CFG 桩复合地基在绿色建筑工程中的应用

邵博，滕超

（辽宁有色勘察研究院有限责任公司，沈阳 110000）

1 前言

在经济社会发展水平越来越高的过程中，促进了城市基础设施建设技术不断进步。某绿色建筑需要在超软土土质环境中开展地基施工，此种软土区域有很大几率引发严重的地基变形问题，因为土质性能较差，导致该工程拥有较大地基处理难度。为了使绿色建筑施工时该超软土土质区域具备足够的承载压力，相关人员必须借助合理的施工基础处理软土地基。相关人员在经过研究后确定，针对该软土土质区段使用CFG 桩加固技术，同时采取复合地基的方法，将绿色建筑正式使用后的地基沉降量控制在较低水平。

2 CFG 复合地基概述

2.1 CFG 桩复合地基的定义

CFG 桩复合地基就是根据不同比例混合不同材料，然后将一定比例的水加入其中，再借助搅拌处理后，可以得到物理黏结强度处于较高水平的混凝土桩，同时通过有效连接多个混凝土桩，能够组成一个拥有较高承载力和牢固性的地基。此种技术在各种淤泥质类型土层均非常适用[1]。CFG 桩复合地基在应用过程中需使用多种材料，分别为粒度在中小水平的砂或石屑、粉煤灰原材料、工地使用碎石、水泥原材料。

2.2 CFG 桩复合地基的特点

在绿色建筑地基施工中合理运用CFG 桩技术，具备成本支出、质量好、使用寿命长、强度高等优势。CFG 桩技术的最大优势就是可使混凝土桩身承载力充分发挥，再加上桩与桩之间的摩擦阻力，可向深层软土地基中传递绿色建筑的荷载，降低现有地基表层所承受的压力，以此使地基质量达到更高水平。

3 工程基本情况

某工程属于绿色建筑工程，建设时间为2022 年5 月29 日—2022 年11 月30 日，具有129563.7m2总建筑面积，以框架剪力墙为主体结构，为18 层建筑层数，为了使建筑拥有足够稳定的基础，相关人员决定应用CFG 桩复合地基。下面，笔者将围绕本工程实际情况，对绿色建筑中应用CFG 桩复合地基的实际情况展开分析。

4 CFG 桩复合地基设计方案

4.1 CFG 桩加固原理

CFG 桩具备非常高的黏结强度，其为刚性桩类型，处于C15-C25 范围内的强度水平。在桩和砂石褥垫层的综合影响下，将构建出负荷地基，其主要根据置换作用完成加固。因为此种桩存在较高强度，相关人员在合理运用周边摩阻力和桩端阻力后，将会向深层地基土转移桩承载负荷，自此之后其就具备了与刚性桩相同的特点和工作原理[2]。相较于柔性桩，其可根据实际需求自主调节单桩承载力，对其原因开展深入分析，主要是因为CFG 完成了褥垫层设置，因此外部荷载会施加在桩和桩间土上，相关人员在准确掌握垂直荷载分担比的基础上，能够将桩和桩间土应该承担的荷载控制在合理范围内，进而使地基拥有超出设计要求的承载力。

4.2 CFG 桩负荷地基设计方案

相关人员首先需要准确预测地基沉降、承载力、桩身强度等方面的情况，然后制定出适合实际情况的CFG桩复合地基方案，详细情况如下。

选择CFG 桩参数：结合本绿色建筑工程实际情况，决定使用400mm 直径的CFG 桩，在确定桩长度的过程中选择了3 种不同桩端持力层，分别对应28m、30m 以及32m 桩长，最终通对比相关方案可知，当确定27.5m 入土深度时，CFG 桩可达到最高的负荷地基承载力，同时桩与桩之间保持1.28m 距离，在需要处理的区域内全面完成铺设工作，在此过程中桩接头部位为薄弱部位[3]。

相关人员取1.0 为桩端阻力发挥系数αp 值，取0.9为桩间土承载力发挥系数β 值，以0.8 为单桩承载力发挥系数λ 值。在合理运用《建筑地基处理基础规范》中公式的基础上，完成单桩竖向承载力特征值估算工作，具体公式为：

在公式中Ap 代表桩的截面积，up 代表桩的周长。

同时，设计人员还对面积置换率进行了计算，具体计算公式为：

在公式中，d 代表桩径，取40cm 数值。de 代表一根正方形布桩。出于使混凝土达到相应强度要求的目的，将级配砂石褥垫层设置在桩顶位置，同时其应保持250mm 以上厚度。

5 CFG 桩复合地基施工工艺

5.1 选择施工设备

在本次工程中，是在较为复杂的地层中应用CFG桩，相关人员在充分考虑桩深度和工程地层条件的基础上，在选择施工设备方面决定使用步履式长螺旋钻孔机和混凝土输送泵。

5.2 确定施工工艺流程

首先根据相关规范完成测量放线工作，当所有设备达到指定位置后按照钻孔标记完成钻孔工作，之后将混凝土灌注到孔中并振捣，确保获得能满足相关质量要求的桩，最终采取养护措施处理桩头。

5.3 施工技术要点

首先当桩机到达指定位置后，应先检查其是否满足稳固性要求，当存在外界因素影响时严禁移动，以此确保可控制1%以内的钻孔垂直度，同时桩点与钻尖之间应保持1cm 以内偏移，在此过程中，还需将钻尖关闭阀门启动，防止其中进入土壤。其次，因为工程桩之间仅拥有较短距离，倘若仍然使用常规施工方式，有很大几率出现成桩质量较低的情况[4]。所以，相关人员在实际开展施工时，应合理运用隔桩跳打的施工方法。再次，在充分了解工程施工现场实际情况的前提下，选择适宜的钻进参数，详细情况如下：在刚开始钻进工作时，应将钻进速度控制在较低水平，采取此种方式，可有效避免机架不稳定和钻杆跳动的问题，从而高质量完成钻孔工作。在已经钻进3m 深度后，可逐渐提高钻进速度，但是应控制在每分钟4m 以内，当需要从软硬土层交界处贯穿时，应将钻进速度控制在较低水平，防止出现超出标准规范的钻孔偏差。

5.4 提钻

在落实混凝土泵送工作时，只有在满足以下条件的基础上才可将钻提起。首先，泵压数值应该在4MPa 以上，其次中心管顶部泄气阀泄气。在进行提钻操作时，应控制每分钟低于3m 的速度，同时速度应保持在2m 以上，仅需约10min 时间CFG 桩就可成型，在此过程中需要注意的是，在混凝土灌注过程中，必须保证其具有50cm 以上超灌高度。

5.5 处理桩头

在保护土层清除工作结束后，相关人员需要对混凝土桩超出标高的部位进行处理，在正常情况下可直接截除多余部分。在开展此项工作时，施工人员需借助工具完成，不但需要修整桩头，还需要将顶端浮浆清除，直至露出新鲜的混凝土面。除此之外，截除桩头和开挖基槽等工作都有一定几率会损坏桩体，当产生相关问题后，相关人员可以接桩方式完成处理。在实施接桩作业时，首先使用凿毛、剔平的方式处理桩顶，确保其足够平整，同时应使用清水完成接桩部位清洗，当确保足够干净后才可开展接桩操作。

6 保证CFG 桩复合地基质量的措施

6.1 合理确定混凝土级配和强度

通过调查分析可知，在本次绿色建筑建设工程中，相关人员主要使用商业混凝土作为混凝土，该混凝土材料拥有18cm 以内坍落度。相关人员通过将混凝土强度和级配控制在合理范围内，可为CFG 桩复合地基质量提供有效保障。以本次工程实际施工为例，相关人员出于使混凝土桩达到更高质量要求的目的，对于所有使用的混凝土桩都反复开展了三次检测坍落度的工作，当混凝土满足龄期要求后还组织了检查混凝土强度的工作。在此过程中，为了保证混凝土能够在规定时间内运往施工现场，相关人员不但需要合理设计混凝土制备场地位置，还需要严格管理混凝土运输容器，保证其满足干净、整洁方面的需求。同时还应该严格控制灌注混凝土前的等待时间，若是混凝土在规定时间内并未完成灌注，应将该批次混凝土废除。

6.2 合理设计桩为和桩顶标高

相关人员在充分考虑方案矩形控制点的基础上，合理确定轴线控制点，并以此为前提，在轴线控制点上安设混凝土桩，同时对于轴线控制点四周应使用混凝土材料提升其稳固性，其中至少需要存在0.3m 的固化深度，进而确定相关人员可高质量完成测量放样工作。另外，在充分了解轴线控制网的前提下，还需在测量放样中准确标记出各个桩位。在落实标记桩位的工作时，相关人员可借助钢管在桩位处打眼并灌入白灰，之后插入一根细木棍，插入深度应控制在300mm 以上。最后是桩位和轴线的控制工作，确保其具有标准范围内的偏差。例如，控制20mm 以内桩位偏差，200mm 以内的轴线控制网偏差。

6.3 常见施工问题控制措施

想要使CFG 桩存在质量问题的情况得到有效避免，相关人员在开展施工时，必须严格控制提钻时间。在大多情况下，只有当钻头整个进入混凝土后才可提钻，同时需要使用适宜的提钻速度[5]。

在充分考虑本工程实际情况的基础上，缩径问题主要是发生在上部地层，相关人员在开展此地层钻进工作时，应将钻进速度保持在较低水平。

当连续完成50 根桩的钻进工作后，相关人员应停止钻进工作并检查钻头，在确保钻头各项参数满足相关要求后才可继续开展钻进工作。而且在完成施工后，需要保证CFG 桩拥有高于400mm 的桩径。

当出现管路堵塞的问题后，应重新完成混凝土泵送工作，应以混凝土下方1m 位置作为钻头初始位置，采取此种方式，可有效降低发生断桩问题的几率。

6.4 开挖桩头保护方法

在CFG 桩顺利成型后，相关人员需开展桩间土开挖工作，在开展这项工作时，若是相关人员操作不规范，同样可能严重损坏桩身。在解决此种问题时，相关人员在开展施工时，应利用体积较小的挖掘设备，此种挖掘方式与人工开挖的方式相比，除了可以在更短时间内完成挖掘工作外，还能高质量完成桩头截取工作。

6.5 实施系统化检验工作

在桩基施工准备工作时，相关人员应科学合理的实施CFG 桩基工程质量检测工作，确保CFG 桩基可满足使用要求，并在以绿色建筑荷载为依据，保证工程可满足施工质量和使用寿命方面的要求。当需要使用不同施工方法或不同类型CFG 桩基时，可以确定较为相似的数据检测内容，详细情况如下：

第一，了解在几何受力情况下CFG 装实际情况。

第二，检测桩身承载力，同时确定其实际强度。

第三，检测CFG 桩本体实际质量。

在开展检测工作时，相关人员可利用钻芯法检测CFG 桩抗压强度。因为超软土地质存在较为复杂的地质条件，相关人员必须充分重视检测CFG 桩符合地基承载力的工作。在有效满足以上要求后，可高质量完成CFG桩工程施工，使绿色建筑工程项目拥有更高的可靠性和安全性。

7 结论

在本次研究中，笔者分析了某绿色建筑工程应用CFG 桩复合地基的情况，并明确相关参数的计算公式，此地基处理方式可有效解决超软土土质地基不稳问题。同时，想要使工程施工达到较高施工质量要求，相关人员采取有针对性的质量控制措施，只有这样才能使绿色建筑建造工艺技术含量不断提升，使绿色建筑变得更加安全稳定。相关人员在使用本文所述的施工技术后，不但将工程施工成本控制在合理范围内，还提升了绿色建筑的承载性能，充分证明了在绿色建筑工程中CFG 桩复合地基具有较高应用价值。