关键字：桩基础 CFG桩复合地基
一、CFG桩复合地基简述
水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）加固软土地基技术是以粉煤灰为主掺入适量的水泥等组成胶结材料，与碎石、卵石、砂等骨料拌合形成粉煤灰混凝土桩（CFG桩）。研究结果表明：掺入合适的外加剂后，粉煤灰用量最高可占总胶结材料重量的80%。其无侧限抗压强度应稳定在1.5MPa以上。粉煤灰混凝土可用于软土地基加固处理，处理后的复合地基承载力显著提高，处理后的地基沉降量明显减少，能满足一般工业与民用建筑、道路地基的承载力要求。用粉煤灰混凝土沉管灌注桩处理软土地基，形成的复合地基承载力可提高至原地基承载力的3倍以上。在民用建筑上与普通混凝土沉管灌注桩基础相比，其综合基础处理费用可节省约30%，具有显著的经济效益。因此在河南多地建设高层建筑时都使用CFG桩来进行地基加固处理。
二、CFG桩加固机理
CFG桩复合地基由CFG桩、桩间土及褥垫层三部分构成。
褥垫层受上部基础荷载作用产生变形后以一定的比例将荷载分摊给桩及桩间土，使二者共同受力。同时土体受到桩的挤密而提高承载力，而桩又由于周围土的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，共同承担上部传来的荷载。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间土表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，沉降变形减小，并同时提高了土体的抗剪强度，亦可使CFG桩避免产生刺入破坏的可能。
三、复合地基中的“桩”与桩基中的“桩”的区别
复合地基中的“桩”与桩基中的“桩”有所不同，主要体现在以下两方面。一方面是桩身材料及强度，复合地基中的桩有散体材料桩、柔性桩、半刚性桩和刚性桩之分，而桩基中的桩均为刚性桩；另外一方面是桩与上部结构的连接方式上，复合地基中桩体与基础往往通过垫层（碎石或砂石垫层）来过渡，而桩基中桩体与基础直接相连，两者形成一个整体。正是由于这两方面的原因，复合地基仍然属于地基的范畴，主要受力层在加固体内，桩与桩间土共同承担上部荷载；而桩基中的主要受力层是在桩尖以下一定范围内，如图1所示。
四、方案的比较和确定
某工程，根据地基土层的物理力学性质可判断该场地土为中软场地土。配套商业、社区卫生服务中心及地下车库最高2层，所需承载力不高，拟采用天然地基。住宅楼有29层，属于高层建筑，而场地为中软土，其强度和变形显然满足不了住宅楼对地基的要求，需要进行地基处理。可能采用的方案有CFG复合地基或者桩基。
（1）技术方面: 采用CFG 桩复合地基方案和桩基础方案均能满足上部荷载要求，但CFG 桩复合地基能充分利用桩间土的作用，从而使复合地基的压缩模量增大，复合地基沉降变形减小，且在桩径、桩长相同的情况下，CFG 桩复合地基每根桩所承担的面积也比桩基大，说明桩基础中桩间土的承载力得不到充分发挥，易造成浪费。
（2）社会经济效益方面: 采用CFG 桩复合地基方案，桩数少，比桩基可节省50%以上的工作量，其施工工期与桩基础相比具有明显的优势。同时，由于CFG 桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩之间土的承载能力，和桩基相比，其工程造价为桩基础的30%左右，社会经济效益明显优于桩基础方案。
（3）施工方面：CFG桩在预估的桩长范围内，主要为粉土、粉质粘土和粘土，可钻性较好，孔壁起立性也较好，有利于成桩。且拟建场地地层强度较高，桩身所受的阻力相对不大，均能穿透桩身土层单元，水泥粉煤灰碎石桩法的桩体材料为混凝土，无毒、无害，也不会对地下水和地基土产生污染。同时与桩基相比，CFG 桩工艺性好，桩体材料具有良好的流动性与和易性，灌注方便，施工效率高及质量容易控制。采用预应力混凝土管桩（PHC）时，受第⑥、⑧土层单元局部钙质结核含量多而富集的影响，无论采用锤击法或静压法较难穿透该层、极易造成爆桩。
通过以上分析比较，CFG 桩复合地基方案技术指标优于桩基础方案。
五、CFG桩施工工艺
CFG桩常采用长螺旋成孔、泵压灌浆成桩，具体施工步骤：平整场地→测量放线→钻机就位→螺旋钻进成孔→高压灌注→成桩→人工清土→凿桩头→铺褥垫层。
六、CFG桩质量检测
CFG桩施工完毕，一般28d后对CFG桩和CFG桩复合地基进行检测，检测包括低应变对桩身质量的检测和静荷载试验对承载力的检测，静荷载试验多采用单桩或多桩复合地基，根据试验结果评价复合地基承载力，亦可采用单桩静荷载试验，通过计算评价复合地基承载力。
检测数量：静荷载试验数量取水泥粉煤灰碎石桩总桩数的0.5%-1.0%，但不少于3点；低应变检验数量一般取水泥粉煤灰碎石桩总桩数的10%。选择试验点时应本着随机分布的原则进行选择。挑选施工质量好的桩或施工质量差的桩，或者为了检测方便将所有试桩集中在一个区域的选桩方法，都不能体现随机分布的原则。低应变检测去装束10%进行检验时，建议采用下列方法选桩：选择0-9的任何一个数字，如选择5；桩编号个位为5的桩均为试验桩，这样选择能够较好的体现随机分布的原则。
水泥粉煤灰碎石桩复合地基属于高粘结强度桩复合地基，载荷试验具有其特殊性，试验方法直接影响对复合地基承载力的评价。对此，实验时按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－2002）“复合地基实验要点”执行的同时，还需注意以下几点：
① 褥垫层的厚度与铺设方法。实验时褥垫层的底标高与桩顶设计高相同，褥垫层底面要求平整，铺设面积与载荷板面积相同，褥垫层周围要求有原状土约束。
② 当p-s曲线不存在极限荷载是按相对变形值确定复合地基承载力，取s/b=0.01对应的荷载作为水泥粉煤灰碎石桩复合地基承载力标准值。
参考文献：
[1] 张洁.浅谈现代建筑基础工程建设中的CFG桩施工及其注意事项[J].建筑发展，2018.
论文作者:刘莹莹,何江
论文发表刊物:《城镇建设》2019年19期
论文发表时间:2019/11/13
标签：地基论文; 荷载论文; 桩基论文; 褥垫论文; 承载力论文; 粉煤灰论文; 碎石论文; 《城镇建设》2019年19期论文;