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摘要：本文对CFG桩复合地基的设计、施工、质量控制、质量检验作了介绍。
关键词：CFG桩复合地基；褥垫层；地基承载力
1 前言
CFG桩是英文Cement Fly-ash Gravel的缩写，意为水泥粉煤灰碎石桩，是由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的具有一定强度的可变强度桩，其强度等级在C15～C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型，通过褥垫层可充分发挥桩间土的承载力，并可传递荷载到深层地基中去，形成桩土共同作用的复合地基。
2 CFG桩复合地基设计
2.1 桩径、桩间距、处理范围
CFG桩宜采用正三角形、正方形或矩形布桩，桩应选择承载力和压缩模量相对较高的土层作为持力层。
桩径：长螺旋钻中心压灌、干成孔和振动沉管成桩宜为350mm～600mm；泥浆护壁钻孔成桩宜为600mm～800mm；钢筋混凝土预制桩宜为300mm～600mm。
桩间距：应根据基础形式、设计要求的复合地基承载力和变形、土性及施工工艺确定。采用非挤土和部分挤土成桩工艺，桩间距宜为3～5倍桩径；采用挤土成桩工艺和墙下条形基础单排布桩的桩间距宜为3～6倍桩径；桩长范围内有饱和粉土、粉细砂、淤泥、淤泥质土层，采用长螺旋钻中心压灌成桩施工中可能发生窜孔时采用较大桩距。
处理范围：可只在基础范围内布桩，并根据建筑物荷载分布、基础形式和地基土性状，合理确定布桩参数，对荷载水平不高的墙下条形基础可采用墙下单排布桩。
2.2 桩体材料
桩体材料采用碎石、石屑或砂、粉煤灰、水泥加水配合而成。桩身水泥采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入量不小于200kg/m3，优质粉煤灰（等级不低于Ⅲ级），掺量为70～90kg/m3，石屑率一般在0.3左右，碎石粗骨料应满足级配要求，松散堆积密度大于1500kg/m3，碎石最大粒径要求长螺旋钻孔管内泵压混合料法不大于25mm。混合料28天标准立方体无侧限抗压强度不小于15Mpa。
2.3 褥垫层
桩顶和基础之间应设置褥垫层，褥垫层起到调整桩土应力比、减少基础底面应力集中、保证桩土共同承担荷载、充分发挥桩间土承载力的作用。
2.4 复合地基承载力特征值
复合地基承载力特征值应通过复合地基静载荷实验或采用增强体静载荷实验结果和周边土的承载力特征值结合经验确定，初步设计时，可按下列公式估算：
fspk=λm（Ra/Ap）+β（1-m）fsk
Ra =up∑qsilpi+apqpAp
fspk：复合地基承载力特征值（kPa）
fsk：桩间土地基承载力特征值（kPa）
Ra：单桩承载力特征值（kPa）
m：面积置换率
Ap：桩的截面积（m2）
up：桩的周长（m）
qsi：第i层土的侧阻力特征值（kPa）
qp：端阻力特征值（kPa）
lpi：桩长范围内第i层土的厚度（m）
其中单桩承载力发挥系数λ和桩间土承载力发挥系数β应根据地区经验取值，无经验时λ可取0.8～0.9，β可取0.9～1.0；桩端阻力发挥系数ap可取1.0。
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2.5 地基变形
复合地基变形计算值不应大于地基变形允许值，地基变性特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜；对于砌体结构应有局部倾斜值控制；对于框架结构应由相邻柱基的沉降差控制；对于多层建筑和高层应由倾斜值控制；必要时尚应控制平均沉降量。计算地基变形时，地基内的应力分布，可采用各项同性匀质线性变形体理论。
3 CFG桩复合地基施工
3.1 施工工艺
CFG桩可选用以下工艺：长螺旋钻孔灌注桩，适合地下水位以上的黏性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土；长螺旋钻中心灌注成桩，适用于黏性土、粉土、砂土和素填土地基，对噪音或泥浆污染要求严格的场地可优先选用；振动沉管灌注桩，适用于黏性土、粉土、素填土地基；泥浆护壁成孔灌注桩，适用于地下水位以下的黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层地基。
3.2 施工准备
施工前应对CFG桩复合地基处理范围内的地下管线及上跨高压电线进行调查、核实和迁改，对没有迁改而施工中有可能对其造成影响的地下管线，需注意加强施工防护。施工前应进行室内配比试验及现场成桩实验，数量不得少于2根，以检验设备、工艺是否适宜，确定选用的技术参数是否满足设计要求。
3.3 施工步骤
施工前，应按设计要求在实验室进行配合比实验，施工时按配合比配置混合料，长螺旋钻中心压灌成桩施工塌落度宜为160mm～200mm，振动沉管灌注成桩施工塌落度宜为30mm～50mm。采用长螺旋钻孔灌注成桩施工顺序为：钻机就位→钻进至设计深度→停钻→泵送混合料均匀拔管至桩顶→钻机移位；振动沉管灌注成桩施工顺序为：桩机就位（将桩管对准桩位中心，桩尖活瓣合拢，放松卷扬机钢绳，利用振动机及桩管自重，把桩尖压入土中）→沉管→上料→拔管。成桩过程中应抽样做混合料试块，每台机械每台班不少于一组。
3.4 施工注意事项
CFG桩必须安排提前施工，CFG桩施工后28天内不得有任何重型施工机械在上面行走。按要求埋设地面沉降设备并进行观测，观测结果应纳入竣工文件。CFG桩钻芯弃土必须运至附近弃土场集中堆放，避免随挖随弃，污染环境及危机铁路主体工程安全。褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法。
4 CFG桩复合地基质量控制
CFG桩复合地基主要为混合料离析、缩颈、断桩、塌孔等引起的质量缺陷，为消除以上缺陷，首先要根据地层情况、场地条件等选取合适的桩型。长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量与拔管速度相配合，遇到饱和砂土和粉土层，不得停泵待料。振动沉管施工应控制拔管速度，拔管速度过快容易造成缩颈、断桩或桩孔偏小。
施工中桩位偏差不大于50mm，桩体有效直径不得小于设计桩径，桩身垂直允许偏差不大于1%。施工桩顶标高应高出设计标高不小于0.5m，当施工作业面高出桩顶设计标高较大时，宜增加混合料灌注量。冬期施工时，混合料入孔温度不得低于5℃，对桩头和桩间土应采取保温措施。清土和截桩时，应采用小型机械或人工剔除等措施，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和桩间土扰动。
5 CFG桩复合地基质量检验
CFG桩质量检验内容应包括桩身完整性、均匀性、桩身强度、单桩或复合地基承载力等。成桩7天内，可采用低应变检查桩身完整性，检验数量为施工总桩数的10‰，且不得少于3根。成桩28天后应在桩体中心处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察桩体完整性、均匀性，在桩身上、中、下取不同深度的不少于3个试样做抗压强度试验，检查数量为施工总桩数的2%，且不得少于3根。CFG桩处理后的承载力宜在成桩28天后进行，应采用单桩或复合地基载荷试验，检验数量为施工总桩数的2‰，且不得少于3根。
6 结束语
CFG桩复合地基具有承载力提高幅度大、地基变形小及适用范围大等特点。复合地基承载力与原地基承载力相比，可提高2～5倍。施工简便，工期短，CFG桩施工方法一般为长螺旋钻成孔泵送砼法，施工时，没有钢筋笼制作等工序，成孔成桩一次完成减少了成桩时间，加快了施工速度。CFG桩与其他桩基相比，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间土的承载能力，工程造价一般为桩基的1/3～1/2，经济效益和社会效益非常显著。CFG桩作为一种成熟的地基处理工艺已大量应用于我国铁路、公路、港口、房屋建筑等多个领域。
参考文献：
[1]《建筑地基处理技术规范》（JPJ 79-2012）．
[2]《铁路工程地基处理技术规程》（TB 10106-2010）
论文作者:郭文礼
论文发表刊物:《基层建设》2015年7期
论文发表时间:2016/9/1
标签：地基论文; 承载力论文; 特征值论文; 褥垫论文; 螺旋论文; 钻孔论文; 碎石论文; 《基层建设》2015年7期论文;