1、CFG桩复合地基在某某城市建设中的应用及经济性分析某某市建筑勘察设计院摘要商洛素有“八山一水一分田”之称，地形起伏大，岭谷相间，地势总体西北高、东南低，地处黄河、长江两大流域。近年，商洛的城市建设日新月异，高层、大跨度建筑栉次邻比。为了提高城市土地的利用率，商洛的城市建设多建设在河流冲积作用形成的“川地”（河谷中的平地）中。但是，“川地”中的地基土承载力较低，含水量较高、压缩性较大、土层性质复杂多变，不能满足工程建设要求，就需要对其进行处理。地基基础造价在工程建设中占到很大比例，对经济欠发达的商洛来说，合理、高效、低价的地基选型就很有必要。CFG桩：即水泥粉煤灰碎石桩，是由水泥、粉煤灰、碎石、
2、石屑和砂，加水拌和形成的高粘结强度桩。CFG桩复合地基：由CFG桩、桩间土和褥垫层共同作用构成，适用于处理粘性土、粉土、砂土、非欠固结人工填土等地基。由于其能充分发挥桩间土的承载能力且桩身不配筋并掺入工业废料粉煤灰代替部分水泥，因此能大幅降低工程造价，具有显著的经济效益和社会效益。同时还具有施工速度快、工期短、抗腐蚀和易控制等特点。关键词 ：复合地基，CFG桩复合地基，商洛城市建设，经济。一、工程及地质情况该建筑物，占地面积800m2、总建筑面积11809m2 ，为一幢地上十五层、地下一层的公寓楼。建筑高度为45.3米，为剪力墙结构。工程场地位于丹江河北岸，其地貌单元属I级阶地。场地主要地层为
3、冲洪积作用形成的第四纪沉积物，以粉质粘土和碎石类土为主，是地壳岩石经风化、地表水侵蚀等地质作用、搬运和堆积而成，其地层的结构、性质、厚度呈规律性分布。垂直方向，土质分层明显，承载力差异稍大；在水平方向上，各层层底标高大部分差异不大，坡度小于10%。但在该拟建场地西南部第层粉质黏土层底标高差异较大，且在其底部含有粉沙质黏土透镜体，故该拟建建筑物场地地基土为不均匀性地基土。根据地质勘察报告，场地内及附近无不良地质作用，地基稳定性较好，场地属于中硬土，场地类别为II类，抗震设防烈度为7度，抗震设防分类为丙类，该场地不考虑地基土的液化和震陷问题。场地环境类别为II类，通过对地下水的取样分析可知：地下水
4、对混凝土结构有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替下有微腐蚀性。(详见表1、表2)。表1场地各岩土层分布及力学指标统计表层序岩土名称厚度承载力特征值fak （原位试验取值，Kpa） 压缩模量 (Mpa)杂填土3.04.2粉质黏土5.79.51708.23圆砾0.82.117010透镜体含粉砂粉质黏土0.31.21154.20卵石局部未穿透33022强风化泥岩1.84.030035中风化泥岩未穿透50065说明：场地内分布的第层粉质黏土属中压缩性土，压缩模量ES=8.23Mpa，黏聚力C=19kpa，内摩擦角=21；第1层圆砾为松散状态，压缩模量ES=10Mpa；含粉砂粉质黏土透镜体属中
5、偏高压缩性土，压缩模量ES=4.20Mpa；第层卵石为稍密中密状态，压缩模量ES=22Mpa；第层强风化泥岩ES=35Mpa；第层中风化泥岩ES=65Mpa。表2地下水腐蚀性评价表评价 类别检测 项目含量评价范围腐蚀性综合结果混 凝 土 结 构SO42144.1294.25001500弱弱 Mg221.324.36.5无 侵蚀性 CO201.0无钢筋混凝土结构中的 钢筋ClSO42-175.2342.05001500弱弱二、基础方案选择及经济性分析1，天然地基方案当拟建公寓楼地下室埋深为-6.0m，基础若拟用筏形基础，基础直接持力层大部分为1层圆砾，但由于其厚度较小，下部为厚度较大的第层粉质黏
6、土，其承载力特征值fak均为170Kpa，按建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）第5.2.4式对第1层圆砾下部的第层粉质黏土进行深宽修正如下（取地勘报告中ZK05孔为例）：假设筏板基础宽21m则b=6.0m， d=5.7m =10KN/m3 m=15.4KN/m3 b=0.3 d=1.6fa =fak+b(b-3)+dm（d-0.5） =170+0.310(6-3)+1.615.4(5.7-0.5) =307KpaPk=320Kpa在上述计算条件下，第层粉质粘土进行深宽修正后天然地基强度不能满足要求，故拟建公寓楼天然地基方案不成立。2，钻孔灌注桩桩基方案A，桩基持力层的选择当拟建公
7、寓楼地下室埋深为-6.0m，由于该拟建建筑物基地压力较大，且场地基岩埋深较浅，故本工程也可采用钻孔灌注桩基础，场地内分布的第层卵石及以下地层工程性能较好，均可作为桩端持力层。B,桩的极限侧阻力和端阻力标准值根据地质勘查报告可知，以ZK07地层为例，采用钻孔灌注桩基础，桩长12m，桩径1.00m，现按照建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）中5.2.2、5.3.5条对单桩竖向承载力特征值Ra进行估算： K=2 得,C，桩数和桩身总长根据地质勘查报告知该工程占地面积S=800m2 ，根据工程经验fspk取320Kpa,经计算知桩数为121根，桩身总长1452米。具体布桩根据建筑物的结构特点和受力
8、状况进行。D，优缺点：该方案优点在于单桩承载力高且稳定，抗水平力强。缺点在于桩身质量不易控制，易产生缩径现象而导致钢筋笼保护层厚度不足，该方案施工周期长。3，人工复合地基方案（CFG桩）：A,布桩方案及桩身系数当拟建公寓楼地下室埋深为-6.0m，采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基对公寓楼进行地基加固，以提高该场地的地基承载力特征值。以ZK07处地层资料为例，设CFG桩按等边三角形进行布桩，桩长8.5m，桩径0.50m，桩间距2.00m。按照建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）中9.2.6、9.2.5条对CFG桩复合地基承载力特征值进行估算： m=0.057 得(工程经验取值)CF
9、G桩复合地基方案满足设计要求，复合地基方案成立，实际设计时应考虑满足地基变形的有关规定。同时桩顶和基础之间应设置褥垫层，本工程褥垫层取300mm，其材料为50%（瓜米石）+50%（中粗砂）。B,由桩顶应力确定桩体强度： 为桩体设计强度，取C25满足设计要求。C,桩数及桩身总长根据地质勘查报告知该工程占地面积S=800m2 ，经计算知桩数为232根，桩身总长1972米。D,优缺点该方案的优点在于施工效率高、施工周期短（按单根桩长8.5米计，单机一天可成桩约40根），成桩质量易保证，桩身不配筋抗腐蚀性强。4，经济性分析根据场地的岩土工程条件和建筑物的结构荷载特点，在安全可靠、施工便利的前提下，本着
10、经济适用的原则，选择桩基础和CFG桩复合地基基础方案进行经济性分析，以便选择最佳方案。表4 桩基础和CFG桩复合地基工程造价分析表基础方案钻孔灌注桩桩基CFG桩复合地基桩型1.00m0.50m设计桩数121根232根设计桩长12m8.5m总桩长1452m1972m桩体单价1228元/m（含成孔、泥浆制作、护壁、外运、清孔、钢筋笼制安、混凝土及砼灌注）510元/m （含打桩、砍桩、渣土外运、清孔混凝土及砼灌注等）桩基总价1783056元1005720元承台混凝土用量362m3480m3混凝土单方造价300元/方（C25）300元/方（C25）承台混凝土造价108600元144000元承台钢筋用量14.52吨19.25吨钢筋单价4500元/吨4500元/吨钢筋造价65340元86624元褥垫层造价24000元（按每100元/m3）基础总价1956996元1260344元按建筑面积折合价165.7元106.7元三、结论1，从设计计算和实际施工结果来看,CFG桩复合地基的强度和沉降均能达到规范和设计要求，说明CFG桩复合地基是一种科学的可用的地基处理方式。2，CFG桩复合地基桩身不配筋，可大幅降低工程造价，同时具有施工工期短、质量易控制的优点，经济、高效。3，CFG桩高效低价，节约大量钢材，在商洛的“川地”城建过程中应大力推广。
