论文发表：CFG桩在岩溶地区高层建筑复合地基工程实践__墨水学术,

所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:411

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　　CFG桩在岩溶地区高层建筑复合地基工程实践
　　杨千根
　　（广东有色工程勘察设计院广东深圳518026）
　　摘要：在岩溶地区，先对溶（土）洞填充处理，采用CFG桩复合地基、设置褥垫层，钢筋砼筏板基础，建18层的高层商住小区。其大规模的成功工程实践为类似的工程提供了良好的借鉴。
　　关键词：CFG桩复合地基溶（土）洞褥垫层筏板
　　1工程概况
　　某大型商住小区总建筑面积达百万平方米，由近百栋地上16－18层，地下1－2层，建筑高度55－60米的高层商住楼组成。建筑物基础为平板式钢筋砼筏板基础，地基为CFG桩复合地基，上部结构为框架剪力墙结构。
　　2场区地质情况及勘察
　　场区地层有耕植土层、中粗砂层、粉质粘土层，下卧基岩层为石灰岩层。中粗砂层在大部分孔中有揭露，层顶埋深3.00m－5.90m，平均3.84m；揭露厚度0.90m－6.60m，平均3.27m。粉质粘土层在各孔中均有揭露，含少量粉细砂、岩屑，间夹薄层粉土，可分可塑、硬塑、坚硬几个亚层；层顶埋深1.20m－10.50m,揭露厚度8.30m－33.50m。灰岩层，埋深12.0m－41.0m，裂隙发育。
　　该区属岩溶区域，初步勘察时已发现大量的溶洞、土洞，因此详勘阶段除按岩土工程勘察规范一般的要求外，针对场地特点提出了一些特定要求：
　　（1）探明场地成因、地形地貌特征、地层构造等。
　　（2）判明建筑场地内有无影响工程稳定性的不良地质现象，对地基的稳定性作出评价，并确定其位置、深度及范围。
　　（3）查明有无可液化土层，并对液化可能性作出评价，判明地基土类型和建筑场地类别，提供抗震设计的有关参数，评价场地与地基的地震效应。
　　（4）查明建筑场地的地层结构、均匀性，查明基础下软弱土层和坚硬土层的分布，以及各土层的物理力学指标。
　　（5）查明场地地下水类型、埋藏情况、渗透性、补给条件等水文地质情况，确定地下水最高水位。
　　（6）提出各层岩土的物理力学指标，各层岩土的承载力和变形计算参数，进行地基基础与上部结构共同作用分析，对基础工程施工中应注意的问题提出建议。
　　（7）提供桩基设计所需的岩土技术参数。
　　（8）对深基坑开挖应提供稳定计算和支护所需的岩土技术参数，并论证和评价基坑开挖、降水对建筑物本身及邻近建筑物的影响。
　　（9）支护工程应查明开挖范围及邻近地下水特征，各含水层和隔水层、层位埋深和分布，查明施工过程中水位变化对支护结构的影响，并提出采取的措施。
　　（10）充分利用物探、钻探方式法，查明拟建工程范围及影响地段的各种岩溶洞隙和土洞的位置、规模、埋深、洞穴堆填物性状和地下水特征。
　　（11）控制性钻孔要求钻至完整灰岩基岩内3.0m，一般性钻孔为1.5m，若钻至35m深仍未见微风化基岩可收钻。
　　经详勘，钻孔见洞率（溶洞加土洞）为50％左右，场地溶蚀现象显著，不良地质体普遍，属对建筑稳定性及抗震不利地段。
　　经钻孔揭露，溶（土）洞洞高不等，从数十厘米至数米（也可能钻孔位置非最高部位），部分土洞具有连通的可能性，溶洞连通的可能性更大。详勘阶段已出现范围达数十平方米、深度数十厘米的地表塌陷。初期的CFG桩施工甚至出现近百平方米、深达2米的地表塌陷，引发了桩机倾覆的严重施工事故（幸未伤人），机械修理费数万元。可见溶（土）洞的工程危害性。因此有必要在CFG桩施工前对浅层溶（土）洞进行加固处理，这也是确保建筑物安全的重要步骤。
　　3复合地基及基础设计
　　建筑物基础为平板式钢筋砼筏板基础（地下室底板），地基为CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）复合地基，桩截面直径为400mm，桩净长为15m，低于15m时以到基岩面为准。CFG桩身强度等级为C20，单桩竖向承载力特征值500KN，桩间距一般部位为2×2M，墙柱承台及核芯筒部位为1.4×1.4M。复合地基承载力特征值不小于300KPa。基#p#副标题#e#础筏板为C30S8钢筋砼，一般厚度为1000mm，核芯筒为1500mm，个别荷载较大柱位为1200mm。复合地基的褥垫层为200厚8－20mm粒径压铺碎石垫层（夯填度不大于0.90），碎石垫层面浇100厚C15素砼垫层。
　　4地基浅层溶（土）洞加固处理
　　溶（土）洞一般情况下短时间内其变化不明显，但当其受到附加应力影响时，空洞顶板及土体会产生崩塌扩展现象，最终会引致洞体顶板失稳陷落，危及建筑物的安全；在抽取地下水，导致地下水位下降(如邻近基坑施工)时，土洞也会崩塌陷落。本工程有许多CFG桩或穿过土洞或落在土洞顶上，土洞多为无充填或半充填状态；也有相当部分CFG桩是直接落在基岩上，而基岩又发育有许多溶洞，有的溶洞顶板薄（最薄的只有0.1m），且洞内无充填或半充填状态。为了保证工程的基础安全，对浅层溶洞顶板薄于1.5米及土洞，特别是墙柱底下部的溶洞和土洞进行压力灌浆加固充填处理。
　　溶（土）洞处理的目的旨在：
　　（1）堵塞溶(土)洞与外界的直接水力通道，防止水土流失；
　　（2）充填洞体内空隙，防止洞壁崩塌；
　　（3）加固洞内原充填的欠固结的软弱土体，防止软弱土体在受附加应力及自重影响下产生较大的固结沉降变形，从而使洞内原充填物与洞壁间产生过大的空隙。
　　利用钻探机钻孔，先根据洞内的充填情况，采用具针对性的侧向花管喷射注浆法加直接压力灌浆充填法组合工艺处理。即先在钻孔内把带有侧向喷嘴的注浆管下放至需处理的土洞或溶洞或预定位置后，用高压设备使纯浆液成为高压流从喷嘴中喷射出来，通过水泥化学浆的快速凝固作用，堵塞洞体与外用的透水通道，进一步迫使空洞得到充分的填充，待浆体凝固后，在溶洞中形成了一个强度较高的固结体，从而起到既置换、加固洞体软弱土体又充填空洞作用，又起到洞体上下板块承接作用，从而达到加固目的。
　　对于可能出现漏水现象的土洞或溶洞，或进行了注浆及充填处理，待浆体初凝及充填物沉积稳定后，洞体顶板底与注浆固结体顶面间出现脱空现象时，是需进行补浆处理的。对此类孔要再进行预埋管，采用静压注浆法在孔内注入高浓度水泥化学浆，使水泥化学浆在压力的驱使下扩散、渗透、挤压洞体内的软弱土体，充填空隙及岩体裂隙，并产生胶结堵封作用。
　　对于顶板埋藏整浅的土洞，则开挖出来直接灌沙或石粉，并加以密实处理。
　　现场质量控制要注意以下几点：
　　（1）灌浆及注浆过程必须注意观测旁边钻孔孔口冒水、冒浆情况，以此分析洞体的充填质量。当单孔水泥灌量达到5吨，但灌浆压力达不到300KPa时，暂停灌浆（为防止堵管，要进行适当的提管及洗管处理），约20分钟后再重新开始加大化学浆的掺入量灌浆。若为多孔灌浆，则跳孔进行。
　　（2）对有填充的溶（土）洞，采用水泥粉煤灰浆液，配合比为：水泥：水：粉煤灰＝1：1：0.6；对于无填充物的溶（土）洞，采用水泥粉煤灰砂浆和水泥粉煤灰浆相结合的工艺，配合比为：水泥：砂：粉煤灰：粘土：水＝1：3：2：0.4：2。
　　（3）做好工序质量验收，严格掌握各种配合比，认真做好施工记录。
　　（4）加固工作完成后，除抽蕊检测外，还应达到标贯击数不小于15击。要求以柱墙为中心的25平方米范围内应达到检测要求。
　　5CFG桩的施工要求
　　（1）工程CFG桩采用长螺旋钻孔、管内泵压砼成桩施工工艺。有效桩长一般为15米，属端承摩擦桩，桩端持力层为粉质粘土层，持力层的端阻特征值为1400KPa，桩端进入持力层内的深度为≥1.0米。
　　（2）CFG桩采用32.5普通硅酸墙水泥，粉煤灰采用二级以上干灰，石子粒径为10－30mm的级配碎石，砂采用中粗砂，砼塌落度160－200mm。
　　（3）长螺旋钻孔、管内泵压砼成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，砼泵送量应与拔管速度相配合，遇到饱和砂土、饱和粘性土或淤泥质#p#副标题#e#土层，不得停泵待料。
　　（4）施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5M。
　　（5）清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土，设计桩顶上2米内须采用0.4立方米以内小挖土机，0.3米内采用人工挖土，避免损坏桩身。
　　（6）桩顶和基础之间设置200厚的褥垫层，褥垫层采用静力压实。
　　（7）施工垂直度偏差不应大于1％，桩位偏差不应大于0.4倍桩径。
　　（8）CFG桩地基检验应在施工结束28d后进行，用低应变测桩及静载试验检测。复合地基做压板试验，试验时褥垫层的厚度150mm，褥垫层周围应有原状土约束。
　　6工程效果
　　该商位小区在岩溶地区，先进行溶（土）洞填充处理，CFG桩复合地基、设置褥垫层，钢筋砼筏板基础，对溶（土）洞进行有效的处理，已施工建成数十栋18层的高层建筑。从实施三年多的情况来看，效果良好，建筑物工后沉降可以控制在30mm之内，也未产生建筑物的不均匀沉降。陆续有数千住户入住两年，反映良好。