CFG桩复合地基的标准化技术应用

杜涛涛

摘要：CFG桩能够很大程度上提高地基的承载能力，同时具有工艺简单、用时短、低成本等优势，被广泛应用在各大建筑工程施工中。本文基于实际工程案例，阐述了CFG桩复合地基标准化技术的具体应用。

关键词：CFG桩 复合地基 标准化技术应用

CFG桩复合地基标准化技术能有效改善建筑工程地基不均匀沉降问题，而且其成桩质量比较高，成本低，已经成为我国建筑工程地基处理的主要技术之一。但在实际应用中经常发生一些问题，在一定程度上限制了CFG桩复合地基的性能和作用的发挥。

一、工程案例

某建筑工程，地下2层，地上共32层，其中1～6层为商业功能区，9～14层为多公功能标准写字楼，15～32层为住宅区，地坪标高为8.2m，基地标高1.80m，基坑深度8.4m，地基采用CFG桩和混凝土桩组成的复合地基，CFG桩复合地基的设计承载力为450kPa，CFG桩自身强度为25MPa，混凝土桩自身强度为5MPa。CFG桩长16m，直径400ram，单个CFG桩的承载力在700kN以上，选择在正方形布置CFG桩，桩间距为2m。

二、CFG桩提高地基承载力的原理及其施工工艺

（一）CFG桩提高地基承载力的原理

CFG桩成桩后，混合料的水泥会和粉煤灰之间发生硬凝反应，同时水泥和水会发生水化反应，从而生成一种难溶于水的结晶化合物，比如：铝酸钙水化物以纤维状结晶存在于CFG桩中，可以自主生长和延伸，充填到碎石和石屑等空隙中，进而和地基中的土质交互交织，形成一种独立存在的空间网络结构，达到提升地基基础的强度和抗压能力。施工中，对加压周围土体，促使周围土体的密实度越来越高，进一步提高了地基土的受力性能。

（二）CFG桩和桩间土、褥垫层之间的关系

CFG桩和桩间土、褥垫层之间关系如图1所示：

图1中的1表示CFG桩和桩之间的土质；2表示CFG桩；3表示地基基础；4表示褥垫层。

从图1可以清楚看出，当建筑物的荷载作用到地基表面后，CFG桩的桩体逐渐进入褥垫层，CFG桩上层褥垫材料受到挤压会向四周流动，确保CFG桩和地基地面能始终接触，同时CFG桩土地压缩量会逐级加大，促使CFG桩间土的承载力能顺利发挥，可见，CFG桩和桩间土始终保持共同作用。褥垫层材料的流动补偿促使桩间土的承载力能的充分发挥，以达到改善地基状态的目的。

（三）CFG桩复合地基的标准化施工工艺

CFG桩复合地基的标准化施工工艺如图2所示：

从图2中可以清楚看出CFG桩复合地基的标准化施工工艺性比较简单，在施工前要确定每根CFG桩的具体位置，然后通过放线测量确定CFG桩机的具体位置，就可以开始施工，当钻孔到设计标高以后，通过泵送的方式，配制好的混合料送到CFG桩中，采用边送料边提拔钻杆的方式，直到混合料填满整个CFG桩，并清理弃土处理CFG桩桩头，当一切完成以后铺设褥垫层。

三、CFG桩复合地基的标准化技术的应用

（一）cFG桩桩体强度及配合比设计

技术具体应用过程中，CFG桩桩体强度的计算需要根据单个CFG桩的极限强度来进行计算，就建筑工程而，单个CFG桩承载力在700kN以上，有效满足了建筑工程的具体需求。而配合比的确定需要根据通过相关的实验来进行确定，通常情况下，为减少水化反应影响，水泥添加量要控制在25%～45%之间，最大不能超过50%。混合料中加入粉煤灰的数量比较多，因此CFG桩的强度的增长实际比普通混凝土要慢很多的，CFG桩硬度的检测要在60天后进行。在7～10CFG桩的强度可以增长到总强度的30%～40%，30天后可以达到最终强度的70%作用，因此当CFG桩施工完成以后要进行科学合理的养护。

（二）褥垫层厚度及材料的选择

褥垫层在CFG桩复合地基中主要作用是找平，其铺设的厚度决定了CFG桩复合地基的性能和作用的发挥。为提高CFG桩复合地基的承载力，垫层的厚度和桩间土的承载力成正比，与桩的应力比成反比，即垫层越厚，越有利于桩间土承载力的发挥，越不利于桩的承载能力发挥，因此必须综合考虑各种因素确定褥垫层厚度，如：桩体刚度、地基土承载力等。本次工程垫层厚度设计为200mm，桩径350mm，桩长4.4m，处理结果要求承载力特征值≥300kPa。

（三）CFG桩复合地基施工质量控制

本建筑工程在施工中为切实提高的施工效率和质量，选择振动沉管CFG桩施工技术，施工机械型号为DZ55，具体施工中必须高度重视几点：

1.确定放桩位点

科学合理桩位点CFG桩施工的关键，其定位的精确与否，直接决定了建筑工程地基的稳定性和质量，因此在CFG桩施工前必须根据设计图纸的要求精确各个桩位点。

2.桩机就位、成孔

衡量装机就位主要标准是桩机定位和地面的平整性以及稳固性，确保桩机和地面成垂直状态，通过铅锤调节钻机垂直度。同时把垂直度误差控制在1.5%之内，如果垂直偏度较大，可以通过移动桩机的方式适当调整。

3.沉管到设计位置

当沉管下沉到设计位置后，通过料斗向CFG桩中投放配制好的混合材料，当混合料和CFG桩上端平齐以后停止投料。如果投料中受到某些因素影响，在提钻和拔管过程中可以繼续投料，以确保成桩的标高和密实度能满足具体需求。混合料的配合比重必须严格遵循设计规定，根据实际情况确定水泥的用量，在搅拌机中加水搅拌的时间应当控制在2min以上，水量跟进CFG桩度坍落度的具体需求合理调整，成桩后桩顶浮浆的厚度应当控制在200mm之内，

4.边振动边拔管

沉管在混合料加到钢管投料口齐平后应在原地留振10s左右，为确保CFG桩成桩的效果，必须严格控制拔管的速度，根据成桩的具体情况进行适当调整，就此建筑工程CFG桩而言，拔管的速度控制在1.2m/min～1.5m/min就可以确保CFG桩成桩的质量。每提升1.5m左右，需要停留1 5～20秒进行振捣。在含水砂层段内可以稍微放慢提钻速度，避免流砂的流动导致CFG桩发生断桩或者塌孔。endprint

5.检测

施工完成后，需经过60天时间才能达到预定强度，由专业质量检测单位对CFG桩的成桩质量进行检测。检测有两种方式，一种通过低应变力对CFG桩的桩身质量进行检测，也称为动态检测；另一种是通过静载荷试验对承载力进行检测，也就是静态检测。其中动态检测的数量应当是CFG桩总数8%～10%，而静态检测桩的总数应当是总CFG桩数量的0.5%～1%。

6.桩间土清除和桩头截除、修整

当混合料初次凝固后，可以把弃土清理出现场，在CFG桩的顶部预留出200mm的厚土层，桩头的截除必须用人工清除，把桩头截断到设计标高，并清除顶部浮浆，直到露出新的混凝土，再桩顶找平。

7.铺设

褥垫层的材料可以是直径为5～20mm碎石，当褥垫层铺设完成以后，用平板振动器振压5遍以上。必须对褥垫层材料及时挑选，材料不得含有植物残体、建筑垃圾等材料，切忌不可选择鹅卵石来充当褥垫层，褥垫层分层铺设应当控制铺设厚度在200mm以上。

四、CFG桩复合地基施工质量问题的解决措施

（一）堵管及其解决措施

堵管是CFG桩复合地基施工中最常见的问题，一旦发生堵管问题，不但会影响CFG桩施工效率和质量，增加工人的劳动强度；而且还会造成巨大的资源浪费。尤其在堵管排除不顺利时，就会导致CFG桩混合料发生失水和硬化问题，增加再次堵管发生的概率。造成堵管现象发生的主要原因是混合配料的配比不够合理、混合料搅拌不到位、机械设备存在问题等。

为最大限度避免堵管问题的发生，泵送混合料的混凝土泵应尽可能放置在基坑底，即把搅拌好的CFG桩混合料，通过溜槽传输到混凝土的输送泵上，再进行泵送灌注施工，不能把混凝土泵直接放置在地表进行泵送施工。

（二）断桩、缩颈

大量工程实例表明，解决断桩和缩颈最直接有效的办法就是加大CFG桩的桩距，通常情况下CFG桩布桩的原则是“大桩长、大桩距”。软土地质施工中，为减少新CFG桩打桩时对已建成CFG桩影响，可选择隔桩跳打方式，可以为已打好CFG桩提供充分凝固时间，当CFG桩具有一定强度以后，会增加抵抗挤压力的作用，也有利于挤压引起的超孔隙水壓消散。

同时，施工监测工作是提高CFG桩复合地基承载力的关键。具体而言，施工监测单位的主要工作有：第一，监测场地标高，施工前要测量场地的标高，并随机设置足够数量和代表性的监测点，施工中随时监测场地地面是否隆起；第二，监测CFG桩桩顶的标高。以施工完成的CFG桩为监测对象，根据对桩顶的变化情况进行动态监测，把监测的重点放在CFG桩相对密集的区域。之外，缩颈和地基土质有很大关系，通常土质质量越松软，在CFG桩施工过程中就越容易发生缩颈问题。因此，一方面要确保灌注管内混凝土的高度，另一方面也要严格控制混凝土的灌入量，确保混凝土灌注充盈系数≥1。

五、结语

CFG桩具有工艺简单、成本低、效果好等优势，但是在具体中，必须根据现场实际情况，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。endprint