李 娟

(中國中元國際工程公司，北京 100089)

CFG樁(水泥粉煤灰碎石樁)復(fù)合地基是由水泥、粉煤灰及碎石，按照一定比例加水拌和，制成一種高粘性強(qiáng)度的樁體、樁端土和墊層共同工作的復(fù)合地基，是一種較新的地基處理技術(shù)。CFG樁復(fù)合地基通過褥墊層與基礎(chǔ)連接，無論樁端落在一般土層還是堅(jiān)硬土層，均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強(qiáng)度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應(yīng)力比樁間土表面應(yīng)力大。樁可將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應(yīng)減少了樁間土承擔(dān)的荷載。這樣，由于樁的作用使復(fù)合地基承載力提高，變形減小，再加上CFG樁不配筋，樁體利用工業(yè)廢料粉煤灰作為摻合料，大大降低了工程造價(jià)。因此該技術(shù)在北方地區(qū)的高層建筑地基處理中得到廣泛應(yīng)用。

1 工程概況

本工程為陜西省某醫(yī)院的住院樓工程，位于陜西省西安市，該建筑總建筑面積為77 260 m2，地下2層，地上20層(含設(shè)備層)，局部機(jī)房層凸出屋面。其中地下部分面積10 600 m2，主要建筑功能為車庫、設(shè)備用房、藥庫、藥房，地下2層局部為人防地下室，平時(shí)為車庫，戰(zhàn)時(shí)為甲類二等人員掩蔽部，抗力級(jí)別為核6級(jí)和常6級(jí);地上面積66 660 m2，主要建筑功能為檢驗(yàn)科、病理科、中心供應(yīng)、血庫、手術(shù)部及科室病房。標(biāo)準(zhǔn)層平面尺寸為115.40 m×37.20 m，基本柱網(wǎng)尺寸為7.6 m×7.5 m，7.6 m×7.2 m。建筑總高度為81.80 m。效果圖如圖1所示。平面圖及立面收進(jìn)情況如圖2所示。

2 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

2.1 地質(zhì)資料

本工程擬建場地位于西安市黃雁村十字西南角，場地地形平坦。地貌單元屬皂河Ⅱ級(jí)階地。根據(jù)該場地詳細(xì)的巖土工程勘察報(bào)告，場地地層自上而下主要由人工填土、第四紀(jì)全新世沖洪積黃土狀、晚更新世風(fēng)積黃土、殘積古土壤及中更新世沖積粉質(zhì)粘土、砂土組成。根據(jù)其成因、時(shí)代、顆粒組成及物理力學(xué)性質(zhì)，將勘探深度范圍內(nèi)的地層分為11個(gè)工程地質(zhì)單元層，見表1。

表1 工程地質(zhì)各單元層力學(xué)指標(biāo)

場地地下水屬空隙潛水類型，場區(qū)地下水對混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性;場地地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性;在干濕交替條件下，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性。

根據(jù)地勘資料分析結(jié)果，場地內(nèi)分布的②層黃土狀土具有濕陷性，擬建場地為非自重濕陷性黃土場地。由于本工程基礎(chǔ)埋深約為12.00 m，②層黃土狀土已全部挖除，其他土層自重濕陷系數(shù)均小于0.015，設(shè)計(jì)時(shí)按一般地區(qū)的規(guī)定設(shè)計(jì)。

2.2 地基基礎(chǔ)方案

本工程基礎(chǔ)埋深約為12 m，基底持力層為④層古土壤，該層土地基承載力特征值約為160 kPa，經(jīng)修正后地基承載力約為376 kPa，可以滿足純地下室部分的地基承載力要求，故純地下部分?jǐn)M采用天然地基方案;但該承載力不能滿足高層部分地基承載力要求，而且高層與純地下室部分基礎(chǔ)差異沉降較大，若采用天然地基，則差異變形不滿足規(guī)范要求。因此高層部分須采用適宜的方法對其進(jìn)行處理，保證地基承載力和沉降差同時(shí)滿足規(guī)范要求。

根據(jù)地勘報(bào)告，地基土⑥層粉質(zhì)粘土層及以下的各層地基土均為良好的CFG樁持力層?？紤]到擬建物的重要性，各方案的施工條件、技術(shù)保證等，且針對本工程高層部分與純地下室部分連為一體，兩者之間的差異沉降問題較為突出的特點(diǎn)，結(jié)合場區(qū)土層特性，高層部分采用水泥粉煤灰碎石樁(CFG)地基處理方案，并以⑥層粉質(zhì)粘土層作為樁端持力層。

CFG樁徑為400 mm，樁長為12.0 m，且樁進(jìn)入⑥層粉質(zhì)粘土層不小于1.2 m。單樁承載力特征值為620 kN，樁體抗壓強(qiáng)度大于20 MPa。同時(shí)，地基處理要求CFG樁間距1.2 m×1.2 m處理后的復(fù)合地基承載力特征值不小于540 kPa;樁CFG間距1.4 m×1.4 m處理后的復(fù)合地基承載力特征值為430 kPa。

CFG樁布置如圖3所示。

總樁數(shù)為2 317根，面積置換率為6.99%。

樁頂面鋪設(shè)200厚褥墊層，材料選用中砂、粗砂、級(jí)配砂石或碎石，最大粒徑不大于30 mm。

復(fù)合地基設(shè)計(jì)中，基礎(chǔ)與樁和樁間土之間設(shè)置一定厚度散體粒狀材料組成的褥墊層?；A(chǔ)下是否設(shè)置褥墊層，對復(fù)合地基受力影響很大。若不設(shè)置褥墊層，復(fù)合地基承載特性與樁基礎(chǔ)相似，樁間土承載能力難以發(fā)揮，不能成為復(fù)合地基?；A(chǔ)下設(shè)置褥墊層，對于調(diào)整樁土相對變形，保證樁土共同工作是極為有效的。

基礎(chǔ)形式采用平板筏基，高層部分基礎(chǔ)底板厚1 400 mm，剪力墻井筒處考慮上部荷載較大，按沖切控制取1 800 mm;純地下室部分考慮抗浮設(shè)計(jì)的因素，底板厚700 mm。

本工程采取CFG樁地基處理方案后，采用中國建筑科學(xué)研究院PKPM CAD工程部編制的結(jié)構(gòu)分析程序《多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件JCCAD》中的樁筏有限元計(jì)算的高層部分絕對沉降量很小(最大沉降約為48 mm)，高層部分與純地下室部分的沉降差較小(最大沉降差為40 mm，傾斜為40/126 900=0.000 3＜0.002 5)，滿足規(guī)范要求。

3 結(jié)語

1)由于CFG樁中摻入少量的粉煤灰，不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載力，具有地基承載力高、變形小、穩(wěn)定快、施工簡單易行，機(jī)械化程度高，施工速度快，地質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，不受季節(jié)影響，經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點(diǎn)。

2)以實(shí)際工程為例通過計(jì)算證明，采用CFG復(fù)合地基，承載力得到大幅度的提高，地基變形得以很大程度的降低。

[1]李偉玲，李長得.淺談CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010(8):16-18.

[2]JGJ 79-2002，J 220-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3]GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].