陕西中机岩土工程有限责任公司 陕西西安 710043
摘要：对PHC管桩单桩竖向承载力和水平承载力性状特征进行了规律分析，研究了水平抗力系数的比例系数m的主要影响因素，结合PHC管桩桩基现场原位试验，进行了经济型比较分析。对CFG桩复合地基和传统桩基础进行技术和经济效益方面分析比较，结果表明，CFG桩复合地基使桩间土的作用得到了充分发挥，增大了复合地基的压缩模量，使复合地基最终沉降变形减小，约为桩基的23%--30%；CFG桩复合地基利用工业废料粉煤灰、不配筋，充分发挥桩间土的承载力，工程造价低廉，经济效益明显优于桩基础方案。
关键词：CFG桩；复合地基；预应力混凝土管桩；桩基础，基础方案比选
前言：近年来，随着我国经济建设的飞速发展和人民生活水平的日益提高，高层和超高层建（构）筑物大量涌现。高层建（构）筑物的荷载大、重心高、结构复杂，对于地基强度和变形的要求都很高。预应力管桩基础是工民建基础工程应用比较广泛的一种桩型，具有制作方便，桩身质量易于保证，材料强度高，耐腐蚀性强，桩的单位面积承载力较高等优点。当地基土具有一定强度时可采用CFG桩复合地基。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。具有施工速度快，工期短，质量容易控制，工程造价低等特点，是一种应用比较普遍的施工地基处理方法，经济效益和社会效益非常显著，目前被工民建广泛应用。
一、CFG桩复合地基是什么
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它是通过水泥、粉煤灰、碎石、石屑或者是砂加水拌合而成的高粘结强度桩，桩与桩间土和褥垫层一起构成的复合地基，适用于砂土、粉土、粘土、素填土等地基。有着施工速度快，工期较短，质量便于控制，工程的造价低的特点，是一种应用比较普遍的施工地基处理方法，经济利益和社会效益显著，现如今已被广泛的使用。
二、基础方案的比较
（1）技术方面
使用CFG桩复合地基的方案和桩基础的方案都可以满足上部荷载的需要，但是CFG桩复合地基能够充分的利用桩之间土的作用，从而能够让复合地基的压缩模量增大，复合地基的沉降变形减小，在无需配筋的同时单方混凝土达到的承载力较钢筋混凝土灌注桩大。与此同时，同桩基础进行比较，CFG桩的工艺性比较好，桩体的材料有着良好的流动性还有和易性，灌注起来比较方便，施工过程通常为干作业不需要护壁泥浆、污染小，效率高、施工质量易于控制。
（2）社会经济效益的方面
使用CFG桩复合地基的方案，桩身材料一般均由泵送混凝土略加调整而来，强度等级在C15-C25之间变化，褥垫层为级配砂石，相较灌注桩不消耗钢筋，混凝土数量少标号低，钻孔灌注通常一次完成，工期短成本低，社会经济效益方面要比桩基础方案更加具有优势。
三、CFG桩复合地基的施工
因为场地存在着各种各样的差异，应该针对着不同场地具体的工程地质条件，结合着拟建建筑物的特点和性质，分析不同方案的技术指标还有社会经济效益。
（1）CFG桩复合地基的设计还有选定
要根据不同的施工场地地质条件，对于具体的施工措施进行相关的设计，对于施工现场的土质要进行仔细的勘探，通过地勘报告确定CFG桩复合地基是否适用，再确定桩长、桩底标高或持力层、桩径、桩间距、混凝土标号、褥垫层厚度等指标。
（2）地基加固的效果
CFG桩复合地基工程桩施工前必须进行试桩施工，试桩施工完成且检测合格后方可进行工程桩施工，并依照规范要求选取不少于1/100或设计要求数量的工程桩进行检测，保证CFG桩身完整性及复合地基的承载力能够满足设计的要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆建筑物施工过程和竣工后，需要依照相关规范进行沉降观测，监测最大沉降量、不均匀沉降值不超过标准，验证处理后地基的可靠性。
（3）CFG桩基的施工工艺流程
CFG桩通常采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩的技术，也就是钻孔和灌注混凝土一次性进行。钻机钻孔到设计的深度之后提钻，并且同时用混凝土泵压入超流态的混凝土，直到高出了设计标准高不小于0.5m的地方成桩。另外也有长螺旋钻干成孔灌注、振动沉管灌注、泥浆护壁钻孔灌注等CFG桩施工工艺，但相对管内泵压一次性成桩，经济技术优势较小，应用较少。
CFG单桩施工流程如下：钻机就位、调平——钻孔——终孔至设计标高——压灌混凝土——提钻并压灌混凝土至桩头标高。CFG桩复合地基施工流程：场地平整——测量放线——试桩施工——试桩检测——工程桩顺序施工——清桩泥、截桩头——工程桩检测——褥垫层施工。
四、桩基和基础方案分析
高层建筑可采用CFG桩复合地基上的筏形基础、预应力混凝土管桩桩基上的筏形基础、钻孔灌注桩桩基上的筏形基础。以安全、经济为原则，并结合地域经验深入研究，认真计算，对各种桩型进行分析比较。由于郑州地区钻孔灌注桩综合造价比CFG桩和预应力混凝土管桩均要高很多，暂不考虑钻孔灌注桩方案。
（1）CFG桩
CFG桩又称水泥粉煤灰碎石桩，属于有粘结强度增强体复合地基，这种桩刚度较大，不仅可以充分发挥桩的侧阻，若桩端落至较好的持力土层，还可以较好地发挥桩端承载力的作用。与其他类型的复合地基相比，CFG桩复合地基能够大幅度提高地基承载力，因此CFG桩复合地基技术近几年在全国各地的高层建筑中得到了广泛的应用，现已成为应用最为普遍的地基处理技术之一。
（2）预应力混凝土管桩
预应力混凝土管桩是以预应力混凝土钢棒为材料应用先张法产生预应力，并采用离心法生产的混凝土桩，无论什么形状，其性质是一样的，都是中空的离心混凝土桩，具有“管”的属性，成管形，泛称为先张法预应力混凝土管桩，简称“管桩’，预应力混凝土管桩适用于抗震设防烈度小于或等于7度地区的工业与民用建筑，预应力混凝土管桩具有强度高、耐打性好、工期短、造价低、对工程地质变化适应性强等优点，得到了广泛的应用。管桩宜以较厚、较均匀的强风化或全风化岩层、坚硬的粘土层、密实的砂层等为桩端持力层。如果地质条件好，桩端持力层较为理想，能够有较高的单桩承载力，在保证安全的情况下获得良好的经济效益。
五、比较结果
CFG桩的优点是施工技术成熟，单位长度桩长价位也较低。CFG桩的不足之处是CFG桩是排土桩，在桩入土范围内存在第5层细砂层，成孔时容易缩径，出现重复排土现象，成桩时如果提升过快、施工过程控制不好，容易造成缩径、夹芯、断桩，引起地面沉陷等，对周围建筑物、道路、管线等造成不利影响。另外CFG桩在施工完成28天后才能进行承载力检测。且根据河南省《豫建标（2008）第57号文》规定，对于工程勘察等级和基础设计等级均为甲级的建筑，采用CFG复合地基方案时需要进行CFG复合地基专项审查，不利于缩短施工总工期。
预应力混凝土管桩施工技术也非常成熟，但是单位长度桩长价位较CFG桩高，然而单位承载力造价低，且属于预制桩，成桩质量可靠，而且施工机械化程度较高、施工速度快，不用现场搅拌混凝土，堆放砂、石、水泥等原料，不会发生堆土和泥浆满地流淌等混乱现象，不污染环境。另外在施工10天后即可进行承载力检测，大大缩短施工工期。预应力混凝土管桩的不足之处是对本工程砂层要求较高，群桩施工时，后施工的桩易出现有效桩长不能保障，桩顶高出设计标高的现象，造成浪费，且压桩力过大或施工不当会出现爆桩现象。另外由于静压桩机的吨位较重，若现场开挖后施工，遇有地下水时，可能会出现陷机的现象。
小结：以上从安全适用与经济合理性、技术先进性、施工难易度、成桩质量、保护环境、施工工期等方面进行了比较分析，分析表明预应力管桩桩基、CFG桩复合地基均可应用于本工程，建议优先采用预应力管桩桩基方案。具体方案应根据现场试桩情况确定。
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[3]郑俊杰，聂重军，彭宏.预应力混凝土管桩研究与应用进展[J].平顶山工学院学报，2004，13（4）：51-55
论文作者:黄栋,陈明,雷晓娟
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第16期
论文发表时间:2019/3/1
标签：地基论文; 混凝土论文; 预应力论文; 承载力论文; 管桩论文; 桩基论文; 钻孔论文; 《建筑细部》2018年第16期论文;