CFG桩复合地基处理技术

CFG桩复合地基处理技术

魏仁圆

关键词：CFG桩复合地基技术；应用

引言

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，就是在一些建筑工程场地当天然地基承力不足、压缩性过大时，通过在地基内采用振动沉管或长螺旋杆钻孔灌注成桩的方法，以便于形成共同承担荷载，满足建筑物安全承载和正常使用的要求。目前大量用于建构筑物地基的加固，已成为北方地区应用最普遍的地基处理技术之一。但在复合地基承载力的确定及复合地基检测方面，在不同地区基于某些地区性经验，存在一些差异。

一、CFG桩复合地基技术的基本原理及其施工工序

CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，它和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。若用砂取代桩体中的粉煤灰和石屑，即为素混凝土桩。由于CFG桩复合地基其构造上的特殊性，与其它类型的复合地基有着不同的原理和设计方法。

1.1褥垫层作用

褥垫层是由一定厚度散体粒状材料组成，对复合地基受力影响很大，通过褥垫层的作用，使得CFG桩复合地基具有承载力高，并且地基加固效果好，可调性更强。

⑴保证桩与土共用承担荷载。

在CFG桩复合地基，土的压缩模量小于桩体的压缩模量，在竖向荷载作用下，土的变形要大于桩产生的变形，褥垫层的出现可以有效的调节这种变形发生。

CFG桩复合地基中，荷载通过从基础，再到褥垫层，最后缓冲到桩和土，使得褥垫层受到挤压，继而和桩间土接触，这就使得一定厚度的褥垫层与桩和土之间始终相联系。

与此同时，土壤可以继续发挥承载力的作用，此时桩体也在增加沉降。随着时间的流逝，荷载在桩和土之间往往保持正常值，然后使桩土一起承担荷载，减少应力集中对于基础底的作用。

⑵桩的作用

桩具有振动挤密作用和加速排水固结的作用，首先，CFG桩一般采用挤密碎石桩机方法进行施工，在某种程度上，压缩效应的振动或冲击桩间土接近，特别是在高频率振动下，砂、液化生成和重新排列致密，碎石填写将进入土壤，这样使得碎石相对密度增加，从而孔隙度降低，干砂密度和内摩擦角的增加，改善了土壤的物理和机械性能。其次，由于桩土材料强度比天然土层要高，在荷载作用下，C土的压缩性能比CFG桩的压缩性明显偏高，此时承担基础传来的竖向、水平荷载，随着地层变形集中到桩体上，出现应力集中现象。

1.2CFG桩复合地基的施工工序

建筑施工前应准备好下列资料：①建筑物场地工程地质勘察报告；②总平面图，比如，相关的建构筑物基础平面图和剖面图；③CFG桩布桩图。图中应注明桩位编号以及设计说明和施工说明；④建筑场地邻近的高压电缆、基底标高、地下管线、地下构筑物及障碍物等调查资料；⑤建筑物场地的水准控制点和建筑物位置控制坐标等资料；⑥具备“三通一平”条件。

施工前的主要程序为：设备、材料、人员进场→设备、材料进场报验→施工组织方案报审→施放主要轴线，确定场地标高→放桩位→施工前的安全技术交底→CFG桩混合料开盘鉴定→CFG桩混合料浇筑申请→CFG桩开始施工。

施工工序为：钻机就位→钻孔至设计标高→混合料注满后按规定速度边泵送边提拔钻杆至地表→移位施打下一根桩→按上述工序施打完全部桩后打桩结束→清除桩间土、凿桩头→CFG桩复合地基检测→验桩、验槽→褥垫层施工及验收→CFG复合地基验收。

二、CFG桩复合地基承载力的确定

设计阶段，可按下面的公式确定复合地基承载力：fspk=mRa/Ap+β（1-m）fsk

式中：fspk—复合地基承载力特征值（kpa）；m—面积置换率；Ra—单桩竖向承载力特征值（kN）；Ap—桩的截面积（mβ—桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可取0.75～0.95，天然地基承载力较高时取大值；fsk—桩间土承载力特征值（kPa），宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。在实际的建筑施工中，为了给设计提供确切的设计参数，可以在充裕的时间下先在拟建场地做现场载荷试验。但大多数的情况下，还是会按照上述的公式估算复合地基承载力。对于上面的几个参数的确定应根据施工工程的实践经验，合理恰当的确定。在复合地基竣工验收阶段，应该按照地基规范规定，复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定。

三、CFG桩复合地基施工应需注意的问题

（1）布桩时首先尽量利用桩间土应力产生的附加应力，增大对桩侧的阻力，简单的说是要考虑桩受力的合理性；其次，在荷载不均匀或偏心荷载受力时，应采用变桩距或变桩长的布置，这是由抗力和荷载调平的设计思想来布置的；然后对独立基础、箱形基础、筏基、基础边缘到边桩的中心距一般不宜小于一个桩径；最后，在建筑物外墙下或墙外也应布桩。

（2）施工设备和施工工艺选择应该采用长螺旋钻泵送混凝土施工设备和工艺，为了防止发生砸伤事件，应将螺旋钻杆叶片间土清理干净再进行下一颗桩的施工。

（3）施工桩顶标高宜高于设计桩顶标高50cm，输送泵到钻机的距离不宜大于60m。

（4）由于地基的不同材质，也应因地制宜的进行施工。对于具有饱和粉土、粉细砂或淤泥质土的地基，应采用直径较大桩距进行设计参数，用长螺旋钻泵送混凝土施工，以免发生窜孔。

（5）对于打桩的顺序，应综合考虑土性和桩。隔桩跳打比较适合在软土中，桩距较大时采用；相反，若是在饱和松散粉土中，不宜采用隔桩跳打方案。

（6）冬期施工时应在混凝土中加热水，同时为防止混凝土凝固太快，防止施工堵管，水温过高。注意，混凝土入孔温度不得低于5℃。

四、CFG桩检测

CFG桩复合地基的验收应进行复合地基载荷试验和桩身完整性检测。目前对CFG桩复合地基的验收检测方法主要有①低应变检测完整性②单桩静载荷试验确定基桩承载力③复合地基静载试验确定复合地基承载力。由于在检测方法上选择的差异，加之设备的安装不合理等情况，致使试验结果不能真实的反应建筑工程的质量。下面是CFG桩复合地基检测时应注意的问题：

（1）由于设备安装不规范，导致桩间土不能很好的分担荷载，而桩过早达到极限。

（2）桩间土的含水量发生了很大的变化，这是由于被泡槽或者桩间土被长时间爆导致的，此时，若做了复合地基静载试验，其结果是不准确的。

（3）在低应变检测中，试验点应该随机选择，以保证统计比例的真实性，此外，试验点应该均匀分布在平面上。

（4）复合地基静载试验中发现承载力偏低，由于在试验前未对桩做低应变检测，导致在分析原因时，找不到桩的初始状态来进行分析，所以无法得出事故的真正原因。

（5）复合地基静载试验最大加载压力不应小于设计要求压力值的2倍。在设计试验方案时，应根据桩身强度等级大小，适当加大复合地基静载试验的最大加载量，同时，为了真实反映总体桩的质量，在验前也应充分考虑个别桩的承载力。

结束语

通过对CFG桩复合地基原理的深入探讨，我们了解到CFG桩是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型，CFG桩复合地基的设计必须同时满足强度和变形两个条件。由于褥垫层的设置，桩和桩间土一起通过褥垫层形成CFG桩复合地基，保证了桩和桩间土共同承担荷载，提高了桩间土的承载力、减少了复合地基的变形，具有良好的安全度。并且CFG桩复合地基很好地利用了桩与土共同工作以及复合受力的特点，取得良好的经济效益。

参考文献

[1]李洪．CFG桩施工工艺及常见问题解决措施的探讨，2013.04.

[2]阎明礼，张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践，2014.07.

[3]钟亮.建筑地基基础设计规范，2013.08.