建筑工程混凝土桩复合地基技术研究徐学功

建筑工程混凝土桩复合地基技术研究徐学功

徐学功

山东省建设建工（集团）有限责任公司

摘要：在进行高层建筑建设的过程中，如果天然的地基无法满足上部建筑变形和强度的基本要求时，就需要使用人工的方法对地基进行处理。由于普通形式的人工地基处理方法，受到处理深度、地下水的深度、环境因素的影响比较大，使用桩基础需要投入的资金比较多。为了解决以上问题，经过实践证明，复合地基具有变形模量高、承载力可调节的范围大、桩体的耐久性高等方面的优点，可以对地基存在的问题进行有效的解决。

关键词：建筑工程；混凝土桩；复合地基；技术研究

1、案例介绍

某建筑大厦共有28层，其中地上有26层，地下有2层。建筑中的所有柱体都使用6.9×8.1的柱网进行建设，建筑的基本结构为剪力墙结构，属于一级建筑，其中建筑最下面地基的平均荷载承受度为298kN/m2，梁柱的最高承受力为17100kN，建筑的建设地区位于渭河北岸的二级冲积阶地，这一位置的整体地形的结构非常的简单，地下水的深度为7.65~7.12m，并不是很深。

2、复合地基的加固原理和工艺介绍

2.1复合地基的加固原理

在对复合地基进行加固的过程中，包括素混凝土桩复合地基在内的刚性复合地基都具有便模量高、可调节范围大、桩体具有良好的耐久性等方面的优点，被广泛使用与建筑工程地基的加固施工中。刚性复合地基主要是由桩顶部的褥垫层、桩间土、刚性桩构成，在受到垂直的荷载时，桩间土和刚性桩会出现变形和沉降，桩的模量要远高于土的模量，会有应力集中的情况出现在桩体上。和碎石桩不同，这种桩体可以在不受外界土体的影响下，把自己的竖向承载力加载到受力层上面去或者土体上面去，受到外界承载力的影响后，混凝土的变形量会低于四周土体的变形量，桩身会陷入到卧层或者褥垫层，此时土壤和桩体就会共同对外界的荷载进行承担，在受到褥垫层的影响后，荷载会渐渐的转移到桩顶，自此就可以对高层建筑地基的沉降问题进行解决，然后根据复合地基中桩土应力的大小，来对承载作用力进行调节。

2.2混凝土桩的成孔工艺

根据此建筑工程地基属于深厚软土地基，经认真的研究决定，使用长螺旋钻孔的方法进行施工。长螺旋钻孔具有下面几个方面的优点：

（1）长螺旋钻孔是使用电力进行施工的，不会对空气造成污染，更加适合市区的施工。（2）长螺旋钻空施工工艺非常的简单，可以使用泵对混凝土进行传送，施工效率高。（3）使用送笼器对钢筋笼进行控制，控制起来更加的容易。（4）在施工的过程中，不需要制备泥浆、降水和排污，施工效益非常的高。（5）因为使用高压注浆的方法进行施工，四周的地层也会受到渗透作用，可以将桩底虚土、缩径、端桩的问题进行解决，而且还可以提升地基的承载力。

3、高层建筑工程中的实际应用

3.1此工程复合地基的方案设计

此建筑共有地下两层，地基的基础深度是10m，在修正好基础宽度后，原本方案中设计的荷载就无法适应实际的荷载需求，当地基的深度在14m左右的时候，只需要修正宽度，就可以满足上部负荷的基本要求。在实际操作过程中，复合桩的直径为准400，复合桩的桩距改为3.6d，并根据以下三个标准对桩的直径进行确定。

（1）在进行复合桩的尖部入土施工的时候，要对桩的时间沉入量和桩的最大密实度进行考虑。（2）复合桩的桩尖进土壤>0.5m。（3）复合桩的长度>3.5m。

复合单桩的地基的荷载能力是256kPa、置换率m为0.074，极限承载能力是470，参考相关的《地基处理技术规范》的规定和要求，在使用混凝土桩对此地基进行处理后，只可以进行修正系数为1的深度修正，且经过对地基进行处理，已经基本符合地上建设荷载力的要求。

3.2混凝土桩复合地基的施工

在进行符合地基钻孔施工的时候，此工程使用长螺旋钻空的方法进行复合地基钻空施钻孔，钻孔的直径为305mm，在孔中泵压混凝土成桩时，要把混凝土桩的坍塌度控制在17~21cm，钻孔结束以后，为了保证混凝土泵送量和拔管速度配合箱之间的互相协调，要对提拔钻的时间进行严格的控制。在施工的过程中，使用静力压实法对复合桩的褥垫层进行施工，要把垂直偏差度控制在1%以下，桩顶的标高要超出设计的标高0.5m，把复合桩的桩位偏差控制在158mm以下。桩体是厚度为210mm的碎石（碎石粒径为9~21mm，砂：碎石=3：7）。

3.3工程的验收

在复合地基施工一个月以后，就需要对复合地基的牢固型进行检验，使用比较普遍的检验方法为小应变检验和静载实验，其中小应变实验主要是用来检查桩的完整型、混凝土的荷载力及混凝土的施工质量。具体的实验检查内容如表1所示。

通过参考我国建筑科学研究协会对复合地基刚性要求的规范和标准，在对施工地形进行选择的时候，要做好地基的勘探和考察工作。在此工程的设计中复合地基的标准荷载能力值fsp.k=324kPa.相应荷载沉降的沉降量为5.75mm，S/D=0.008。经检验，本混凝土复合地基完全符合规定的要求。

4、施工中常见质量问题及预防措施

4.1堵管

在管内泵压混合料灌注成桩和长螺旋钻孔工艺中，堵管是常遇到的一个问题。它直接降低了施工效率，增加了工人的劳动量，还造成了施工材料浪费。一旦故障排除不畅，已搅拌的CFG桩混合料就会失水、凝结，故障的再次发生率随之增加。针对这一问题，可采取以下防御措施：

（1）严格混合料配比，粉煤灰掺量必须控制在70～90kg/m3的范围内，同时，坍落度也必须控制在160～200mm之间。（2）钻孔进入土层预定标高后，开始泵送混合料，管内空气从排气阀排出，提钻时要保证钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续。（3）冬季施工时，要对混合料输送管及弯头进行防冻保护。如果采用加热水的办法提高混合料的出口温度，水温要低于60℃，以免使混合料早凝，产生堵管。（4）弯头曲率半径要保持在合理范围内。弯头与钻杆不能垂直连接。混合料输送管要定期清洗。

4.2窜孔

由于加固土层中有松散的粉细砂及饱和粉土或由于钻杆的剪切作用，土体受到扰动或能量积累，造成土体液化，极容易造成窜孔。因此，在桩体施工前，应先完成至少两根试验桩，并在竖向全长钻取芯样，对桩身垂直度、混凝土强度和密实度进行检测，根据发现的问题，对预定的施工方案做出相应纠正。适当采取隔桩和隔排跳打法，根据施工地点的土质具体情况，合理选择桩间距。在窜孔区域的打桩推进排数要适当减少，从而使已打桩扰动能量的积累得到减小。此外，还可以在适当范围内，对钻头钻进速度合理提高。

4.3桩头空芯

施工过程中排气阀不能正常工作就会导致桩头空芯。钻机钻孔时，管内的空气要在泵送混合料时由排气阀排出，若排气阀堵塞不能有效排出管内空气，空气就会存于桩体之内，形成桩头空芯。为避免桩头空芯，施工中要对排气阀的工作状态进行密切检测，一旦发现堵塞要进行及时清洗。

4.4桩端不饱满

施工中为了方便阀门的打开，先提钻后泵料，导致了桩端的不饱满。钻头上的土可能因此而掉入桩孔，地下水也可能因此浸入桩孔，这会严重影响CFG桩的承载力。施工中，前、后台工人应保证提钻和泵料一致，做到密切配合，才能杜绝这种情况的发生。

5、结语

混凝土桩复合地基在施工中的优点很多，主要有地基承载力高、变形小、施工简单易行等，它也比其他方法更容易控制地基变形。CFG桩桩体经济效益和社会效益显著，发展潜力巨大，它不需配筋、可以掺入工业废料粉煤灰、能充分发挥桩间土的承载力。但在施工中还要注意避免其不利影响，控制好关键点，提升施工工艺水平。施工过程要做好地质结构分析，注意质量监督，最大限度地发挥混凝土桩复合地基的优势和作用。

参考文献

[1]吴俊.混凝土桩复合地基在高层建筑中的应用[J].陕西建筑.2010,(12)

[2]邸海燕,马润勇.某高层建筑素混凝土桩复合地基的设计[J].土工基础,2009,(2)