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简介（作者编辑）：_强风化泥岩地基上CFG桩复合地基应用与优化.pdf
摘要（系统识别）：
第49卷第12期
建筑结构
Vol.49 No.12
2019年6月下
Building Structure
Jun.2019
D0I:10.19701/jjg.2019.12.023
强风化泥岩地基上CFG桩复合地基应用与优化
车洋洋，白晓宇2，张明义12
(1青岛理工大学土木工程学院，青岛266033；
2山东省高等学校蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心，青岛266033)
摘要]鉴于软岩地基上C℉G桩复合地基工作性状的独特性，以青岛某3栋高层住宅楼(1#，2#，3#楼)为依托，对
地基处理方案进行优化，通过强风化泥岩地基上CG桩复合地基和天然地基的静载荷试验，研究了C℉G桩复合地
基和天然地基的承载性能和变形特性，验证了该场区经优化后地基处理方案的可行性与合理性。研究表明，本工
程1#，2#楼采用天然地基完全能够满足设计要求，在很大程度节约了工程造价。
[关键词]C℉G桩复合地基；泥岩地基；变形特性；地基处理；方案优化
中图分类号：TU470
文献标识码：A文章编号：1002848X(2019)12012005
Application and optimization of CFG pile composite foundation on strong weathered
mudstone foundation
Mu Yangyang',Bai Xiaoyu,Zhang Mingyi
(1 School of Civil Engineering,Qingdao University of Technology,Qingdao 266033,China:2 Cooperative Innovation
Center of Engineering Construction and Safety in Shandong Blue Economic Zone,Qingdao 266033,China)
Abstract:In view of the uniqueness of the working traits of the CFG pile composite foundation on the soft rock foundation,
based on three high-rise residential buildings (1#,2#and 3#buildings)in Qingdao,the foundation treatment scheme was
optimized.Through the static load test of CFG pile composite foundation and natural foundation on strongly weathered
mudstone foundation,the bearing capacity and deformation characteristics of CFG pile composite foundation and natural
foundation were studied,and the feasibility and rationality of the optimized foundation treatment scheme in this field were
verified.The research shows that the natural foundation used in 1#and 2#buildings of this project can fully meet the design
requirements and greatly save the project cost
Keywords:CFG pile composite foundation;mudstone foundation;deformation characteristic;foundation treatment;scheme
optimization
0引言
通过静载荷试验验证新方案的可行性，并对静载荷
近年来，随着城市化进程的逐渐加快，城市中高
试验结果进行分析，研究其承载性状和变形特性。
层建筑层出不穷，这对地基基础的承载力、变形和稳
1工程概况及地质条件
定性提出了很高的要求。应根据场地的工程地质条
1.1工程概况
件，合理地选择建筑物的地基基础形式，以提高其适
工程为青岛胶州市某拟建3栋高层住宅楼，建
应性和经济性。C℉G桩加固软土地基的方法在我
筑物结构、基础形式及参数汇总于表1。场区主要
国东部沿海地区被广泛应用。CFG桩复合地基是
建筑物结构、基础形式与参数汇总
表1
由C℉G桩、桩间土和褥垫层共同构成的半刚性桩复
楼号
结构
基础
地上
地下
平面尺
基础埋基底压
合地基①。其中褥垫层在保证桩土共同承担上部
类型
形式
层数
层数
寸/m
深/m力/kPa
荷载、减小基础底面应力集中、保证桩在水平荷载下
剪力墙
筏板
17
1
59.0×15.47.15
330
的正常工作方面发挥着重要作用回。C℉G桩复合
2#
剪力墙筏板
17
44.0×15.17.15
330
3#剪力墙筏板
30
1
47.0×15.57.15
550
地基良好的经济和社会效益，促使众多学者和工程
注：3栋楼的剪力墙厚度均为400mm,混凝土强度等级均为
技术人员对其进行研究，但对于桩端位于软岩
C40:3栋楼的筏板厚度均为600mm,混凝土强度等级均为C30:地下
上的CFG桩复合地基的工程特性和方案优化的研
1层为车库，车库的结构形式为框架结构。
究较少。青岛地区作为我国风化岩分布区之一，其
*国家自然科学基金(51708316,51778312,51809146)，山东省重点
风化岩具有埋深较浅、完整性好、承载力大、压缩模
研发计划(2017GSF16107,2018GSF117008),山东省自然科学基金
量高等特点。本文介绍青岛地区某高层建筑的
(ZR2016EEQ08,ZR2017PEE006),山东省高等学校科技计划
(J16LG02),中国博士后科学基金资助项目(2018M632641)。
CG桩加固处理方案，并对此方案进行优化，然后
通讯作者：白晓宇，博士，副教授，Email:baixiaoyu538@163.com。
(C)1994-2019 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
第49卷第12期
牟洋洋，等.强风化泥岩地基上CFG桩复合地基应用与优化
121
土层物理力学指标
表2
直剪试验
三轴试验
含水量
重度
岩土层
饱和度
塑性
液性
压缩系数
压缩模量
标准贯入实测
孔隙比
1%
指数
指数
/MPa-1
/MPa
黏聚力内摩擦
黏聚力
内摩擦
/kPa
/kPa
①杂填土
17.5
②细砂
19
17.5
0
20
11.4
③粉质黏土
22
19.0
0.6
89.7
5.45
25.6
12.7
22.14
11.8
④1粉质黏土
23.9
19.3
0.707
91
12.5
0.3
0.27
6.57
29.5
14.8
30.4
14.9
10.2
④2中砂
16.4
18.5
0
22.3
14.8
⑤强风化泥岩
22.0
⑥中风化泥岩
25.0
11.7
16.3
地貌为冲洪积平原，地形较平坦，地面高程为6.25~
采用正方形布桩，长螺旋超流态灌注成桩，桩端嵌入
7.69m。地层结构相对简单，主要为第四系杂填土、
强风化泥岩，嵌入强风化泥岩中的深度为0.8m。
粉质黏土、砂土和风化泥岩。
原CFG桩参数
表3
1.2工程地质条件与水文地质条件
桩间土地
场区岩土层的剖面图如图1所示，土层的物理
桩号
桩间距
桩长/m
桩径/mm
基承载力
单桩承载力
/m
特征值/kPa
力学指标见表2。
特征值kPa
场区水文地质条件：第四系孔隙潜水，地下水流
1#
12.45
400
1.8
235.8
763.3
2#
12.65
400
1.8
235.8
757.0
向虽然表现出多向性，但含水层透水性较差，地下水
3#
11.45
400
1.2
235.8
672.3
总径流量不大。在基岩中地下水量较小、径流和透
水条件差。地下水的补给主要来自大气降水，在接
3
地基处理方案优化
受补给后，部分沿地表径流，少量被蒸发排泄，部分
3.1天然地基承载力计算
下渗转化为地下水，再渗流到基岩含水岩组。土和
笔者在原地基处理方案的设计中发现，④，粉
地下水的腐蚀等级为微、弱腐蚀性。
质黏土层与④2中砂层的地基承载力特征值为
689
18OkP,认为上述两土层的地基承载力特征值取值
①杂填土
太保守，于是对场区的勘察报告进行了详细分析，根
灰褐色，松散，稍湿，主
+5.18
为建筑垃圾，含粉质黏土
实测击数13.023.0
据勘察资料提供的表4，采用线性插值计算得出④，
击，平均18击
+4.10
②细砂
粉质黏土层与④2中砂层的地基承载力特征值分别
黄褐色，稍密-中密，
含少量砥石<5%，稍
湿很湿，主含长石和
有异味，干强度中
为262kPa和365.5kPa,取两者的较小值(262kPa)
石英，偶见小蜗牛壳。
等，韧性中等
52
作为地基承载力特征值。触探试验中触探杆长会对
③粉质黏土
含姜石、砾石
约10%，粒径1cm左
土层的锤击数产生影响，而锤击数直接影响到土层
灰黑色-灰绿色，可塑硬
塑，切面光滑，稍有光泽
右，含约20%灰白色
的承载力特征值。本次触探试验杆长为7m,再按照
黏土矿物，干强度中
④粉质黏土
等，韧性中等
-0.16
表5采用线性插值法求出触探杆长度修正系数α=
黄褐色可塑硬塑、
切面较光滑，稍有光泽
0.9,进而利用0.9×262kPa得到该层土的地基承载
④，中砂
力特征值为235.8kPa。
黄褐色-肉红色，密实，饱
和，级配一般，主要颗粒
成分为长石和石英，含粒
标准贯入锤击数Na5与地基承载力特征值f换算表4
径2-10cm的卵石约5%
N6a.5/击3579111517192123
⑤强风化泥岩
5.65
fk/kPa105145190235280370430515600680
灰白色~灰黑色~灰褐
色，泥质结构，层状构
属极软岩，较破碎，岩
造，岩芯呈土状，干燥
体基本质量等级V级
-7.08
触探杆长度修正系数α
表5
即裂为碎块状
触探杆长度/m
≤36912151821
属极软岩，较完整，岩体
⑥中风化泥岩
基本质量等级V级，天然
1.000.920.860.810.770.730.71
灰褐色，泥质结构，层状构
造，岩心呈短柱状，裂隙较发
该层进行标准贯入试验
最后对得到的地基承载力特征值进行修正。根
育，小锤敲击易碎
12次，均反弹
据《健筑地基基础设计规范》(GB50007一2011)时
图1试验场地剖面图
(简称地基基础规范)条文说明5.2.4条的规定：对
2
原地基处理方案
于主裙楼一体的结构，当超载宽度大于基础宽度的
本工程3栋建筑物原地基处理方案均为CFG
两倍时，可将超载折算成土层厚度作为基础埋深，基
桩复合地基，CFG桩参数如表3所示。该复合地基
础两侧超载不等时，取小值。将地下1层车库的自
(C)1994-2019 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
摘要（系统识别）：
第49卷第12期
建筑结构
Vol.49 No.12
2019年6月下
Building Structure
Jun.2019
D0I:10.19701/jjg.2019.12.023
强风化泥岩地基上CFG桩复合地基应用与优化
车洋洋，白晓宇2，张明义12
(1青岛理工大学土木工程学院，青岛266033；
2山东省高等学校蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心，青岛266033)
摘要]鉴于软岩地基上C℉G桩复合地基工作性状的独特性，以青岛某3栋高层住宅楼(1#，2#，3#楼)为依托，对
地基处理方案进行优化，通过强风化泥岩地基上CG桩复合地基和天然地基的静载荷试验，研究了C℉G桩复合地
基和天然地基的承载性能和变形特性，验证了该场区经优化后地基处理方案的可行性与合理性。研究表明，本工
程1#，2#楼采用天然地基完全能够满足设计要求，在很大程度节约了工程造价。
[关键词]C℉G桩复合地基；泥岩地基；变形特性；地基处理；方案优化
中图分类号：TU470
文献标识码：A文章编号：1002848X(2019)12012005
Application and optimization of CFG pile composite foundation on strong weathered
mudstone foundation
Mu Yangyang',Bai Xiaoyu,Zhang Mingyi
(1 School of Civil Engineering,Qingdao University of Technology,Qingdao 266033,China:2 Cooperative Innovation
Center of Engineering Construction and Safety in Shandong Blue Economic Zone,Qingdao 266033,China)
Abstract:In view of the uniqueness of the working traits of the CFG pile composite foundation on the soft rock foundation,
based on three high-rise residential buildings (1#,2#and 3#buildings)in Qingdao,the foundation treatment scheme was
optimized.Through the static load test of CFG pile composite foundation and natural foundation on strongly weathered
mudstone foundation,the bearing capacity and deformation characteristics of CFG pile composite foundation and natural
foundation were studied,and the feasibility and rationality of the optimized foundation treatment scheme in this field were
verified.The research shows that the natural foundation used in 1#and 2#buildings of this project can fully meet the design
requirements and greatly save the project cost
Keywords:CFG pile composite foundation;mudstone foundation;deformation characteristic;foundation treatment;scheme
optimization
0引言
通过静载荷试验验证新方案的可行性，并对静载荷
近年来，随着城市化进程的逐渐加快，城市中高
试验结果进行分析，研究其承载性状和变形特性。
层建筑层出不穷，这对地基基础的承载力、变形和稳
1工程概况及地质条件
定性提出了很高的要求。应根据场地的工程地质条
1.1工程概况
件，合理地选择建筑物的地基基础形式，以提高其适
工程为青岛胶州市某拟建3栋高层住宅楼，建
应性和经济性。C℉G桩加固软土地基的方法在我
筑物结构、基础形式及参数汇总于表1。场区主要
国东部沿海地区被广泛应用。CFG桩复合地基是
建筑物结构、基础形式与参数汇总
表1
由C℉G桩、桩间土和褥垫层共同构成的半刚性桩复
楼号
结构
基础
地上
地下
平面尺
基础埋基底压
合地基①。其中褥垫层在保证桩土共同承担上部
类型
形式
层数
层数
寸/m
深/m力/kPa
荷载、减小基础底面应力集中、保证桩在水平荷载下
剪力墙
筏板
17
1
59.0×15.47.15
330
的正常工作方面发挥着重要作用回。C℉G桩复合
2#
剪力墙筏板
17
44.0×15.17.15
330
3#剪力墙筏板
30
1
47.0×15.57.15
550
地基良好的经济和社会效益，促使众多学者和工程
注：3栋楼的剪力墙厚度均为400mm,混凝土强度等级均为
技术人员对其进行研究，但对于桩端位于软岩
C40:3栋楼的筏板厚度均为600mm,混凝土强度等级均为C30:地下
上的CFG桩复合地基的工程特性和方案优化的研
1层为车库，车库的结构形式为框架结构。
究较少。青岛地区作为我国风化岩分布区之一，其
*国家自然科学基金(51708316,51778312,51809146)，山东省重点
风化岩具有埋深较浅、完整性好、承载力大、压缩模
研发计划(2017GSF16107,2018GSF117008),山东省自然科学基金
量高等特点。本文介绍青岛地区某高层建筑的
(ZR2016EEQ08,ZR2017PEE006),山东省高等学校科技计划
(J16LG02),中国博士后科学基金资助项目(2018M632641)。
CG桩加固处理方案，并对此方案进行优化，然后
通讯作者：白晓宇，博士，副教授，Email:baixiaoyu538@163.com。
(C)1994-2019 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
第49卷第12期
牟洋洋，等.强风化泥岩地基上CFG桩复合地基应用与优化
121
土层物理力学指标
表2
直剪试验
三轴试验
含水量
重度
岩土层
饱和度
塑性
液性
压缩系数
压缩模量
标准贯入实测
孔隙比
1%
指数
指数
/MPa-1
/MPa
黏聚力内摩擦
黏聚力
内摩擦
/kPa
/kPa
①杂填土
17.5
②细砂
19
17.5
0
20
11.4
③粉质黏土
22
19.0
0.6
89.7
5.45
25.6
12.7
22.14
11.8
④1粉质黏土
23.9
19.3
0.707
91
12.5
0.3
0.27
6.57
29.5
14.8
30.4
14.9
10.2
④2中砂
16.4
18.5
0
22.3
14.8
⑤强风化泥岩
22.0
⑥中风化泥岩
25.0
11.7
16.3
地貌为冲洪积平原，地形较平坦，地面高程为6.25~
采用正方形布桩，长螺旋超流态灌注成桩，桩端嵌入
7.69m。地层结构相对简单，主要为第四系杂填土、
强风化泥岩，嵌入强风化泥岩中的深度为0.8m。
粉质黏土、砂土和风化泥岩。
原CFG桩参数
表3
1.2工程地质条件与水文地质条件
桩间土地
场区岩土层的剖面图如图1所示，土层的物理
桩号
桩间距
桩长/m
桩径/mm
基承载力
单桩承载力
/m
特征值/kPa
力学指标见表2。
特征值kPa
场区水文地质条件：第四系孔隙潜水，地下水流
1#
12.45
400
1.8
235.8
763.3
2#
12.65
400
1.8
235.8
757.0
向虽然表现出多向性，但含水层透水性较差，地下水
3#
11.45
400
1.2
235.8
672.3
总径流量不大。在基岩中地下水量较小、径流和透
水条件差。地下水的补给主要来自大气降水，在接
3
地基处理方案优化
受补给后，部分沿地表径流，少量被蒸发排泄，部分
3.1天然地基承载力计算
下渗转化为地下水，再渗流到基岩含水岩组。土和
笔者在原地基处理方案的设计中发现，④，粉
地下水的腐蚀等级为微、弱腐蚀性。
质黏土层与④2中砂层的地基承载力特征值为
689
18OkP,认为上述两土层的地基承载力特征值取值
①杂填土
太保守，于是对场区的勘察报告进行了详细分析，根
灰褐色，松散，稍湿，主
+5.18
为建筑垃圾，含粉质黏土
实测击数13.023.0
据勘察资料提供的表4，采用线性插值计算得出④，
击，平均18击
+4.10
②细砂
粉质黏土层与④2中砂层的地基承载力特征值分别
黄褐色，稍密-中密，
含少量砥石<5%，稍
湿很湿，主含长石和
有异味，干强度中
为262kPa和365.5kPa,取两者的较小值(262kPa)
石英，偶见小蜗牛壳。
等，韧性中等
52
作为地基承载力特征值。触探试验中触探杆长会对
③粉质黏土
含姜石、砾石
约10%，粒径1cm左
土层的锤击数产生影响，而锤击数直接影响到土层
灰黑色-灰绿色，可塑硬
塑，切面光滑，稍有光泽
右，含约20%灰白色
的承载力特征值。本次触探试验杆长为7m,再按照
黏土矿物，干强度中
④粉质黏土
等，韧性中等
-0.16
表5采用线性插值法求出触探杆长度修正系数α=
黄褐色可塑硬塑、
切面较光滑，稍有光泽
0.9,进而利用0.9×262kPa得到该层土的地基承载
④，中砂
力特征值为235.8kPa。
黄褐色-肉红色，密实，饱
和，级配一般，主要颗粒
成分为长石和石英，含粒
标准贯入锤击数Na5与地基承载力特征值f换算表4
径2-10cm的卵石约5%
N6a.5/击3579111517192123
⑤强风化泥岩
5.65
fk/kPa105145190235280370430515600680
灰白色~灰黑色~灰褐
色，泥质结构，层状构
属极软岩，较破碎，岩
造，岩芯呈土状，干燥
体基本质量等级V级
-7.08
触探杆长度修正系数α
表5
即裂为碎块状
触探杆长度/m
≤36912151821
属极软岩，较完整，岩体
⑥中风化泥岩
基本质量等级V级，天然
1.000.920.860.810.770.730.71
灰褐色，泥质结构，层状构
造，岩心呈短柱状，裂隙较发
该层进行标准贯入试验
最后对得到的地基承载力特征值进行修正。根
育，小锤敲击易碎
12次，均反弹
据《健筑地基基础设计规范》(GB50007一2011)时
图1试验场地剖面图
(简称地基基础规范)条文说明5.2.4条的规定：对
2
原地基处理方案
于主裙楼一体的结构，当超载宽度大于基础宽度的
本工程3栋建筑物原地基处理方案均为CFG
两倍时，可将超载折算成土层厚度作为基础埋深，基
桩复合地基，CFG桩参数如表3所示。该复合地基
础两侧超载不等时，取小值。将地下1层车库的自
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