CFG复合地基在结构基础中的应用

张 建，姜亚军

陕西省第八建筑工程公司，陕西 西安 710065

0 引言

近年来，随着我国经济建设的飞速发展,高层建筑大量涌现。由于高层建筑重心高、荷载大的特点，要求地基的强度与变形均很高。为此，较多地采用桩基础或桩—箱基础来满足这一要求，但需耗费大量钢筋、水泥，造价相当高。人们发现，当地基土达到一定强度时，可采用CFG桩复合地基，比传统的桩基础具有明显的优势，能够取得较为满意的效果。

1 CFG复合地基的优点

CFG复合地基相比其他传统的桩基，具有如下优点：

1）适用性广，承载力提高幅度大，CFG桩复合地基技术适用于非饱和及饱和的粉土、粘性土、填土、砂土、淤泥质土等地质条件，处理后，复合地基的承载力与原地基承载力相比，可提高2倍～5倍；

2）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；

3）造价低，由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形减小，再加上CFG桩不配筋且充分发挥桩间土的承载能力，同时，桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料，大大降低了工程造价，一般为桩基的1/3-1/2，经济效益和社会效益非常显著；

4）保护环境，CFG桩施工时，不需泥浆护壁，没有泥浆外运，既节约了资金，又无环境污染，对市内施工，非常适合。

2 CFG桩施工技术

工程实践表明，对 CFG 桩复合地基设计，就承载而言一般不会有太大的问题，可能出问题的是 CFG 桩的施工。了解其施工工艺及在施工中可能出现的问题，并懂得如何防止这些问题的发生对设计和施工人员来时是十分重要的。

CFG复合地基施工流程为：设备、人员进场→测放桩位、材料采购→试桩施工→桩基顺序施工→清槽至桩顶标高凿桩头→检测→褥垫层施工→退场。其中，单桩施工工艺流程：钻机就位→钻孔→清空至设计深度→灌注混凝土→提钻并灌注砼至孔口。

施工前应具备下列资料和条件：建筑物场地工程地质报告和必要的水文资料；CFG 桩布桩图，并应注明桩位编号，以及设计说明和施工说明；建筑场地邻近的高压电缆、电话线、地下管线、地下构筑物及障碍物等调查资料；建筑物场地的水准控制点和建筑物位置控制坐标等资料；具备“三通一平”条件。

CFG桩施工方法，根据设计要求和现场地基土的性质、埋深、场地周边是否有居民、有无对振动反应敏感的设备等多种因素，大多选择采用长螺旋钻孔法或振动沉管法。

1）CFG桩长螺旋钻孔法施工。长螺旋钻孔法适用于地下水位以上的黏性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土，该施工方法应采取长螺旋钻机进行施工。具体的施工步骤是：（1）先对钻杆的位置以及垂直度进行校核，要确保钻杆的垂直度偏差小于1%；（2）配取混凝土拌合料，其拌制的混合料的塌落度应该控制在160mm～200mm范围之间；（3）把钻头阀门关闭，然后开始往下移动钻杆直到钻头触及地面，然后开启电机，把钻杆旋转下沉至设计标高；（4）为了能有效地防止钻杆摇晃，以及能随时可检查并纠正钻杆偏位的差值，宜采取先慢后快，提拔速度适宜控制在2m/min～3m/min之间的成孔方式。

2）CFG桩振动沉管法施工。振动沉管灌注成桩适用于粉土、黏性土及素填土地基。该施工方法的具体步骤是：（1）先对施工场地进行清理，并且按照设计做好底层封底；（2）按照施工图纸的要求进行施工放样、布置好桩位并且对桩位进行标志；（3）采取试桩步骤，以准确地确定出混合料的配合比、施打顺序以及拔管速度等参数。（4）进行桩机就位，但值得注意的是应该要确保桩机的水平、稳固，保证其垂直度偏差在设计允许范围内。

3 CFG桩施工质量控制

在施工中，可能存在如下问题：堵管、断桩、窜孔、缩桩、扩径、桩体不垂直等。因此，为了有效地保证CFG桩的施工质量，结合笔者工程实践经验，总结了关键的几个质量控制要点：

1）选取适当的施工设备。从上面分析可表明，CFG施工方法主要是采取长螺旋钻孔法或者振动沉管法施工方法，因此必定是主要采用振动沉管机或者螺旋钻机。而对于选取何种施工机械，关键是先确定选取何种施工方法才能确定，选取施工方法后，结合具体工程特点而选取相应施工机械的设备参数等。例如，对于在北方地区采用CFG施工来说，由于地质大多数是硬土层，为此CFG桩的施工多采用螺旋钻预引孔结合振动沉管机制桩的混合施工方法，采取这种混合方法可有效地防止打桩被震坏或桩间土被受扰动。因此，在施工前，必须先了解该工程的地质条件等，然后选取相适应的施工方法以及施工机械设备；

2）选取相适应的施工工艺。对于CFG桩施工来说，其成桩的步骤的相当重要，采取不合理的成桩工艺对于CFG施工来说将会徒劳的。而选取施工工艺，归根到底还是要结合工程的地质条件，而选取有效的施工工艺。同时，在施工中紧密对其进行监测，结合施工的变化而采取相适应的解决方法；

笔者总结了对于不同情况所应采取的解决措施如下：

（1）在饱和软土中成桩，应采用隔桩跳打施工方案；而在饱和的松散粉土中施工，隔桩跳打亦不宜采用；当满堂布桩时，宜从中心向外推进施工，或从一边向另一边推进施工，且应采用螺旋钻引孔的方案，避免新打桩的振动造成已打桩的断桩；

（2）设置保护桩长，使桩在加料时，比设计桩长多加0.5m，避免新打桩振动导致已打桩受振动挤压，混合料上涌使桩径缩小；

（3）拔管过程避免反插，否则，由于桩管垂直度的偏差，容易使土与桩体材料混合，导致桩身掺土影响桩身质量；

（4）控制好混合料的坍落度，所拌制的混合料的坍落度适宜控制在3cm～5cm之间，而且应确保其有较好的和易性。结合工程实践经验，为了能有效地保证CFG的成桩质量，拔管速率应控制在为1.2m/min～1.5m/min范围之间，而且桩顶浮浆应控制在10cm左右；

3）加强施工过程中的监测。在施工过程中，应加强监测，及时发现问题，以便针对性地采取有效措施，有效控制成桩质量，重点应做好施工场地标高观测、已打桩桩顶标高的观测、对有怀疑的桩的处理等工作。

4 结论

CFG复合地基以其独有的特性，大大拓宽了复合地基技术的应用范围，为高层建筑地基提供了新的技术方法，将在今后地基基础应用中产生较好的社会效益和经济效益。

[1]康景文.CFG桩复合地基的应用及其发展[J].地基基础，2001，31(01)：39-42.

[2]徐任华.CFG桩复合地基在高层建筑中的应用[J].施工技术，2004，29(11)：49-50.

[3]孙燕，朱钢.CFG桩复合地基的性状.[J].广西工学院学报，2007，28(9)：28-30.