CFG桩复合地基技术应用于高层建筑的实例分析

郝禹

（山西三建集团有限公司，山西 长治 046000）

0 引言

CFG桩，即水泥粉煤灰碎石桩，是由碎石、石屑、粉煤灰组成的混合料，掺适量水进行拌和，采用各种成桩机械形成的桩体。目前，在复合地基施工、高层建筑地基施工、公路软基处理中，水泥粉煤灰碎石桩得到广泛应用。与桩基相比，水泥粉煤灰碎石桩具有承载能力高、可调性强、适用范围广等特点，特别是可以将工业固体废弃物掺入其中，可以有效保护环境，降低施工成本。下文进行详细论述。

1 CFG桩复合地基技术概述

与一般的桩基明显不同，CFG桩复合地基由桩体、桩间土和褥垫层三部分构成（见图1），为保证桩、桩间土能一起受力，在桩顶浇筑一定厚度的褥垫层，以利于桩顶向上刺入。具体做法是：在钻头侧设置高强薄壁复合护筒，通过传力杆件，在距离软土底部一定位置拉开或按压传力杆连接的护筒，在钻杆提升中使其完全打开，压灌混凝土送入护筒中，完成提升成桩。待下根桩钻进时回收，循环施工。施工过程中，需要改进钻头构造，侧边加设伸缩护筒，护筒在软土层打开后，不仅保护阀门且稳固压灌混凝土空间，防止高泵压对土体的二次破坏和缩径，同时避免空吸导致桩体夹泥现象，从而有效保证压灌的整体性和连续性。

图1 CFG桩复合地基和一般桩基

2 CFG桩复合地基技术要点

CFG桩复合地基的施工工艺与传统单桩工艺不同，包括桩间土的处理、褥垫层的铺设与压实等特殊工艺。

2.1 施工准备

在施工前，对基础范围内的地层表面进行清理，包括已有的建筑垃圾与表层植被等。依据设计的CFG桩的桩顶标高，挖设现场的排水沟，同时应考虑复合地基中褥垫层的过滤作用，保证雨季施工时不会出现积水情况。与此同时，根据长螺旋钻机的现场活动要求，对场地进行碾压平整。

2.2 桩位测量放线

根据设计要求，CFG桩呈三角形和正方形布置，桩间距为1.3m，桩径为0.4m。施工前对桩位中心点进行定位，用石灰白线在场地内画出网格并定位中心点，再根据设计的桩位进行二次桩位复合，用木筷插入土体的方式确定。桩位确定后，根据打桩顺序和桩位，计算最优移机打桩路线，以提高施工效率。

2.3 桩基施工

采用该施工工艺，应重点控制桩基施工时钻机的垂直度，确保成孔垂直。在钻进过程中，应合理把握钻机的钻进速度，当出现异常状况时，停机检查原因。钻进完毕后灌注混合料，过程中重点关注成桩的拔管速度，保证桩身的混凝土充盈程度，避免发生断桩、缩颈等异常现象。

2.4 清理桩间土

工程桩施工完毕后，待桩身强度达到设计要求后，一般用液压履带式挖掘机配合人工进行桩间土的清理，清理至桩顶设计标高。过程中注意对成桩的保护，避免碰桩造成断桩。

2.5 凿除桩头

根据设计要求，对每根桩的设计桩顶标高进行标定。若桩间距较小且桩的布置方式不唯一，凿除桩头采用人工截桩，并将凿除的桩头运出施工场地。若CFG桩数量较大，全部凿除完毕对地面进行二次清理，以免对桩基检测造成影响。

2.6 承载力检测

CFG桩成桩7d后，选取有代表性的桩进行单桩竖向抗压承载力试验，28d后选取另外的样本桩进行复合地基抗压承载力试验。

2.7 褥垫层铺设

桩身检测合格后，根据设计参数在基础上铺设200mm厚的级配砂石褥垫层，进行复合地基承载力检测，级配砂石级配为4（碎石）:3（圆砾石）:3（中粗砂），最大粒径不超过30mm，压实系数不小于0.97，夯填度不大于0.9。

3 实例分析CFG桩复合地基技术在高层建筑工程中的应用

3.1 工程概况

某居民住宅楼项目用地面积约3515m2，拟建2栋17层住宅楼，高度约53.6m，采用钢筋混凝土框剪结构，设1层地下室，单位面积荷载约15kN/m2，本工程拟采用复合地基筏板基础形式。抗震设防烈度为Ⅵ度，建筑场地类别为Ⅱ类，设计特征周期为0.35s。

3.2 工程地质

场地原始地貌为河床冲积阶地，按场地岩土层层序自上而下的分布情况为第四系人工填土层（Qml）、第四系冲积土层（Q4al）、第四系残积土层（Qel）、石炭系基岩层（C）组成，具体分述如下：①素填土：灰褐、黄褐、灰黄等杂色，稍湿—湿，松散—稍密状，主要由黏性土砂砾及碎石、卵石组成。②1粉质黏土：灰褐、黄褐色，局部棕红、灰黑色，可塑状为主，局部硬塑状，土质不均，主要由黏粒及粉粒组成，局部夹腐殖质及薄层粉砂。②2粉质黏土：灰褐、黄褐、灰白色，局部红褐色，软塑状为主，局部可塑状，土质不均，主要由黏粒及粉粒组成，局部含较多砂粒、卵砾石。②3粉细砂：灰黄、灰黑色，局部灰白色，松散状为主，局部稍密状，主要由粉细粒石英砂组成，局部泥质含量较高，黏结性较差。②4卵石：灰黄、灰褐色，松散—稍密状为主，局部中密状，饱和，局部混夹漂石，粒径约2～10cm，卵石主要母岩成分为砂岩，花岗岩等，卵石间砂粒及黏粒充填。②5卵石：灰黄、灰褐色，稍密—中密状，饱和，局部混夹漂石，粒径约2～12cm，卵石主要母岩成分为砂岩，花岗岩等，卵石间砂粒及黏粒充填。③粉质黏土：灰褐、黑褐色，局部灰黑色，由下伏石灰岩残积形成，软塑状为主，局部可塑状，土质不均，主要由粉粒及黏粒组成，局部含较多卵石及中风化岩块，黏性较高。

场地未见崩塌、滑坡、泥石流、溶洞等不良地质作用。但场地局部地段发育土洞，土洞高度4.1m，见洞率约为6.6%。场地总体岩面起伏较大，对地基稳定性影响较大。基坑开挖后，基坑底土层为素填土、粉质黏土、粉细砂、卵石，结合建筑物的荷载及结构特点，综合场地岩土工程条件，工程采用CFG桩复合地基筏板基础是可行的。

3.3 CFG桩桩基设计计算及施工工艺

3.3.1 CFG桩桩基设计计算参数

采用的复合地基承载力特征值应按相关规范要求通过现场浅层平板载荷试验确定。刚性桩的单桩竖向承载力特征值RA宜先试桩并采用单桩静载荷试验确定，初步设计过程中，按下式估算并应通过单桩静载试验验证。可通过钻芯法结合低应变法检测桩的完整性。相关参数见表1。

表1 CFG桩桩基设计参数

3.3.2 CFG桩施工工艺

CFG桩施工工艺主要如下：①长螺旋成孔、人工灌注CFG桩工艺：主要适用于地下水位以上的各类黏性土、粉土、素填土、中密到密实状的砂土；②长螺旋成孔、泵压混合料CFG桩工艺：主要适用于黏性土、粉土、砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地；③振动沉管CFG桩工艺：主要适用于粉土、黏性土及素填土。

3.4 效果检测

经过施工过程及竣工后观测，数据显示拟建建筑物主体最大沉降量为15.3mm，计算预估值为14.9mm，数据与预估值基本接近。整体的沉降差也满足规范要求，现沉降已稳定。后期对CFG桩做桩身低应变检测，通过平板静载试验检测复合地基特征值。经检测，复合地基满足设计要求。

4 结语

综上所述，CFG桩具有复合地基承载力提高幅度大，地基变形小等特点，常常用于软土处理施工。常用的有长螺旋钻孔灌注成桩、长螺旋钻中心压灌成桩、振动沉管灌注成桩、泥浆护壁成孔灌注桩成桩等多种施工工艺，据本文所述实例可知CFG桩复合地基在高层建筑中的成功应用，既保证了工程质量又赢得了社会经济效益，为今后同类工程的设计提供宝贵经验。