形類似于素混凝土樁，具有地基承載力高、變形小、穩定快、施工簡單易行、工程質量易保證等優點，經濟效益和社會效益非常顯著。設置褥墊層，直接影響復合地基的樁和樁問土強度的發揮，合理的墊層厚度對提高復合地基承載力和減少沉降變形是非常有利的。

　　本工程所采用的組合型復合地基的應用，可最大限度地發揮這兩種樁的優點，使復合地基的承載力得到大幅度的提高，地基變形得以降低和控制。此種地基處理方案，質量易控制，造價低，經濟效益明顯，有較好的應用前景。

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　　參考文獻

　　[1]建筑地基處理技術規范，(JGJ79—2002)

　　[2]濕陷性黃土地區建筑規范，(GB50025—2004)

　　[3]高層建筑巖土工程勘察規程，(JGJ72—2004)

　　[4]建筑地基基礎設計規范，(GB50007—2002)

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