摘要：在舊城改造工程中的地基土為濕陷性黃土，采用CFG樁進行地基處理后，經檢測，證明采用此方法能有效消除地基土的濕陷性、提高了地基承載力。
　　關鍵詞：CFG樁，舊城改造，地基處理，應用
　　
　　一、工程及地質概況
　　太原鐵建小區（榆次）高層住宅樓工程，位于山西省晉中市榆次區迎賓街南側，屬于晉中市政府批準的舊城改造項目。該項目共5棟住宅樓，分別為1、5、6、7、8號樓，建筑面積90281m2,共756戶。其中1號樓為臨街商住樓，東西長為127.20m，南北寬15.30m。分為東樓和西樓，室外地面以上東樓19層、西樓15層，地下以下為1層地下室。
　　以下為該項目的地質資料：
　　根據工程勘察報告，其建筑場地地貌位于晉中盆地東北部邊緣地帶，次級地貌單元屬榆次貓兒嶺黃土層。
　　地基土從上至下分述如下：
　　第(1)層：素填土，具中等--高壓縮性，具濕陷性。該層層厚0.70—3.9m，層底標高791.80—794.84m。
　　第(2)層：濕陷性黃土，以黃土狀粉土為主、黃土狀粉質粘土為輔。該層層厚0.9—4.1m，層底標高789.40—791.40m。
　　第(3)層：粉土、粉質粘土。粉土：層厚1.10—4.10m，層底標高786.56—789.50m；粉質粘土：層厚1.4—2.70m，層底標高788.24—789.60m；
　　第(4)層：細中砂、粉土。細中砂：層厚0.9—4.70m，層底標高779.78—787.04m；粉土：層厚1.4—8.60m，層底標高779.87—786.43m；
　　第(5)層：粉土、粉質粘土互層。該層層厚2.30—5.90m，層底標高776.35—778.70m；
　　第(6)層：細中砂。該層層厚1.60—6.70m，層底標高770.24—775.61m；
　　第(7)層：粉質粘土、粉土互層。該層層厚1.70—17.30m，層底標高759.81—768.13m；
　　本場區場地土類型為中軟場地土，具有濕陷性，需要進行地基處理。結合地質勘查資料知，本工程的持力層位于第(3)層--粉土層，地基承載力特征值fak=110kPa，而設計要求：東樓復合地基承載力特征值要求達到320kPa，西樓復合地基承載力特征值要求達到270kPa，所以，實際地基承載力特征值不能滿足設計要求，需要進一步采取措施進行處理。
　　二、設計方案的比選
　　（一）、樁型的選擇
　　目前，樁的類型很多，所以，在選擇采用何種樁型時，要綜合考慮許多因素，如：
　　因受力的不同、工程地質條件的不同、施工工藝的不同、現場環境情況的不同、工程造價的差異、工期的不同等等，都直接影響樁型的選擇。
　　綜合考慮本工程的實際情況以及以上各方面因素的影響，最終在采用CFG樁復合地基方案和灌注樁基礎方案中進行最終的方案比選:
　　1、在受力方面：CFG樁利用其樁間土的作用，可以使地基的壓縮模量增大，復合地基沉降變形減小，且在樁徑、樁長相同的情況下，CFG樁復合地基每根樁所承擔的面積是灌注樁樁基礎的2倍以上。這就充分說明灌注樁樁基礎中樁間土的承載力得不到充分發揮，易造成浪費。
　　2、在施工工藝方面：CFG樁的施工灌注方便，施工效率高，因此工程質量容易控制。而灌注樁樁基礎，則這方面的優勢不明顯。
　　3、在工程造價方面：CFG樁樁體材料摻入工業廢料粉煤灰、不用配鋼筋以及充分發揮樁間土的承載力，因此，在工程造價方面要明顯優于灌注樁樁基礎方案。
　　綜合以上因素，最終選定采用CFG樁復合地基進行地基處理。
　　（二）、主要參數確定
　　經與設計單位溝通，對1號樓地基采用CFG樁進行處理。共799根樁，樁徑0.4m，有效樁長15.0m，采用梅花形布樁。東樓樁間距1.6m，西樓樁間距1.8m。
　　（三）、樁體材料的選用
　　水泥：采用42.5級普通硅酸鹽水泥，摻入量不大于200kg/m3；
　　碎石或卵石粗骨料：滿足級配要求，松散堆積密度大于1500kg/m3，長螺旋鉆孔，泵壓法碎石最大粒徑不大于25mm。
　　砂：采用潔凈的中粗河砂，砂含泥量小于5％；
　　石屑：中等粒徑骨料；
　　粉煤灰：粉煤灰細度(0.045mm方孔篩篩余百分率)比不大于45％，等級要求III級或III級以上，摻量為70~90kg/m3。
　　泵送劑：選用合適泵送劑，混和料坍落度為160～200mm。
　　（四）、綜合建筑場區周邊環境條件和場區土質情況，最終采用長螺旋鉆孔—管內泵壓砼灌注成樁工藝。
　　三、施工工序及方法
　　（一）、施工順序
　　結合CFG樁結構布局特點及現場地質條件，本工程采取：從一邊向另一邊推進施工，根據具體情況，更為了減小樁間土的擾動，控制施工工藝，如發現特殊情況，再適當改變相應的施工順序，必要時采取間隔跳打的施工方式。
　　（二）、工藝流程及操作要點
　　1、工藝流程圖
　　
　　圖1：CFG樁長螺旋鉆管內泵壓混合料灌注施工流程圖
　　2、操作要點
　　（1）、鉆機就位
　　鉆機就位后，應使鉆桿垂直對準樁位中心，采用在鉆架上掛垂球的方法，在鉆架上刻上明顯的對照位置線，確保CFG樁垂直度容許偏差不大于1％。每根樁施工前都有專門的人員進行樁位對中及垂直度檢查，滿足要求后，才可以開始施工。
　　（2）、混和料攪拌
　　按試驗配合比要求進行配料。每盤料攪拌時間按普通混凝土的攪拌時間進行控制，控制在60～120s，坍落度控制在160～200mm。
　　（3）、成孔
　　鉆孔先慢后快，同時檢查鉆孔的偏差并及時糾正。在成孔過程中，發現鉆桿搖晃或難鉆時，放慢進尺，防止樁孔偏斜、位移。根據鉆桿上的進尺標記，成孔達到設計標高時，停止鉆進。
　　為加強工程地質復核，加密設計地勘斷面，在施工前先在規劃好的斷面位置進行地質復核，并進行詳細記錄繪制成地質縱斷面圖，作為施工參考；或在一定區域范圍內第一個孔進行地質復核，作為本區域CFG樁施工的依據。
　　在鉆進時，記錄每米電流變化并記錄電流突變位置的電流值，作為地質復核情況的參考，樁尖必須鉆至持力層上并保證有效設計樁長。
　　（4）、灌注及拔管
　　鉆孔至設計標高后，停止鉆進，開始混和料泵送，每根樁的投料量應不少于設計灌注量。長螺旋鉆孔成樁邊灌注邊提鉆，泵送量應與拔管速度相配合，保持連續灌注，均勻提升，做到鉆頭始終埋入混凝土內1m左右。施工樁頂高程宜高出設計高程0.5m，灌注成樁后，樁頂蓋土封頂予以保護。
　　（5）、移機
　　上一根樁施工完畢，鉆機頭進行保護，移位，進行下一根樁的施工，施工時由于CFG樁排出的土較多，經常將臨近的樁位覆蓋，有時還會因鉆機支撐時支撐腳壓在樁位旁使原標定的樁位發生移動，因此，下一根樁施工時，還應根據軸線或周圍樁的位置對下一樁位進行復核，保證樁位準確。
　　（6）、現場試驗
　　對于每盤混和料，試驗人員都要進行坍落度的檢測，合格后方可進行混和料的投料，在成樁過程中抽樣做混和料塊，每臺班做1組試塊，測定其28天抗壓強度。
　　（7）、清理樁頭
　　清土包括CFG樁鉆孔棄土清運和保護土層清運兩部分，現場采用人工清運的方式以防止對樁體和樁間土產生不良影響。
　　（8）、樁頭處理
　　CFG樁成樁后達到一定強度（3～7天）時，開挖表土先找出樁頂設計標高，然后人工用鋼釬等將多余樁頭鑿除，嚴禁用挖掘機抓斗觸碰樁頭，以免造成淺層斷樁。截樁時不得造成樁頂設計標高以下的樁體斷裂和擾動樁間土。
　　（9）、鋪設褥墊層
　　樁檢測合格、樁頭剃鑿完畢后鋪設200mm褥墊層，采用靜力壓實法進行施工。材料選用碎石（最大粒徑不大于20mm），夯填度（即：夯實后的褥墊層厚度與虛鋪厚度的比值）為0.9。
　　（10）、其他
　　因在進行1號樓地基處理施工時，為當年的11月份，正處于冬季施工的特殊時期，因此，結合冬季施工的特點，在拌合物內加入了防凍劑，以防止在初凝前凍結。同時，利用草簾、草袋將樁頭和樁間土進行有效覆蓋，防止其凍裂；另外，對于機具設備如：泵頭、泵管也相應采取保溫措施，以確保施工的順利進行。
　　四、處理效果
　　為了驗證采用CFG樁進行地基處理后，復合地基是否滿足設計要求，在施工完28天后，對其進行了檢測。
　　主要進行了復合地基靜載試驗和低應變動力檢測，以下為檢測情況：
　　（一）、檢測目的：
　　通過復合地基靜載荷試驗，確定復合地基承載力特征值是否滿足設計要求；
　　通過低應變測試，對樁身完整性進行評價，判定樁身缺陷程度及位置。
　　（二）、檢測數量
　　復合地基靜載試驗：9組，占工程樁總樁數的1.1%；
　　低應變動力檢測：86根，占工程樁總樁數的10.8%；
　　（三）、檢測結果分析：
　　本次檢測對1號樓東樓、西樓分別按照設計承載力進行了2組單樁復合地基靜載荷試驗。
　　以東樓的檢測為例，其檢測結果如下：
　　東樓試1點：
　　從試驗結果可以看出，P—S曲線為光滑平緩曲線，加荷至640kN時，累計沉降量為22.72mm。P—S曲線未出現明顯拐點，已達到設計承載力的2倍試驗終止。確定該試驗點復合地基極限承載力實測值為640kPa。
　　東樓試2點：
　　從試驗結果可以看出，P—S曲線為光滑平緩曲線，加荷至640kN時，累計沉降量為25.03mm。P—S曲線未出現明顯拐點，已達到設計承載力的2倍試驗終止。確定該試驗點復合地基極限承載力實測值為640kPa。
　　東樓試3點：
　　從試驗結果可以看出，P—S曲線為光滑平緩曲線，加荷至640kN時，累計沉降量為20.02mm。P—S曲線未出現明顯拐點，已達到設計承載力的2倍試驗終止。確定該試驗點復合地基極限承載力實測值為640kPa。
　　按照上述方法，確定3組復合地基的極限承載力實測值為：
　　PU1=640kPa，PU2=640kPa，PU3=640kPa.
　　從3組復合地基豎向靜載荷試驗來看，極限承載力實測值為640kPa，其平均值為640kPa。標準差為0，其級差為0，則該場地復合地基極限承載力特征值為640kPa，復合地基承載力特征值取其極限承載力特征值的一半為320kPa，承載力特征值滿足設計要求。
　　低應變動力檢測：
　　本次低應變檢測采用錘擊反射波法對樁身進行質量檢測。根據檢測結果，該樓CFG樁樁身混凝土應力波速在1869—2815m/s之間，檢測樁大部分樁樁身完整性較好。
　　根據樁身完整性，檢測樁類別統計如下：
　　Ⅰ類樁：70根，占檢測樁總數的81.4%；
　　Ⅱ類樁：10根，占檢測樁總數的11.6%；
　　Ⅲ類樁：6根，占檢測樁總數的7%；
　　根據檢測結果，部分樁體上部斷裂，其原因是開挖或截樁時碰撞所致，建議將該部分樁斷裂部分挖除，清洗干凈后，采用混凝土灌至樁頂設計標高即可。
　　結論及建議：
　　1、工程樁復合地基承載力特征值滿足設計要求；
　　2、綜合分析低應變檢測結果，說明樁身結構的完整性符合規范要求。
　　五、其余四棟樓的地基處理情況
　　根據整個小區的施工組織安排，先進行1號樓的地基處理施工，然后再進行其余四棟樓的地基處理施工。因此，在進行其余各樓的施工前，針對1號樓的成功經驗，對其施工方案進行了進一步優化，使得其余四棟樓地基處理的施工進度、施工質量等都取得了更顯著的進步，各項檢測結果均達到了設計要求，為下一步的施工奠定了堅實的基礎。
　　六、結語
　　通過采用CFG樁對舊城改造中高層住宅樓進行地基處理，證明其對濕陷性黃土地基處理的作用是有效的，既消除了處理深度范圍內土層的自重濕陷性，又提高了地基承載力，施工技術成熟、經濟快捷、工程質量保證，是一種進度快，造價低廉的地基處理方式。
　　
　　參考文獻：
　　《濕陷性黃土地區建筑規范》(GB50025-2004)；
　　《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2002)；
　　《建筑地基處理技術規范》(JGJ79-2002)；
　　《地基與基礎工程施工及驗收規范》(GB50202—2002)；
　　《CFG樁復合地基在高層住宅工程中的應用》(浙江建筑：仝紀文、陳越)