廖宏超
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摘要：近年来，CFG桩复合地基技术在建筑工程中得到了广泛的应用。CFG桩复合地基通过改变桩长、桩距、褥垫厚度和桩体配比，使复合地基承载力大幅度提高。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。本文在此从CFG桩的技术原理出发，对CFG桩复合地基施工过程中的几个具体的工艺技术要点做了一定的探讨。
关键词：CFG桩；复合地基；施工工艺
前言：CFG桩复合地基是近年来逐步发展起来的一种新型的处理软弱地基的加固方式，利用CFG桩施工的地基处理，在施工中仅用到一些石屑和煤灰或低强度等级的素混凝土（桩身强度等级多在C15~C25之间）就可以完成整体施工，这就在一定程度上，降低了投入的成本支出，使工程的造价更加优化，使得CFG桩复合地基技术得到大面积推广应用。
一、CFG桩复合地基技术概述
CFG桩是处于刚性桩和柔性桩之间的桩型，主要由砂、粉煤灰、掺碎石、砂砾和其他材料按照一定比例同水泥进行混合搅拌形成的，这就是水泥粉煤灰碎石桩。从强度等级上看，CFG桩的等级处于C5～C20之间，其强度调节通常是通过调整水泥混合比来达到所需效果。该地基加固处理技术施工的优点包括：施工速度快、承载能力高、成本低、易于控制施工质量并能够广泛应用于各种土壤、固结的粘土、粉砂和其他类型的基土。
在CFG桩复合地基中，设置的褥垫层是确保软基处理质量的核心，是始终确保桩间土发挥作用的关键。在荷载作用下，桩体的强度和模量比桩间土大，桩顶应力比桩间土表面应力大。由散体材料构成的褥垫层能够确保桩间土共同参与工作，将承受的荷载向较深的土层中传递，同时相应的减少桩间土承担的荷载比例。可以看出，褥垫层的作用在于确保荷载通过褥垫层作用到桩间土上，确保桩间土与桩共同承担荷载，以此来大幅提高复合地基的承载力，减少复合地基的沉降变形。
二、CFG桩技术的应用原理
CFG桩复合地基由桩体、桩间土和褥垫层3部分组成。复合地基成形后土体由于受桩体施工和褥垫层变形时挤压而提高了承载力，而桩由于桩间土挤密增加摩擦力而提高了承载力。
垫层的作用是将上部传来的荷载通过本身的适当变形以一定比例分配给CFG桩和桩间土，使二者共同受力。为增加变形协调性，中间增加高强双向土工格栅。若不设褥垫层或垫层厚度不足，大部分列车荷载和路基本体等上部荷载将由沉降较小的刚性桩CFG桩承担，桩间土的承载力很难发挥，因此复合地基的优势不能充分发挥，造成浪费。高速铁路软土路基一般设置60cm厚褥垫层，中间设置1层双向土工格栅。根据实践证明，该形式能较好的达到设计意图，通过长期不间断的观测，工后沉降和不均匀沉降均能控制在要求范围内。
三、选择合理的CFG桩复合地基处理方案
根据现场和建筑物的地质条件进行合理的设计，实际施工中可以选择许多CFG桩复合地基的施工技术，其中有振动沉管CFG桩和中心灌注CFG桩基础等工艺，采用合理的工艺对提高地基承载力有很大的影响，进行方案选择时还应考虑施工期、经济成本、环境保护和其他因素。
CFG桩振动沉管施工技术主要是使用φ377规格的无缝钢管以振动的形式打入地下，随后倒入混合物沉管，使CFG桩产生振动，剥离管桩。这种方法施工速度快，不过施工技术水平和施工质量难以保证，生产时产生的噪音也比较大，在城市逐渐被淘汰，大多应用在到远郊或偏远地区；挤密桩锤冲击促使桩孔形成的施工方法工艺较为简单，单桩承载力高，但由于大部分桩处在砂石层，无法轻易成孔，施工速度较慢，振动也会产生较大的噪声，所以也不适合在城市使用。
四、做好施工前准备工作
首先准备建筑物场地工程地质报告和必要的水文资料及桩基施工图，调查建筑场地邻近的高压电缆、电线、地下管线、地下构筑物及障碍物及相关资料的收集，了解主要的施工机具和配套设备的技术性能参数和施工工艺，落实建筑材料的供应，然后进行场地的“三通一平”：保证场地通水、通电、通路，施工现场平整，确定测量基准点，最后按施工图纸实地进行桩孔中心位置放线，并按施工顺序对桩位进行编号。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆试成孔应不小于2个，以复核地质资料以及设备、工艺是否适宜，核定选用的技术参数。
五、CFG桩复合地基施工过程中的几个工艺技术要点
1、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、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。
3、钻进成孔
在确定可以开钻后，先关闭钻头阀门，缓慢向下移动钻杆至钻头触地。钻进作业开始后，钻进速度先慢后快，同时注意检查钻孔偏差并及时纠正。在成孔过程中，对于出现的钻杆摇晃或难以钻进等特殊事项，应放缓钻速，以防止出现桩孔偏斜、位移和钻具损坏等情况的发生。记录好开钻时间、速度、不同地质条件下的电流值、成桩瞬间电流值等。钻孔到达设计深度后终孔。
4、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。
5、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。
6、桩复合地基加固效果检测
当工程的CFG桩施工完成后，检测桩身混凝土的强度也符合相关要求，那么就需要由相关的专业单位来检测复合地基静荷载试验以及低压变桩身完整性。根据我国的相关规范，我们在静载试验中取百分之一的CFG桩，控制每一个工程都有三个以上被抽取到；在低应变动力检测中，抽取百分之十以上的桩，对桩身完整性进行检测。CFG桩桩身完整性检测：在检测CFG桩桩身完整性时，主要采用的方法是低应变反射波法，来对成桩质量进行检测，检测原理是这样的，锤击桩顶，就会有振动出现于桩顶质点，在混凝土桩身中传播这些运动，导致应力波的出现，在下行途中，应力比如果遇到阻抗减少，就会有上行的拉伸波产生，如果达到桩顶，将会增加顶面质点向下的速度；如果遇到阻抗增大，就会有上行的压缩波产生，减少桩顶质点向下的速度。
在复合地基静载试验方面，严格依据相关规范，从每栋楼上选取了四个点，依据单桩直径和置换率确定了载荷板面积，将慢速维持荷载法应用到了试验中，加压由千斤顶来完成，油压用油压表来测定，几何率定曲线来对荷载进行换算，沉降数值则是由百分表来测定。
六、结语
综上，CFG桩复合地基的应用，可以使复合地基的承载力得到大幅度的提高。实际施工过程中应根据现场实际情况，选择合理的CFG桩复合地基处理方案，选择正确的施工工艺和施工方法，才能提高复合地基的承载力，从确保建筑工程的整体结构的稳定性和可靠性。
参考文献
[1]刘斌.CFG桩复合地基施工工艺及质量控制研究 [J] 城市建设 2009（26）
[2]阎明礼、张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践.北京：中国水利水电出版社，2011
论文作者:廖宏超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/15
标签：地基论文; 褥垫论文; 荷载论文; 混凝土论文; 承载力论文; 桩头论文; 标高论文; 《建筑学研究前沿》2018年第35期论文;