CFG桩复合地基在建筑工程中的应用

CFG桩复合地基在建筑工程中的应用

黄金业

中冶沈勘工程技术有限公司  辽宁  沈阳  110169

摘要：随着岩土工程加固技术的快速迭代，单一地基处理技术正逐渐被复合处理技术所取代。CFG桩是由水泥、砂、砾石等一系列原材料在压实作用下，再与桩间垫层和土结合形成CFG桩复合地基的桩体。CFG桩属于介于刚性桩和柔性桩之间的桩型。与其他桩基不同，CFG复合地基可以实现桩与桩之间的共同作用，从而形成承载整体，对来自上部的荷载进行有效承担。针对天然地基不均匀、稳定性较差的情况，CFG桩复合地基处理技术具有加固效果好、安全性和灵活性较优等优点，在建筑工程中逐步得到推广。本文后续就CFG桩复合地基在建筑工程中的应用展开相关探究。

关键词：CFG桩；复合地基；建筑工程；技术应用

引言

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称。近年来，由于CFG桩的应用越来越广泛，对CFG桩的施工和质量控制的要求也越来越重要。还出现了各种改进的CFG桩，提高了施工效率。对于需要在超软土环境中进行地基施工的建筑物，此类软土区域极有可能导致严重的地基变形问题，因为较差的土壤性能使工程难以处理。为了保证超软土区域在施工过程中有足够的承载力，要使用合理的施工地基来处理软土地基。通过应用CFG桩复合地基方法，将建筑正式使用后的地基沉降量控制在较低水平。

1 复合地基

复合地基最早出现在20世纪60年代，是指由基体（天然地基土或改良的天然地基土）和加固体两部分组成的人工地基，在地基处理过程中对部分土壤进行加固或置换，或在天然地基中设置加筋材料。在上部建筑的荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载[1]。根据提高复合地基承载力的机理不同，可分为水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基两类。在实际工程中，竖向增强体复合地基是工程中最常见、最常用的处理方法。

桩基是桩基础的缩写，是由桩和连接到桩顶的承台组成的广义深基础。复合地基是一种具有一定比例增强体的天然地基，原土原土和增强体共同承担由基础传来的建筑物的荷载。这种人工地基被称为复合地基。与原土相比，这里的增强体由强度和模量更高的材料组成，习惯上讲纵向增强体称为桩。需要指出的是，无论是强度和模量较高的碎石桩、水泥土桩，还是水泥粉煤灰碎石桩，都被认为是天然土中的增强体，它和原土一起形成复合土体，属于地基的范畴。而桩基础的桩是深基础的一部分，与上述的增强体是有本质区别的。

2 CFG桩复合地基

2.1 定义

CFG桩复合地基是将不同材料按不同比例混合，然后在其中加入一定比例的水，通过搅拌处理，可以获得物理结合强度高的混凝土桩。同时，通过有效连接多个混凝土桩，可以形成具有高承载力和牢固性的基础。该技术非常适用于黏性土、粉土和砂土中。CFG桩复合地基在应用过程中需使用多种材料，分别为粒度在中小水平的砂或石屑、粉煤灰原材料、工地使用碎石、水泥原材料。

2.2 主要组成

CFG桩主要由桩身、桩周土和垫层组成。在荷载作用下，由于桩身与桩周土之间存在相应的沉降现象，因此需要在桩顶与基础之间铺设适当厚度的垫层，以确保其能够满足桩身和桩间土的共同应力，并进一步与基础重叠。一般来说，CFG桩的荷载可以超过50%，软基的承载力可以提高三倍以上。然而，复合地基的置换率通常只有8%左右，这将直接影响工程成本。

2.3 受力机理

CFG桩复合地基承受竖向荷载的能力有限，桩身与桩间的土承载力较弱。但是，为了确保桩身和桩的稳定性，将在基底底部施加适量的垫层，使桩身向上渗透。此外，垫层的厚度将相应调整，以确保桩身和桩的稳定性[2]。当CFG桩与天然土结合并面临来自上方的垂直荷载时，桩之间的土壤压缩较小，导致桩之间的负摩擦较小。桩之间的土壤将更容易与桩之间的基础接触，并且会提高桩之间的附属物的强度。如果负荷达到了某个临界点，那么桩的负荷会大大增加，这会导致负荷逐渐增加，并且可能会导致负荷稍微偏离桩之间的土壤，然后这种情况会迅速改变，使得土壤应力逐渐变得平衡。

3 CFG桩复合地基在建筑工程中的应用

3.1 施工准备

施工前应清理平整场地，确定具体的开挖设计标高，即桩顶标高上0.5m，然后用光轮压路机碾压。钻机必须稳定、水平，不得有任何移动或倾斜。场地平整后，通过红线两侧的排水沟进行排水，并用石灰画网格线，实现准确定位。为了实现钻孔深度的精确控制，必须在钻架上配备深度控制尺。同时，钻机就位后，应使桩位中心与钻杆垂直对齐，桩位纵横方向的偏差限定在5cm之内，确保CFG桩垂直度偏差在1%以下。以设计图纸为准，测放左右两处的中心线、桩位线；在明确桩位中心点后，于该处插入竹钎，形成标识；为了保证成桩精度，将桩位偏差控制在5cm以内。

3.2 钻进施工

（1）钻机就位。用长螺旋钻桩机钻入施工设备，检查塔身导杆的立杆，并根据测量结果进行调整，确保钻杆垂直于桩位中心。此外，还需要加强对钻头姿态的检查和控制，使钻头尖端与桩位中心点对齐。（2）钻孔。采用均匀钻孔结构，在初始阶段关闭钻头的阀门，在正式钻孔之前，将钻杆向下移动到钻头恰好与地面接触的位置。钻杆的正式钻进在钻头与地面在该点接触之后开始。考虑到钻井施工中多种干扰因素的特点，施工应先慢后快。初期应密切关注钻杆的稳定性和钻孔的偏差，全面掌握施工实际情况

[3]。如果有钻杆明显晃动的迹象，应适当放慢进尺，以避免出现桩孔偏移或损坏钻杆等问题。按照上述方法，有序下钻，钻完后检查施工质量。要求桩端在持力层内的深度不小于0.2m，钻孔深度误差不大于0.1m。当实际地质条件与设计不符时，应收集最新的地质资料，并提交给设计单位进行检查、分析和现场确认。钻孔至持力层时，采用静态吊装施工方法。

3.3 混凝土施工

使用商用预拌混合料并通过混凝土输送泵进行泵送。混合物的坍落度应保持在160mm-180mm之间。同时，进行补充灌浆混合料量和补充混凝土提升的工作：当混凝土钻杆已完全钻到桩上方的标准混凝土持力层时，启动混凝土输送泵，同时停止混合料的混凝土输送和浇筑。当所有混凝土输送管腔和混凝土钻杆的芯管腔都已填充了用于灌浆的混合混凝土量时，开始缓慢启动混凝土液压绞车泵，并均匀缓慢地提起混凝土钻杆。同时，开始缓慢补充和浇筑混凝土混合物，并提升混凝土，直到钻机达到设计桩顶标高，并在施工现场规定的标高以上0.5m。提升的最大速度范围也应尽可能控制在1.2m/min至1.5m/min的提升速度范围内。严禁使用先拔出后连续提升的浇注料。必须非常严格，注意有效合理地控制每次吊装的浇注料速度范围和每次吊装时间的最合理时差，尽量避免在多次连续吊装或填充过程中发生停钻、等料等各种事故。在中流介质或高塑性土的钻孔作业中，要密切关注和控制钻机的移动速度，尽可能保证钻孔桩本身的安全和质量。

3.4 提钻

在进行混凝土泵送工作时，只有满足以下条件，才可将钻提起：首先，泵的压力值应在4MPa以上，其次，中心管顶部的放气阀出现泄漏。进行吊装作业时，速度应控制在每分钟3m以下，速度应保持在2m以上。CFG桩只需约10min即可成型。在此过程中，需要注意的是，在混凝土浇筑过程中，必须确保其超过50cm的浇筑高度。

3.5 桩头处理

保护土层清理完成后，相关人员需要处理混凝土桩超过高程的部分，在正常情况下，多余的部分可以直接切掉。在进行这项工作时，施工人员需要使用工具来完成。他们不仅需要修剪桩头，但它们也需要去除顶部的浮浆，直到露出新的混凝土表面。此外，切除桩头和开挖基槽有一定概率损坏桩身。当出现相关问题时，相关人员可以通过连接桩来完成处理。在进行扩桩作业时，应首先对桩顶进行凿平处理，确保其足够平整。同时，用清水清洗桩延伸区域。只有在确保足够的清洁度后，才能进行桩的延伸操作[4]。

3.6 现场检验

（1）在混凝土配比时，应确保其原材料已获得相应的产品认可，并提供相应的材料检测报告；购买的水泥和粉煤灰必须经过随机选择和严格测试后才能用于桩基施工。（2）在浇筑混合料的施工过程中，应从搅拌现场随机取样，并由现场监理人员进行检查。每班至少应制作一组（3件）试样。（3）“跑桩”桩基施工完成后，“跑桩工程”应对所有桩的质量进行全面审查，包括外观、安装方法、使用寿命等，并对其进行详细评估。在“跑桩”项目中，应对所有桩的外观和安装方法进行全面审查，桩的设计承载力和沉降应在0.8-1.5倍荷载的静压下保持3分钟。最后，应编写一份“打桩”的质量审查报告。（4）在进行桩位审查之前，必须对桩的数量、位置和顶部外观进行全面审查。一旦发现缺陷或超标，必须立即通知设计单位，并采取相应的补救措施。同时，要求现场监理人员密切关注。（5）桩基施工前，必须进行静载试验。测试桩的数量必须至少占桩的1%，并且至少为3根。只有这样，才能准确地比较地质数据，评估桩基设备和施工方法，并确定所采取的技术措施。（6）当发现可疑桩时，可以通过挖掘或抽芯检查来确定。应在成桩后28d进行取芯。

4 建筑工程中CFG桩复合地基的应用策略

4.1 严格管控施工技术要点

为了充分利用CFG桩复合地基施工技术的价值和作用，要有效地实施CFG桩复合基础施工技术。因此，在CFG桩复合地基的施工过程中，要严格控制CFG桩施工技术要点。CFG桩的施工技术由施工单位技术人员和监理单位人员进行监督。施工前，施工单位需对全体施工人员进行岗前技术培训和技术交底，向施工人员详细讲解施工的重点难点和施工过程，识别施工过程中可能存在的问题，促进施工人员深入了解各项施工技术参数，有效防范施工过程中的安全风险，降低安全事故发生的概率。CFG桩在建筑施工过程中，为了保证施工现场的秩序，应科学安排施工现场的交通。非工作人员不得随意进出施工现场。在施工过程中，施工人员必须严格监督所有操作程序。施工单位发现违章作业行为，必须及时纠正，并将违规作业行为纳入员工考核。

4.2 施工过程事故桩的危害防治

在场地中可能会存在一部分具有相对较高的软硬土层。在软土层或土层中部，由于CFG桩尚未打入，打桩机或设备可能会受到相对静态振动和冲击应力的较大影响。振动对中间部分和已开始打桩的设施的危害和影响，以及它们的作用机制，主要表现为相对振动损伤。使用隔离桩的跳桩过程，如果发现原来的桩已经断成了新桩，而且原来的桩很硬，但不一定足够坚固，当在跳桩过程中加入中段形成新桩时，已被打裂成一个新结桩，也就是有时桩已被震裂。为了真正彻底地解决导致上述严重开裂和变形现象的反复出现的问题，在具体的结构施工设计方案体系中，我们需要根据施工现场和不同阶段的具体土质，严格考虑选择最适合结构施工的桩序，需要注意根据地块的具体结构和土层，适当合理地选择最适合现场应用的各种结构。施工过程中使用的主要工艺、技术、材料和机械设备也应仔细选择。

4.3 落实施工项目质量控制

（1）准确测量和放置桩位，保护已测量的桩位，并在施工前重新测试桩位。（2）材料应为干净的砾石，砾石中的含泥量不应超过10%，砾石的直径应控制在2-10cm的范围内。（3）在施工范围内，应合理布置排水明沟，并及时排出地下渗水。（4）根据试桩过程中确定的工艺参数，控制拔桩速度、拔桩高度和拔桩高度。振动法施工应根据试验中确定的工艺参数，严格控制每次的拔出高度、拔出速度、压入频率、砾石填充量，确保CFG桩身的密实性和连续性。（5）根据施工现场的地质特点，选择合适的桩尖结构，根据施工现场特点，选择尖锤阀桩靴。（6）CFG桩施工全过程中，每次填土不宜过多，每次严格执行不超过0.95m3的标准。

结束语

综上所述，目前CFG桩作为一种加固软土和不良地质条件的手段，应用越来越广泛。由于其施工速度和效率的提高，质量控制的难度也随之增加。因此，在施工过程中必须严格控制。现场施工人员必须实施现场监督，发现问题立即处理，并按照各专业规范规定做好相应记录，确保CFG桩复合地基的处理效果。

参考文献：

[1] 龚凯.CFG桩复合地基技术在高层建筑中的应用[J].城市住宅,2020,27(08):200-201.

[2] 卫思思.高层建筑中CFG桩复合地基的施工技术[J].四川建材,2020,46(02):97-98+100.

[3] 滕付旭.CFG桩复合地基在施工中的质量控制[J].价值工程,2019,38(35):14-15.