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摘要：本文对CFG桩的加固原理和施工工艺进行了介绍，肯定了CFG桩在地基处理中的应用。
关键词：CFG桩；复合地基；施工工艺；地基处理
1 CFG桩简介
CFG桩简称水泥粉煤灰碎石桩：是指由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成的高粘结强度桩，与褥垫层、桩间土共同作用形成复合地基。CFG 桩复合地基成套技术是中国建筑科学研究院地基所20世纪80年代末开发的一项新的地基加固技术。1992年由建设部组织鉴定，专家一致认为该成果有国际领先水平，推广意义很大。该技术于 1994 年被列为建设部全国重点推广项目，被国家科委列为国家级全国重点推广项目。1997 年被列为国家级工法，并制定了中国建筑科学研究院企业标准，现已列入国家行业标准《建筑地基处理技术规范》。
2 CFG桩复合地基加固基本原理
2.1CFG桩复合地基加固基本原理
当路基承受垂直荷载时，桩和桩间土都要发生沉降变形。桩的变形模量远比土的变形模量大，所以桩比土的变形小，由于路基下面设置了一定厚度的褥垫层，桩可以向上刺入，伴随这一变化过程，垫层中垫层材料不断调整补充到桩间土上，以保证在任一荷载下桩和桩间土始终参与工作。
同时土体受桩的挤密作用而提高了承载力，而桩又由于其周围土侧应力的增加而改善了受力性能，二者共同工作，形成了一个复合地基的受力整体，共同承担上部路基传来的荷载。
2.2 CFG桩复合地基各组成部分的作用
2.2.1 褥垫层的作用
这里所说的褥垫层不是施工中经常做的素混凝土垫层，而是由粒状材料组成的散体垫层，其作用可以概述为以下几个方面。
1）保证桩与土共同承担荷载。
在CFG桩复合地基中，路基通过一定厚度的褥垫层与桩和桩间土相联系，即指路基传来的荷载，首先传给垫层，再通过垫层传给桩与桩间土。在上部荷载作用下，桩间土的抗压刚度远小于桩的抗压刚度，桩顶产生应力集中，当桩顶压力超过垫层局部抗压强度时，垫层局部会产生压缩量，路基和垫层整体也会产生向下位移压缩桩间土，此时，桩间土承载力开始发挥作用，并产生沉降直至应力平衡。由此可见，设置垫层后，桩和桩间土自始至终都参与承担荷载。
2）调整桩与桩间土之间荷载的分担比例。
在其它条件不变的情况下，增加褥垫层的厚度，可以使桩顶与褥垫层接触的局部产生更大的压缩量，即桩顶向上“刺入”量加大，从而使褥垫层与桩间土接触更加紧密，因此，提高了桩间土的竖向荷载分担比例。反之，减小褥垫层的厚度，可以提高桩的竖向荷载分担比例。
当褥垫层厚度增大到一定值时，桩受的水平荷载很小，水平荷载主要由桩间土承担。基础受水平荷载的作用时，不会发生桩的折断。
3）减少路基底面的应力集中，提高路基整体的稳定性。
褥垫层厚度很小时，桩对路基基底的应力集中很显著，需考虑桩对路基基底的冲切破坏；随着褥垫层厚度的增加，应力集中明显降低，当厚度增加至一定程度，基底反力即为天然地基的反力。
2.2.2 桩的作用
1）承担路基传来的竖向、水平荷载。
2）对地基土产生一定的挤密作用。在施工CFG桩时，会对桩间土产生很大的横向挤压力，使桩间土得到一定程度的挤密，孔隙比减小，压缩模量增大，达到改善土质性能的目的。
3）排水作用。CFG桩桩体材料具有渗透性，经过大量的试验，桩体的透水性远比桩间土大，所以说CFG桩复合地基在成桩初期，桩体实际上已构成了固结排水通道，加速了桩周土的固结过程，桩体的排水作用效果非常明显。
2.2.3 桩间土的作用
1）与桩共同承担路基传来的竖向、水平荷载。
2）对桩体进行约束，保证桩体正常工作。
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3 CFG桩的施工工艺
CFG桩结合不用的材料使用在不同的地基中，所采用的施工工艺也不太相同。本文选取长螺旋钻管内泵压法对CFG桩的施工工艺进行简要说明。
3.1 原地面处理
完成清表，根据所测得的原地面标高和设计桩顶标高对照结果，平整钻孔场地，地面标高宜高于设计桩顶标50cm，预留排水坡度，做好排水沟等措施，并用压路机将原地面碾压至K30≥30MPa/m，以满足长螺旋钻机自重和抗倾覆的要求。
3.2 测量放样
在桩位用直径8mm的钢钎竖直打入20cm深孔，在孔内灌注石灰水或石灰粉，并在孔内插入标记物，可用一次性木、竹筷，便于桩位被埋没后查找。
3.3 钻机就位
钻机就位时，检查桩位无误后，可以安装钻机就位。用自动水平仪调整机架，通过底座支垫调节调整水平，调整钻杆与地面垂直，用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心。
3.4 钻进成孔
关闭钻头阀门，向下移动钻头至地面开始钻进，钻进过程中根据地层变化对钻压、转速和钻进速度进行合理调整，先慢后快，钻至设计深度时听钻。过程中每沉1m或电流表突变时应记录电流表一次，核对地基土层沿桩长的变化情况。
3.5 泵送混合料
长螺旋钻机钻至设计标高，停止钻进，向钻杆芯管泵送混凝土灌注，当钻杆芯管中充满混合料，开始提升钻杆，压灌混合料，一边拔管，一边泵送，严禁先提管后泵料。长螺旋钻机采用静止提拔，拔管速率亦按工艺性试验确定的参数控制，正常的拔管速率应控制在2～3米／分，施工中保证匀速连续提拔，严禁出现超速拔管，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度适当放慢。混合料应灌注至设计CFG桩顶标高以上50cm，停止泵送，投料量不得小于设计灌注量。
3.6 钻机移位
根据钻机的具体情况，一般钻4、5个孔移动一次钻机。无论桩距大小，均不宜从四周转向圈内推进施工，因为这样限制了桩间土向外的侧向变形，容易造成土体大面积隆起，断桩的可能性较大，可采用由中心向外推进或一边向另一边推进的方案。当地下出现软弱层，发生窜孔现象时，钻机应采用跳孔作业，待相邻位置混合料凝固后，再钻相邻桩位。
3.7 清除钻泥
钻泥在钻孔过程中必须随时清除，钻机移位后把剩余的钻泥清除。应当注意：挖土时不得扰动设计桩顶标高以下的桩间原土；不得挖动已经灌注的CFG桩，使桩头破坏。
3.8 桩头处理和桩间土开挖
施工结束后注意保护桩头，在龄期未到之前禁止重型机械碾压。
成桩7天后进行桩间土开挖，开挖及运输采用小型机械设备配合人工进行；小型机械挖土时应离开桩边20cm，余土用人工清除，避免对桩体造成破坏；坑底预留20cm土层人工清除，找平；采用切割机械截除桩头，不应损坏桩体，影响桩的完整性。
3.9 CFG桩施工中应注意的事项
1）CFG桩施工前应进行成桩工艺性试验，确定各项施工工艺参数后，方可进行施工。
2）混合料应用搅拌机拌合，且拌合时间不应少于60s。
3）混合料施工时，泵料应连续，不应停泵待料。
4）CFG桩施工过程中导管应始终埋入混合料内1m左右，以防断桩。
5）CFG桩施工应合理安排打桩顺序，避免后序桩施工对已施工桩的损坏。
4 结束语
1）CFG桩复合地基和桩基不同，它充分利用了桩与桩间土共同作用的特点，承载力高，地基加固效果较好。
2）CFG桩复合承载力高主要取决于它在深厚软弱土层中的置换、排水、挤密等作用的结果，同时它对桩周土具有改良作用。
3）褥垫层技术是CFG桩复合地基的一个核心技术，CFG桩复合地基的许多特性都与褥垫层的作用密切相关。
4）CFG桩复合地基的适用范围广泛，成本相对较低，它是一种实用性很强的地基处理技术。
论文作者:胡巍
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/7
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