高层住宅建筑CFG桩复合地基设计

【摘要】CFG桩复合地基设计在高层住宅建筑设计大量运用成功，切实可行，并在一定的地质条件下，经济性优于灌注桩以及其他基础形式。结合本人的工程设计实例，对比了几种基础方案的经济性，分析了设计难点，对类似工程复合地基设计提供参考

【关键词】高层住宅建筑；CFG桩；复合地基设计

高层建筑是当前城市建筑行业发展的主要趋势，高层建筑不仅可以将人们对建筑的需求满足，而且可以缓解城市当前存在的土地资源紧张问题，避免土地资源浪费情况出现。对于地基基础设计要给予更多重视，地基基础设计是整个建筑工程设计的前提保障，只有保证地基基础设计科学性与合理性，才能为后续施工的落实打下良好基础，并确保建筑安全性与稳定性。高层建筑荷载大，天然地基承载力和变形一般情况下不能满足设计要求。CFG桩复合地基充分利用原土和高强置换体共同作用和相对较低的成本，得到良好的工程效果和经济利益。结合笔者设计实例，对比几种基础方案的经济性，优选CFG桩复核地基方案，以期对类似项目做参考。

1工程概况

柳州市某小区位于柳州市柳北区下白沙东至柳江，南至胜利路，西至白沙路，北临规划道路，根据容积率和规划要求，建筑层数1#楼、2#楼为17层，3#楼27层，4#楼25层，5#楼24层，两层地下室，总建筑面积72384.42m2。以27层的3#楼为例，介绍CFG桩在本工程中的应用。3#楼工程概况如下：27F,地下2F,檐口高度87.5，建筑面积11623.m2，抗震设防烈度6度，设计地震基本加速度值0.05g,设计地震分组第二组，场地类别Ⅱ类，基本风压0.3KPa(5050年一遇)，抗浮水位86.00米，±0.000对应的海拔高度91.300米。

根据现场钻探揭露情况，结合室内试验及原位测试成果，场地上覆土层为第四系全新统人工填土层（Q4ml）、第四系冲积层（Qal），下伏基岩为石炭系中统大塘组灰质白云岩（C2d）），

第四系与石炭系地层呈角度不整合接触。场地内各岩土层的岩（土）性特征及分布情况自上而下分述如下：

桩基设计岩土参数建议值

长螺旋钻孔灌注成钻（冲）孔灌注桩 预应力管桩 桩 （CFG桩） 地层名称 及编号 极限侧阻力标准值 极限端阻力标准值 极限侧阻力标准值 极限端阻力标准值 极限侧阻力标准值 极限端阻力标准值 qsik（kPa） qpk（kPa） qsik（kPa） qpk（kPa） qsik（kPa） qpk（kPa） 杂填土①层 20 / 22 / 20 / 硬塑状粉质黏土②层 85 / 70 / 80 / 可塑状粉质黏土③层 70 / 40 / 60 / 松散状卵石④层 ） （70/ （100） / （400） 1000 强风化灰质白云岩⑤层 140 / 160 2000 / 2000 中风化灰质白云岩⑥层 200 7000 200 3000 / 3000 2基础方案确定

根据岩土勘察报告，基础落在硬塑状粉质黏土②层，若采用天然地基，地基承载力满足不了要求，报告建议采用预应力管桩+筏板基础，旋挖成孔或冲孔灌注桩，CFG复核桩基+筏板基础三种方案，经过试算，三种方案均可行，下面从基础经济性和施工难易程度，优选一个相对合理的基础方案。

（1）桩基方案经济性比较 桩基成本见下表

桩身成本 类型 （万元） 本 筏板成板 承台+防水合计 （万元） （万元 ） （万元） CFG桩 34.45 126 160.45 预应力管桩 50.49 126 176.49 灌注桩 141 50 191 （2）桩基方案施工难易比较

场地内分布的松散状卵石③层局部厚度较大，预应力混凝土管桩静压穿越相对较困难；场地中风化灰质白云岩上大部分分布有薄层强风化灰质白云岩，预应力混凝土管桩静压难以穿越达到中风化灰质白云岩；采用钻（冲）孔灌注桩或旋挖成孔灌注桩施工工艺时可将其穿越，除此以外，其余地段不存在穿越困难的地层，亦不存在地下障碍物，可确保桩端置于中风化灰质白云岩上，当采用旋挖成孔灌注桩施工工艺时，地下水对桩基施工有一定影响，桩

基施工时易造成桩侧卵石层垮塌，应采用泥浆护壁及护筒工艺等，CFG桩复合地基通过改变桩长、桩距、褥垫层厚度和桩体配合比，可使承载力提高，沉降稳定快、沉降变形减少，处理后的复合地基的承载力与原地基承载力相比，可提高2-3倍。与其他桩基相比，由于CFG桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力，工程造价一般为桩基的1/3—1/2，若采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩，不需泥浆护壁，则有噪音小污染小、施工速度快、质量容易控制等优点，经济效益和社会效益十分显著。

综合经济性以及施工难易程度，采用CFG桩+筏板基础经济效益优于其它方案，且施工也较其它两种方案容易，本工程最终采用此方案。

3CFG桩设计

3.1本工程要求采用CFG桩处理后的复合地基承载力特征值fspk不小于445 Kpa。

3.2确定单桩竖向承载力特征值Ra

桩径600mm，设计桩顶绝对标高82.700m要求最小桩长≥10m，从设计桩顶起算，穿越土层有硬塑状粉质黏土②层、可塑状粉质黏土③层、松散状卵石④层、强风化灰质白云岩⑤层。

根据地质资料，取最不利点ZK35计算：硬塑状粉质黏土②层厚度大约为2.8m；可塑状粉质黏土③层厚度大约为3.6m；松散状卵石④层厚度大约为0.9m，此孔若要达到10m桩长，需进入中风化灰质白云岩层中

Ra=up∑qsiLi+ apqpAp

=2x3.14x0.3x（40x2.8+30x3.6+20x0.9）+1.0x1500x3.14x0.32 =448.3+423.9=872.2KN，取850KM 3.3确定复合地基承载力特征值fspk

桩间距取1.8米，m＝(d/de)2=[0.6/(1.05*1.8)]2=0.1008 fspk =λm (Ra / Ap)＋β（1－m）fsk

=0.9x0.1008x(850/0.2826)+0.9x(1-0.1008)x220

=450.86 Kpa，取450Kpa fspk复合地基承载力特征值；

λ单桩承载力发挥系数取0.9（7.1.5条文说明167页；65页7.7.2-6）； β为桩间土承载力发挥系数取0.9（7.1.5条文说明167页；65页7.7.2-6）； Ra单桩竖向承载力特征值为850KN； Ap桩端面积为π（D/2）2＝0.2826；

3.4确定复合地基增强体桩身强度

fcu≥(4λRa / Ap)[1+rm(d-0.5)/fspa]=10658KN/m2 CFG桩桩身混合料抗压强度25MPa，采用C25

4 CFG桩验收

当CFG桩体达到设计强度后，按《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2012)第7.7.4条的规范要求，须随机抽测做复合地基静载试验及单桩静载荷试验，检测复合地基及单桩竖向承载力特征值，确保实际承载力符合设计要求；并随机抽测不少于总桩数10%的桩做低应变动力试验，以检验桩身的强度及完整性。

本工程以上检测均满足规范要求。主体结构施工完毕后，沉降观测结果显示累计沉降量最小的点的沉降量为3.08mm,沉降速率小于0.010mm/d，累计沉降量最大的点的沉降量为4.94mm,沉降速率小于0.013mm/d，地基变形也得到很好的控制。

5.结束语

综上所述，CFG桩复合地基具有可靠的技术技能和经济效果，在高层和超高层地基处理中具有广阔的推广价值和应用前景。在高层住宅建筑设计中，设计人员要做好CFG桩复合地基设计工作，在设计之前能够做好施工现场勘查工作，并收集不同现场资料，保证对现场各个方面内容都有正确认识，在此基础上，开展

设计工作，并制定相应工作方案，推动各项工作的有序进行，确保建筑整体稳定性与安全性。

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