CFG桩复合地基技术及工程应用

CFG桩复合地基技术及工程应用

张秀娟

安徽省亳州市建筑工程质量监督站安徽亳州236800

摘要：CFG桩复合地基充分利用原天然地基的承载能力，能充分发挥桩间土的作用，且CFG桩本身不配筋，其综合造价较低，同等条件下一般CFG桩复合地基的综合造价仅为灌注桩的50%～70%左右，施工时由于没有钢筋笼制作等工序，缩短工期，特别是利用长螺旋成孔泵送砼法施工，成孔成桩一次完成，更加快了施工速度。

关键词：CFG桩；复合地基技术；工程应用

1CFG桩加固原理

CFG桩体材料采用碎石、石屑或砂、粉煤灰、水泥加水配合而成。桩和桩间土及褥垫层一起形成复合地基，通过褥垫层与基础相连接，无论桩端落在一般土层还是淤泥土质均可保证桩间土始终参与工作。由于桩间土的强度及模量比原桩间土大，在荷载作用下桩顶应力比桩间土的应力大，桩可承受的荷载向深的土层传递并相应减少桩间土承受的荷载。

桩体是由机械成孔后将搅拌好的混凝土利用泵机打入孔中，在拔管的过程中利用高差产生的重力使混凝土产生自振捣效果，这样在成桩的过程中不仅挤密桩间土还挤密桩身，使其具有水硬性，使处理后的复合地基强度和抗变形的能力明显提高。

CFG桩体材料技术参数：CFG桩体材料采用碎石、石屑或砂、粉煤灰、水泥加水配合而成。水泥采用P.042.5级普通硅酸盐水泥，CFG桩中掺入等级不低于Ⅲ级的优质粉煤灰，掺量为70～90Kg/m3，地下水具有侵蚀性工点，水泥掺入量不小于200Kg/m3，石屑率一般在0.3左右，防腐剂根据化学侵蚀环境级别掺加，碎石粗骨料应满足级配要求，碎石松散堆积密度大于1500Kg/m3，碎石最大粒径要求长螺旋钻孔管内泵压混合料不大于25mm。混合料28天标准立方体无侧限抗压强度不小于15Mpa。

2CFG桩复合地基的施工技术分析

2.1地基加固方案选择确定

地基处理方法的选择是由建筑物的基础形式、尺寸、深度、天然下卧土的物理力学性质、地下水及要求加固后的承载力提高值和变形量控制等因素决定。结合某工程工程实际，根据工程基础埋深、地质情况，经对多种加固方案的经济、技术及工期对比，确定采用高强度小直径CFG桩复合地基。

2.2施工准备

（1）机械的选用：桩机选用，需选择功率较大的，至少在90KW以上，保证下钻能力，需优先选择履带式打桩机，保证雨期施工地泵需优先考虑采用柴油机的，降低施工用电，保证桩机使用临水临电保证，1台桩机需考虑200KW最大施工用电，地泵需考虑冲水洗泵。（2）材料准备：所需材料需检测试验，选定合格的原材料产地或供应方后，可进行混合料的配合比试验。（3）技术准备：施工技术人员熟悉图纸，现场勘查，了解场地及周围情况，编写施工组织设计，测设控制点，并对施工人员进行培训，对班组进行施工前技术交底。

2.3测量放线

场地平整后，根据业主提供的控制点，结合设计施工图纸给定的尺寸进行放样。①测定各轴线控制点：依据主控制点，用全站仪和钢尺，运用导线控制法进行测定。②测定桩位点：按照复验合格后的各轴线控制点进行桩位放样，具体放样时采用双控法，保证桩位定位误差≤10mm。③桩位放完后，及时报监理复核，绘制测量放线单，交监理签证。

2.4桩定位放样

CFG桩施工前应将场地开挖至-5.60m处，并且应当压实、平整。依据施工平面图、规划控制点复核测量基线、水准点及桩位、CFG桩的轴线定位点。轴线控制点埋设标志。控制建筑物总体尺寸的轴线引出木桩用混凝土固定80cm深。对桩位先用圆钢钎打孔深度不小于300mm、孔中灌入石灰粉末，后插入竹签作为桩定位标志。主轴线控制网允许偏差小于20mm，桩位偏差不得大于60mm。

2.5试桩

CFG桩试桩施工，进行成桩工艺试验，以复核地质资料以及设备、工艺，施打顺序是否适宜，确定混合料配合比、坍落度、混凝土搅拌时间、拔管速度、每延米混合料用量等各项工艺参数，通过对试桩试件28d抗压强度平均值、复合地基承载力、单桩竖向承载力的检测，如达到设计要求，并将试桩总结报监理单位确认后，方可进行CFG桩施工。

2.6钻进成孔

钻机就位及调试完毕后，即可进行正式钻进。启动主电动机，以I、II、III三档逐级加速的顺序进行钻进。在钻进过程中应严格控制钻机的垂直度。钻进的深度，应根据设计桩长（即桩底标高）进行确定，当桩尖到达钻孔深度位置时，在动力头底面停留位置处于钻机塔身相应位置作醒目标记，作为施工时控制桩长的依据。

2.7泵送混凝土成桩

为确保混凝土的质量，本工程CFG桩采用C20商品混凝土混凝土，其塌落度控制在18cm～20cm之间，以确保混凝土具有良好的流动性。当成孔至设计标高后，开始泵送混凝土，当钻杆芯管充满混凝土后，方可开始提钻，严禁先提管后泵料，其钻具提升速度应达到相同时间内的泵送混凝土量略大于钻具提升量，一般宜控制在2m/min～3.5m/min，以防缩径。成桩过程应连续进行，应避免后台供料不足、停机待料现象。钻具提升距孔口0.5m时，停止泵送混凝土。

2.8清桩间土、凿桩头和褥垫层铺设

CFG桩施工完毕两天后，人工将桩身保护桩头挖出；采用小型的专用挖掘机清运弃土，挖掘机进入处理范围后禁止在打桩工作面行走，挖掘机不得一次性开挖到设计标高，预留10cm由人工进行清槽；测出桩顶标高位置，在同一水平面按同一角度对称放置2个或4个钢钎，用大锤同时击打，将桩头截断；桩头截断后，用钢钎、手锤将桩顶从四周向中间修平至桩顶设计标高；褥垫层材料选用碎石，粒径8～20mm，虚铺22cm后，然后用平板振动器压密至20cm，保证夯填度不大于0.9。

3CFG桩复合地基施工质量问题的解决措施

3.1堵管及其解决措施

堵管是CFG桩复合地基施工中最常见的问题，一旦发生堵管问题，不但会影响CFG桩施工效率和质量，增加工人的劳动强度；而且还会造成巨大的资源浪费。尤其在堵管排除不顺利时，就会导致CFG桩混合料发生失水和硬化问题，增加再次堵管发生的概率。造成堵管现象发生的主要原因是混合配料的配比不够合理、混合料搅拌不到位、机械设备存在问题等。

为最大限度避免堵管问题的发生，泵送混合料的混凝土泵应尽可能放置在基坑底，即把搅拌好的CFG桩混合料，通过溜槽传输到混凝土的输送泵上，再进行泵送灌注施工，不能把混凝土泵直接放置在地表进行泵送施工。

3.2断桩、缩颈

大量工程实例表明，解决断桩和缩颈最直接有效的办法就是加大CFG桩的桩距，通常情况下CFG桩布桩的原则是“大桩长、大桩距”。软土地质施工中，为减少新CFG桩打桩时对已建成CFG桩影响，可选择隔桩跳打方式，可以为已打好CFG桩提供充分凝固时间，当CFG桩具有一定强度以后，会增加抵抗挤压力的作用，也有利于挤压引起的超孔隙水壓消散。

同时，施工监测工作是提高CFG桩复合地基承载力的关键。具体而言，施工监测单位的主要工作有：第一，监测场地标高，施工前要测量场地的标高，并随机设置足够数量和代表性的监测点，施工中随时监测场地地面是否隆起；第二，监测CFG桩桩顶的标高。以施工完成的CFG桩为监测对象，根据对桩顶的变化情况进行动态监测，把监测的重点放在CFG桩相对密集的区域。之外，缩颈和地基土质有很大关系，通常土质质量越松软，在CFG桩施工过程中就越容易发生缩颈问题。因此，一方面要确保灌注管内混凝土的高度，另一方面也要严格控制混凝土的灌入量，确保混凝土灌注充盈系数≥1。

结论

CFG桩是在碎石桩的基础上改进而成的，由于加入了工业废料粉煤灰、不用配置钢筋及充分发挥桩间土的承载能力，具有非常显著的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]闫卫星.CFG桩复合地基技术及工程应用[D].河北工程大学,2017.

[2]程宏生.CFG桩复合地基设计理论与应用[D].中南大学,2016.

[3]秦继英.CFG桩复合地基理论及工程应用研究[D].郑州大学,2016.