CFG桩复合地基处理技术在北京地区某项目的应用

张红涛

（北京市地质工程公司 北京 100143）

0 引言

CFG桩是近年来得到快速发展的复合地基处理技术。CFG桩以其能够充分发挥桩间土的承载力，大幅度提高软弱地基承载力，施工效率高，施工成本低，环保等优点，并且在施工过程中能够避免许多传统施工的弊端，在多层以及小高层建筑中广泛使用，目前已经逐步适用于高层、超高层建筑之中。

CFG桩在北京及周边地区同样存在着普遍的应用。在此次工程地基处理施工中应用了CFG桩复合地面处理技术，取得了良好的效果。

1 工程概况

该建筑工程位于北京市，总建筑面积约4.96万m2，其中地上面积3.9万m2，地下总建筑面积1万m2，建筑内容由主楼、配楼和纯地下车库组成，主楼地上19层，高80m，地下2层，高12.9m；配楼地上6层，高27.75m，地下2层，高9.9m。基坑面积约7000m2，采用上部3m为土钉墙，下部为“桩锚+旋喷桩”的支护、隔水形式，基坑主楼区域采用CFG桩复合地基处理。

2 工程地质及水文地质条件

2.1 工程地质条件

施工区域地层按成因类型、沉积年代及其工程地质特性差异，共划分为9大层及亚层。其中表层为人工填土，其余各层为一般第四纪沉积层。表层一般为厚度1.00～6.20m的人工堆积之房渣土、碎石填土层及粘质粉土素填土、粉质粘土素填土层。现已填埋的引水渠部位普遍厚度较大，整体厚约3.5～4.0m。人工堆积层以下地层主要为第四纪沉积之粘质粉土、粉质粘土、粉砂。桩端持力层为细砂、中砂层。

2.2 水文条件

地下水能够直接影响岩土体的工程特性，也是影响建筑物的稳定性和耐久性的重要因素。地下水对于地基的不均匀沉降以及承载力会产生较大的影响，因此在施工区域对地下水的监测十分有必要。于施工区域内量测到3层地下水，各层地下水水位情况及类型参见表1。

表1 地层地下水水位情况及类型

2.3 施工特点

结合施工区域地层岩性条件以及施工质量要求，项目实施过程中需要重点解决的问题如下：

（1）本工程场区地质条件相对较差，地下水分层及补给方式复杂，且地下水充沛施工降水需注意避免对周围已有市政道路和已有建筑物造成不利影响。

（2）本工程基坑面积较为狭小，施工内容涵盖基坑支护及地基处理，其中主楼区域采用CFG桩复合地基。根据不同施工方式，科学布置现场，合理安排工序衔接，组织机械设备，保障施工进度以及施工质量。

3 CFG桩复合地基施工工艺

3.1 CFG桩原理

CFG桩是由碎石、粉煤灰、砂或石屑掺水泥加水拌和形成的高粘强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。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力，工程造价一般为桩基的1/3～1/2，具有显著的经济效益。

3.2 CFG桩设计方案

根据本工程的设计要求，结合本工程的岩土勘察报告，天然地基不满足建筑物对地基承载力和地基沉降的变形要求，根据类似工程经验、规范及相关软件计算，采用CFG桩复合地基处理方法以提高地基承载力及控制变形。CFG桩施工工艺采用长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩，设计参数见表2，示意图如图1所示。考虑到A、C区高于B、D区2m，现场CFG桩施工顺序为A、C区先施工，B、D区后施工。

表2 CFG桩设计参数

3.3 工艺流程

根据CFG桩长范围内地层岩性，采用专用CFG桩施工的长螺旋钻机成孔，且根据具体情况连打或跳打，深度以达到设计深度为准，CFG桩施工工艺流程见图2。

3.4 质量控制措施

施工前必须先进行材质检验，按要求严格施工，保证桩体达到C30混凝土强度。为确保桩身质量，必须做到以下几点：

图1 CFG桩

图2 CFG桩施工工艺流程

（1）依据钻臂上刻划标记线严格控制钻孔深度，依据地泵输送混凝土速度控制提钻速度。钻孔达到设计深度后，一边泵送一边拔管，拔管速率必须控制与泵送量相匹配，泵送料达到钻杆芯管一定高度后，方可拔管，拔管速率要保证钻头始终埋在CFG桩混合料液面以下，避免进水、夹泥等质量缺陷的发生。

（2）依据配合比控制混凝土坍落度，混合料的坍落度采用160～200mm，定期检查混合料坍落度，每个台班至少检查两次。

（3）依据预定每盘桩料用量保证桩的实际浇注混凝土用量不得小于桩孔计算体积，且保证桩身混凝土不出现缩径、夹泥、松疏和断桩等现象。

（4）施工时要始终保持混凝土泵料斗内的混合料液面在斗底面以上一定高度，以免泵送时吸入空气，造成堵管。

技术质检人员每天检查班报记录，及时发现问题；此外每天进行成孔延米、成桩延米以及累计成孔延米、成桩延米、累计灌注量等统计工作，以便掌握工程施工有关数据，施工中成桩偏差控制如表3所示。

表3 成桩偏差控制

4 CFG桩质量问题及解决方案

4.1 质量问题概述

CFG桩施工结束后，对其进行质量检测。在B、D区出现了较多的具有局部缩径及断桩的缺陷桩。现场承载力检验和低应变动力检验桩检测结果，B、D区域的CFG桩达不到设计要求。

4.2 原因分析

B、D区的断桩和缩径集中的地层为细砂、中砂层和粘质粉土、粉质粘土层。根据现场施工时对桩弃土的观察可以明显发现B、D区的地下水比A、C区更加丰富。通过分析相关资料，B、D区出现质量问题的原因为：

（1）该区域地下情况复杂，地层中含有丰富的地下水，地下水的存在影响了桩身质量。

（2）施工过程中拔管速度偏快，泵送混凝土料和拔管速度匹配不恰当，空气未全部释放出来，混凝土未及时填充，导致桩身产生断面裂隙。

（3）原设计方案中混凝土坍落度为160～180mm，坍落度偏小，影响施工灌注速度，造成混凝土放料困难。补桩时混凝土坍落度应调整为180～220mm。

4.3 补桩方案及施工控制措施

4.3.1 桩补方案

在距离已施工CFG桩净距四倍桩径处重新施工CFG桩，其桩长等设计要求同原设计。

4.3.2 预防缩径及断桩措施

针对B、D区产生较多缺陷桩的情况，实施专项施工方案，采取以下措施预防缩径及断桩现象的产生：

（1）回填钻机施工面时保证60cm回填厚度，严格把控回填土的质量，如有需要现场准备钢板，保障钻机施工时的垂直度。

（2）钻具调整措施：受地层影响，B区和D区的桩缺陷部位普遍集中在桩顶标高以下4～5m，针对此区域出现的问题，提前将桩顶下6m范围内的钻杆扇叶焊接直径φ6.5mm光圆钢筋，通过加粗钻具来减小地层对缩径和断桩的影响。

（3）混凝土调整措施：将混凝土坍落度由160～200mm调整至180～220mm，同时严格控制每车混凝土的浇筑时间。

（4）施工工艺调整措施：桩顶标高以下4～5m区域在避免产生抱钻的情况下增加提钻时的留停时间，同时合理控制混凝土泵送量。

（5）桩体达到7d养护龄期后方可开始清理桩间土，清理桩间土时严禁挖掘机触碰桩体，避免产生浅层断桩。

4.4 CFG桩复合地基补桩检测

本次采用低应变反射波法对补桩桩身完整性进行检测。为保障此次补桩区域施工质量，对B、D区补桩施工的CFG桩全数检测。使用低应变基桩完整性分析软件对现场测试数据进行时域和频域分析，通过分析结果综合得出整个桩身的完整性结果。根据监测结果，该区域的CFG桩满足设计要求。

5 结语

（1）在地层复杂、地下水丰富的区域施工CFG桩时，试桩试验是十分必要的。通过试桩确定设计参数，能够有效保障施工质量，可以避免施工验收不合格带来的施工成本损失。

（2）B区和D区的桩缺陷部位普遍集中在桩顶标高以下4～5m，该区域为两种硬度不同的地层交界面。施工时需要根据地层特点，重点控制钻机提钻速度。遇到类似B区、D区地层，应当减小钻机提钻速度。

（3）地下水丰富的地层，浇筑条件类似水下灌注，CFG桩施工时可适当增大混凝土坍落度，以免出现缩径或断桩。