高層建筑灰土擠密樁+CFG復合地基在濕陷性黃土場地的應用

范帥朋 崔喆林

【摘要】隨著社會的發展和城市化進程的加快，土地資源緊張的矛盾日益突出，為了有效地利用土地資源，高層建筑的發展迅速，對樁基礎的要求也越來越高，尤其是在具有濕陷性的黃土場地，合理選擇樁基礎直接關系到工程質量及經濟效益。本文根據工程實際灰土擠密樁+CFG復合地基在濕陷性黃土場地的應用情況，對灰土擠密樁+CFG復合地基的施工工藝、施工要點及質量控制措施進行闡述，希望能為類似項目提供可參考的案例。

【關鍵詞】高層建筑;灰土擠密樁+CFG復合地基;濕陷性黃土

1、工程概況

1.1項目概況

擬建工程位于某市中原區通達路以南服裝三街以東，包括11棟23～33F住宅及通體1F地下車庫（局部2F地下車庫），本地塊基坑大致呈梯形，東西長約272m，南北寬約212m。

1.2工程地質

場地地貌單元為黃河沖積二級階地。根據勘察報告，地表高差約為2.1m，場地內的地質情況自上向下簡述如下：

第1-1層：雜填土，雜色，松散，稍濕，不均勻，含建筑垃圾，以粉土為主。該層僅分布在場地西南端;

第1層：粉土，褐黃色，稍濕，中密，搖振反應中等，局部層底夾薄層粉砂、粉質黏土;

第2層：粉土，褐黃色，稍濕，中密，偶見小粒徑姜石;

第3層：粉土，黃褐色，稍濕，稍密～中密，黏粒含量高，含有少量鈣質結核，含量約占2～5%;

第4層：粉土：黃褐色，稍濕，中密，黏粒含量高，含鐵質錳質氧化物、白色鈣質條紋，含有少量鈣質結核;

第5層：粉土，褐黃色，稍濕，中密，黏粒含量高，含鐵質錳質氧化物，偶見少量鈣質結核，局部夾薄層粉質黏土 。

第6層：粉土，棕黃色、黃褐色，稍濕，中密，黏粒含量高，含灰斑、鐵錳質黑斑，有針孔，含少量鈣質結核，含量約占1～5%，粒徑φ=0.2～3.0cm。局部夾薄層粉質黏土;

第7層：粉土，棕黃色、黃褐色，稍濕，中密，黏粒含量高，含灰斑、鐵錳質黑斑，有針孔，含少量鈣質結核，含量約占1～5%，粒徑φ=0.2～3.0cm。局部夾薄層粉質黏土。

根據地勘報告，在實際壓力下（500KPa、600KPa），基底下②～⑤層粉土具濕陷性，基底下土層濕陷系數最大值為0.025，濕陷量為1.5～115.25mm，濕陷土層厚度最大值為6.02m，最大深度為14.5m。11個探井中有4個探井的濕陷量小于50mm，其余7個大于50mm。自重濕陷系數均小于0.015，自重濕陷量為0mm。結合區域資料，判定本場地為Ⅰ級（輕微）非自重濕陷性場地，高壓下濕陷土層為②、③、④、⑤層。

1.3水文地質條件

勘察期間，付莊02地塊實測穩定水位位于32.16～33.55m之間，絕對標高為90.35～91.64m;水位年變化幅度約為2.0m。

1.4設計概況

本場地為Ⅰ級（輕微）非自重濕陷性場地，高壓下濕陷土層為②、③、④、⑤層。根據《濕陷性黃土地區建筑規范》6.1.1條第1款、6.1.3條[1]，結合本場地地質條件，可采用灰土擠密樁方案，采用振動沉管成孔后，樁端進入非濕陷土層，將其中的濕陷性土置換為灰土，并對灰土進行夯實，以達到擠密周圍濕陷性土體、降低濕陷系數、消除濕陷性的目的[2]，然后進行CFG樁施工，最終使地基承載力滿足上部荷載要求。

1.4.1 灰土擠密樁

（1） 樁間距均為1.2m（正方形布置），有效樁長≥14.0m，鉆孔直徑d=400mm（沉管成孔，成孔夯實后直徑d≥500mm），消除地基土全部濕陷性[3];

（2） 處理范圍：超出主樓筏板邊緣的寬度，每邊不應小于7.0m。

（3） 場地內的雜填土、坑、墓、穴等不利因素，可將其全部清除后用素土分層夯填，每層虛填厚度不大于250mm，壓實系數≥0.97，且每層土夯實后均需環切取樣檢測壓實系數，滿足要求后方可進行下層回填，直至基底設計標高，回填完成后再按設計施工，灰土擠密樁和CFG樁，最后施工基礎筏板。

（4） 灰土的配合比采用2：8（體積比），含水量應控制在最優含量±2%以內，石灰應為熟石灰。

（5） 填料前孔底必須夯實，孔內填料應分層回填夯實，填料的平均壓實系數不應低于0.97，其中最小壓實系數不應低于0.93。

（6） 素土擠密樁頂均鋪設500mm厚灰土褥墊層。墊層材料采用2：8灰土分層夯填，其壓實系數≥0.95。

（7） 樁孔質量檢驗應在成孔后及時進行，所有樁孔均需檢驗并做出記錄，檢驗合格或經處理后方可進行夯填施工。隨機抽樣檢測夯后樁長范圍內填料的平均壓實系數λc，抽檢數量不應小于總樁數的1%，且不少于9根。應抽檢處理深度內樁間土的平均擠密系數ηc，檢測探井不應少于總樁數的0.3%，且不得少于3個。應進行現場浸水靜載荷試驗，試驗方法應符合《濕陷性黃土地區建筑規范》GB50025-2004的規定[1]。承載力檢驗應在成樁后14d～28d進行，檢測數量不應少于總樁數的1%，復合地基靜載荷試驗不少于3點[4]。

（8） 素土擠密樁處理后，經檢驗復合地基承載力特征值為：fspk=200kpa，并通過現場浸水靜荷載試驗證明已消除黃土濕陷性。

1.4.2 CFG樁復合地基

（1） 本工程采用水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）加固處理地基，樁徑400，設計樁長17000mm，樁數672根。

（2） 樁身強度等級為C25。單樁承載力特征值為700kN，復合地基承載力特征值不小于545kPa。

（3） 樁頂鋪填200厚級配3：7砂石褥墊層，砂石最大粒徑不大于30mm，夯填度不大于0.9，褥墊層每邊伸出基礎邊緣不小于300mm。

（4） 施工樁頂標高應高出設計標高不少于0.5m，且必須保證暴露的樁頂混凝土達到強度設計值。

（5） 承載力檢驗宜在施工結束28d后進行，其樁身強度應滿足試驗荷載條件;復合地基靜載試驗和單樁靜載試驗的數量不應少于總樁數的1.0%，且每個單體工程的復合地基靜載試驗和單樁靜載試驗的試驗數量各不應少于3點。采用低應變法檢測樁身的完整性，抽檢數量為總樁數的20%，且應滿足《建筑地基處理技術規范》要求[4]。

2、施工工藝

2.1 ?工藝特點

2.1.1 利用CFG樁與灰土擠密樁結合，灰土擠密樁處理黃土的濕陷性，同時利用CFG樁提高了地基承載力，既能解決黃土場地的濕陷性問題，又能保證基礎的承載力。

2.1.2 灰土擠密樁+CFG樁施工工藝簡單，材料來源廣泛，整體造價低。

2.2 ?工藝流程

2.2.1灰土擠密樁及CFG樁基施工前，要進行成樁試驗，用于指導大面積施工。

2.2.2工程樁施工工藝流程如下：

2.3 ?操作要點

2.3.1 原地面處理

對施工范圍內的原地面進行清表處理，開挖至路基填土標高部位，地表清理要做到無草皮、樹根等雜物，且無積水。

2.3.2 樁位測量放樣

根據確定各個樁位的位置及關系，采用全站儀測量放線，定出控制軸線，打樁場地邊線并標識。

2.3.3 設備就位

樁機就位，使沉管尖對準樁位，調整擴樁機架，保持樁管垂直，用線錘吊線復核垂直度，偏差不大于1.0%。

2.3.4 灰土擠密樁成孔

根據定位孔位，采用鉆機下鉆，灰土擠密樁要穿透濕陷性黃土，可根據錘擊樁尖帶出的顆粒進行判斷，以現場實際土樣判斷為主，設計樁長判斷為輔。成孔后要及時對樁孔進行檢查驗收。檢查的內容有：樁徑、孔深、垂直度、有無縮徑、塌孔、回淤等現象。如遇塌孔或縮徑現象，則采用回填灰土復打處理。

填樁孔用的土料和石灰應符合下列要求：

（1）土料：樁身灰土用料采用就地挖取的粉質粘土，嚴禁用鹽漬、膨脹土、凍土、有機質含量大于5%的不良土料及粗顆粒（砂、石）的透水性材料作填料，并根據土的情況采取過篩進行篩分或進行機械粉碎等方式進行處理，保證土的粒徑不超過15mm，土性及有機質含量應符合規范要求。

（2）石灰：按設計要求，運抵現場的石灰需經見證取樣合格后方可投入使用。在使用前1～2d進行消解并過篩，其顆粒不得大于5mm，消石灰的質量應合格，有效Cao+Mgo含量不得低于60%。

（3）灰土混合料的拌制：灰土的體積配合比為3：7（2：8），采用機械拌合，素土采用粉質粘土，嚴禁采用耕種土、雜填土、淤泥質土，同時土料中不得夾有磚塊、瓦礫、生活垃圾等，填土含水量應接近最優含水量，含水量由擊實試驗確定。每天施工前核定土的含水率是否為合理值，以保證拌合后灰土的含水率接近最佳含水量。根據回填要求隨拌隨用，已拌成灰土不得隔夜使用;被雨淋濕、浸泡的灰土嚴禁使用，按作廢處理。下雨期間不進行灰土拌制。

2.3.5 樁體分層夯填

成孔后及時夯填，在向孔內填料前先夯實孔底?；彝练謱舆M行回填夯實，逐層定量向樁孔內下料，采用夯實機和吊錘分層夯實。夯填施工前應進行夯填試驗，以確定每次合理的填料量、夯擊次數、落距等，灰土夯填采用連續施工，每個孔樁一次性分層回填夯實，不得間隔停頓或隔日施工。

2.3.6 灰土擠密樁成樁質量檢測

灰土擠密樁施工結束7～14天后，樁身質量進行檢查。在樁心附近采用鉆機取樣，每2m采用試樣測定干密度。

2.3.7 CFG樁孔位放樣

對已施工的灰土擠密樁場地清理平整，按樁位點設計布置圖放樣布點。以1#樓為例，灰土擠密樁與CFG樁位置關系如下圖（灰土擠密樁、CFG樁間距均為1.2m，灰土擠密樁處理范圍超出主樓筏板邊緣不小于7m）：

2.3.8 CFG樁成孔

使鉆機就位，保證鉆桿垂直度，偏差不大于5cm，垂直度控制在1%之內。關閉鉆頭閥門，移動鉆桿至鉆頭觸及地面。啟動先慢后快鉆進，減少鉆桿晃動。

2.3.9 提管灌注混凝土

鉆孔完畢滿足入巖要求后進行灌注，混合料的泵送量應與拔管速度相匹配。成樁過程須連續進行，施工樁頂標高高于設計高程50cm，確保有效保護狀體。拌合料的原材料需進行進廠檢驗，合格后方可進行拌和。

2.3.10 CFG樁基檢測

28天成樁之后進行樁頭切割，切割前做好樁頭抄平準備，之后使用切割機對樁帽進行切割，切割面平整順滑，樁身高程控制更精確。因實際樁頂標高比設計標高+0.5m，在清除樁間土時使用小挖機配合人工進行清理，施工時嚴禁使用大型、重型機械進入，避免出現因機械碾壓造成斷樁現象。

采用低應變法對樁身完整性進行檢測，確定樁身完整長度滿足設計要求后采用堆載法檢測樁身承載力。

2.3.11 復合地基承載力檢測

樁基全部施工完畢后，選取樁周圍的地質情況，對處理后的復合地基承載力進行檢測，以滿足設計要求。

2.3.12 褥墊層施工

褥墊層為大面積砂石墊層，20cm厚3：7砂石褥墊層，要求砂石最大粒徑不得大于3cm，夯填度不大于0.9，無需進行分層鋪筑，直接虛鋪約230mm厚的碎石墊層（200/0.9=222mm，取230mm），褥墊層每邊延伸出基礎邊緣不小于300mm。

3、質量控制

3.1質量保證措施

3.1.1 嚴格執行國家標準、規范、規程。

3.1.2 嚴格進行圖紙會審，領會設計意圖，抓好技術操作質量標準，制定關鍵部位的施工方法并編寫技術交底記錄。以技術指導工作，從而保證工程質量。

3.1.3 嚴格掌握好樁長、樁端持力層、樁徑和樁體砼強度的控制，實行科學管理，認真執行操作程序。

3.2質量控制標準

3.2.1 本工程將嚴格按照《建筑樁基技術規范》JGJ94-2008、《建筑地基處理技術規范》JGJ79-2012、《建筑樁基檢測技術規范》JGJ106-2014、《建筑地基工程施工質量驗收標準》GB50202-2018、《建筑工程施工質量驗收統一標準》GB50300-2013、《濕陷性黃土地區建筑規范》GB50025-2004等國家現行規范、標準進行施工驗收。

3.2.2 灰土體積比為3：7（2：8），灰土拌和時要滿足設計要求，商品水泥粉煤灰碎石配合比應符合設計要求。加強對原材料的質量控制，不合格品嚴禁使用，做好灰土攪拌及存儲工作。

3.2.3 施工中應檢查樁身商品混合料的配合比、坍落度和提拔鉆桿速度、成孔深度、商品混合料灌入量等。

3.2.4 施工結束后，應對樁頂標高、樁位、樁體質量、地基承載力的質量做檢查。

3.2.5 灰土擠密樁、CFG樁復合地基的質量檢驗標準應符合下表的規定。

3.2.6 施工前，技術員對各施工工序人員進行技術交底，施工過程中，每天按照施工樁數對以上的施工技術要求指標進行抽檢，確保施工質量滿足設計和施工規范要求。施工結束后，做好質量檢驗及工程質量評定。

結論：

通過灰土擠密樁+CFG復合地基在濕陷性黃土場地的應用，可以發現與較常見的混凝土樁基相比，具有施工速度快、質量易控制、成本造價低的特點，具備較好的經濟和社會效益。另外本文通過灰土擠密樁+CFG復合地基施工工藝介紹，為今后類似的工程提供了可供借鑒的經驗。

參考文獻：

[1]濕陷性黃土地區建筑規范（GB50025-2004）[M].中國建筑工業出版社.

[2]張志新.灰土擠密樁+CFG樁處理濕陷性的體會[J].科技情報開發與經濟.2009.11期.

[3]藤延京.建筑地基處理技術規范（JGJ79-2012）[M].中國建筑工業出版社.

[4]建筑基樁檢測技術規范（JGJ106-2014）[M].中國建筑工業出版社.