CFG桩复合地基技术在高层建筑中的应用
0 引言
随着我国城市规模的扩大,高层建筑数量快速增加。根据实践可知,高层建筑基底荷载相对较大,采取适宜的地基处理方法十分重要。CFG桩复合地基技术近年来应用较多,其承载力强,可处理土层种类广泛,在节能环保、经济性方面具有较大优势。
1 高层建筑地基要求
高层、超高层住宅可较好地节约土地,提高资源利用率,符合现代城市发展需求。然而,高层建筑项目对地基基础承载力、稳定性均提出了较高要求,必须根据场地工程地质条件合理选择地基基础形式,以保证项目安全可靠。
基于此背景,复合地基的概念逐渐发展起来,通过在土体内设置增强体,由增强体与土体共同承受荷载,减小地基沉降。在工程实践中,增强体主要是桩体,包括碎石桩、CFG桩、水泥土桩等。本文主要围绕CFG桩复合地基技术展开分析,CFG桩本身属于高黏结强度桩,由此形成的复合地基承载力高,施工技术成熟,被广泛应用于各种结构形式的高层建筑。
2 CFG桩复合地基技术原理与施工工艺
2.1 技术原理
CFG桩,即水泥粉煤灰碎石桩,由桩体、桩间土、褥垫层构成复合地基(见图1),其充分发挥桩间土承载性能,地基处理效果好;通过粉煤灰的应用变废为宝,不仅环保,还可降低工程成本。
2.2 施工工艺
CFG桩复合地基主要成桩工艺有振动沉管、长螺旋钻孔灌注等,可较好地适应不同地层,如回填土、粉土、砂土等土层皆可处理。CFG桩复合地基施工流程如图2所示。
3 实例分析
3.1 工程概况
该项目为高层住宅小区,多栋住宅楼层数不等,包括18,24,26,30层,本文以1栋18层住宅楼地基工程展开详细分析。该项目总建筑面积为0.97万m2,场地土类别为Ⅲ类。根据岩土勘察显示,该项目场地土以黏性土、粉土、砂土、卵石土为主(见表1),天然地基承载力不满足设计要求。
3.2 地基方案比选
该项目岩土勘察报告建议采用2种基础方案:方案1为CFG桩复合地基+筏板基础;方案2为预应力混凝土管桩+承台梁基础。
试算结果显示,方案1,2均可满足地基承载力,具体比较分析如下。
3.2.1 施工可行性
该项目基础埋深大,预应力混凝土管桩对平面定位要求高,施工难度较大;基槽开挖后施工,由于地下水水位埋深浅,降水费用增加。据调查,场地存在卵石,给管桩施工带来困难,且影响工期。采用CFG桩复合地基技术,桩体满堂布置,对桩平面定位要求较低,拟采用长螺旋钻孔管内泵压灌注工艺,可较好地穿透砂层、卵石层。
经综合分析后,初步确定采用方案1。
3.2.2 施工经济性
该项目地基处理方案设计参数如表2所示。根据计算显示,方案1,2基础造价分别为109.2万元和147.7万元,方案1在经济性方面更具优势。
3.3 CFG桩复合地基施工技术要点
该项目提前绘制CFG桩布置图并布置场地,满足钻机行驶需要。
3.3.1 施工要点
1)材料准备该项目按设计要求开展C25混凝土配合比试验,坍落度为(180±30)mm。
2)钻进成孔钻机稳定就位,钻头与桩位点垂直对正;启动长螺旋钻机,钻进速度为1.5~2.5m/min,施工中桩长允许偏差不大于10cm;成孔后使用HBT80型地泵输送混凝土,浇筑量为30m3/h,拔管速度为1.2~1.5m/min,匀速提钻;钻机提升出桩孔后,及时清理孔口;本项目超灌高度为2m,充盈系数大于1.10,成桩后妥善保护桩头;桩顶标高5~10cm处截桩,凿除浮浆。
3)褥垫层施工垫层与复合地基间铺设200mm厚褥垫层,虚铺中砂,以平板振捣器振至设计标高。
3.3.2 问题桩处理
该项目CFG桩施工28d后进行桩身完整性检测,少数出现Ⅲ类桩,极个别出现Ⅳ类桩,据分析,主要是受侧压力影响所致。
1)Ⅳ类桩处理Ⅳ类桩多数出现部位较浅,桩顶标高以下2m内,对此决定采用人工开挖的方法,判断桩身问题严重程度,对于断桩、桩身破坏严重的情况进行接桩处理。
2)Ⅲ类桩处理Ⅲ类桩问题主要在桩端范围、桩身中部,主要是由于拔管较快导致混凝土密实度不达标、局部缩径,对问题桩进行复合地基承载力载荷试验:(1)针对桩身中部问题,检测结果满足要求不处理;承载力偏小,基桩四周1倍桩中心距外扩1 000mm内筏板加深300mm、增设钢筋;(2)针对桩端部位问题,随机检测显示均满足承载力要求,可不进行处理。
3.4 施工效果
该项目通过CFG桩复合地基技术的应用,有效控制了地基变形,平均沉降值小于30mm,满足工程建设需要。
4 结语
在高层建筑众多复合地基类型中,CFG桩凭借施工便捷、速度快、成本低等诸多优势得到广泛应用。在CFG桩复合地基技术应用中,需根据项目实际情况合理确定施工方案,规范落实每道工序,做好相关检测检验工作,及时发现、处理问题桩,将地基变形控制在设计要求范围内,为后续作业奠定坚实的基础。
[2]徐变.CFG桩复合地基检测常见问题与改进方法研究[J].城市住宅,2020,27(2):138-139.
[3]张延记.CFG桩地基处理施工技术分析[J].中国设备工程,2020(11):204-205.
[4]董黛.CFG桩复合地基工作特性及承载力确定[J].河南建材,2020(4):43.