CFG桩复合地基设计与施工探讨

CFG桩复合地基设计与施工探讨

周开勇

机械工业勘察设计研究院有限公司新疆分公司新疆乌鲁木齐830000

摘要：CFG桩复合地基处理技术的主要特点是加快了施工速度、提高了施工质量、降低了施工成本，建设工程的经济效益和社会效益能够得到充分的保证，和其他地基处理技术相比，具有非常明显的优势。目前大量用于高层和超高层建筑地基的加固。全面、准确的了解CFG桩复合地基设计、施工及检测所注意的问题，对复合地基设计、施工及检测至关重要。同时会产生良好的社会效益和经济效益。

关键词：CFG桩复合地基；设计；施工

近年来，我国CFG桩工程虽然取得了飞速发展，但依然存在一些问题和不足需要改进，在行业快速发展的新时期，加强对CFG桩复合地基设计与施工技术的分析，对确保工程的质量有着重要意义。目前我国CFG桩在高层建筑与超高层建筑中已经获得广泛的应用。CFG桩通常使用在载力很高，但是承载力又不能满足建筑上层结构的设计需求，和出现差异性沉降的高层建筑地基之中。CFG桩的置换作用十分突出，既能在挤密效果好的地基中使用，也能在挤密效果差的地基中使用；所以，无论是独立基础、条形基础，还是筏形基础、基箱形基础都在CFG桩复合地基的适用范围之内。

1基本原理

CFG桩复合地基由桩、桩间土及褥垫层三部分构成，其加固机理为褥垫层受上部基础荷载作用产生变形后以一定的比例将荷载分摊给桩及桩间土，使二者共同受力。桩体是由机械成孔后将搅拌好的砼利用泵机打人孔中，在拔管的过程中利用高差产生的重力将混凝土自振捣效果，这样在成桩的过程中不仅挤密桩间土还挤密桩身，使其具有水硬性，使处理后的复合地基的强度和抗变形的能力明显提高。在复合地基中，基础和桩问土之间设有设置一定厚度的散粒状组成的褥垫层，是地基的核心部分，基础下是否有褥垫层对地基的承载能力有很大的影响，若不设置褥垫层，复合地基和普通的桩基础相似，桩间上的承载能力难以发挥，不能称作复合地基。基础下只有设置了褥垫层，桩问上承载能力才能发挥出其潜在的作用。

2.CFG桩的设计

CFG桩复合地基设计主要确定5个设计参数，分别为桩长、桩径、桩间距、桩体强度、褥垫层厚度及材料。

2.1桩长L。CFG桩复合地基要求桩端落在承载力足够的持力土层上，这是CFG桩复合地基设计的一个重要原则。因此，桩长是CFG桩复合地基设计时首先要确定的参数，它取决于结构物对承载力和变形的要求、土质条件和设备能力等因素。设计时根据勘察报告，分析各土层，确定桩端持力土层和桩长。

2.2桩径d。CFG桩桩径的确定取决于所采用的成桩设备，一般设计桩径为350~600mm。

2.3桩间距s。一般桩间距s=3d~5d，桩间距的大小取决于设计要求的复合地基承载力和变形、土性与施工机具。一般设计要求的承载力大时s取小值，但必须考虑施工时相邻桩之间的影响，就施工而言希望采用大桩距大桩长，因此s的大小应综合考虑。

2.4桩体强度。原则上，桩体配比按桩体强度控制，桩体试块抗压强度应满足下式要求：

其中，为桩体混合料试块（边长150mm立方体）标准养护28d后立方体抗压强度平均值；为单桩竖向承载力特征值，kN；为桩的截面积，m2。

2.5褥垫层厚度及材料。褥垫层厚度一般取10~30cm为宜，当桩径和桩间距过大时并考虑土性，褥垫厚度还可适当加大。褥垫层材料可用粗砂、中砂、碎石、级配砂石（最大粒径不大于30mm）。

3CFG桩的施工

在大面积施工前，首先进行试桩工作，共试验3根桩，由此取得成桩的必需参数（提升速度、混凝土灌注速度、灌注量等），确定出成桩的顺序为：对称、间隔、邻排斜向跳打，严禁从一端开始按顺序逐个施工。

工艺流程：桩位放点→搅拌混凝土→长螺旋钻机就位、成孔→压灌素混凝土→边提升钻杆，边压灌素混凝土→成桩、桩体养护→检测→清桩间土及预留桩头→铺设砂石褥垫层。

3.1桩位放点：按照地基处理图设计的桩位、间距、数量，从已定好的两个轴线控制点引放定出每一个桩的桩位点，并撒白灰做好标识，经监理验收合格后进行下道工序。

3.2混凝土搅拌：根据设计好的配合比，加入碎石、砂、水泥、水搅拌约120s。尽量将混凝土的塌落度控制在3~8cm之间。

3.3钻机就位及成孔：将长螺旋钻就位，调整钻机水平并固定，专人检查将钻头锥尖对准桩位中心点；全部调整到位后，开始钻孔，钻机在钻到预定深度后空转30s。

3.4拔管速度放慢，拔管过程中不允许出现反插，不允许出现供料不及时现象，如果不可避免则在检测报告出来后根据报告视具体情况而定是否进行补桩。在拔出地面后应使桩顶标高高于地面80cm封顶，注意对桩头进行保护。

3.5拔管、压灌素混凝土成桩：长螺旋钻机钻至设计深度且等钻杆中孔灌满混凝土后，开始提升钻杆、压灌素混凝土。提钻的速率与混合料的泵送速率相协调，保证钻杆孔内混凝土表面高度始终略高于钻杆底出料口，直至压灌到场地地面为止。

3.6检测：CFG桩施工完，桩体强度达到设计值后，由检测单位进行选桩、检测。①静载荷检测。试验方法：采用慢速加载维持荷载法，确定单桩、桩间土及复合地基的承载力标准值。试验加载装置采用重压平台反力装置。单桩检测的最大荷载加至1320kN；桩间土最大荷载加至600kPa。②桩身完整性动测。复合地基检测应采用复合地基载荷试验和单桩静载荷试验的数量不应少于总桩数的1%，且每个单体工程的复合地基载荷试验的试验数量不应少于3点，选桩：由资质齐全的检测单位现场任意选取3根桩做静载试验。

3.7清理桩间土和桩头。①检测合格后，人工清除预留的300mm厚土层。②找出桩顶标高位置，在同一水平面按同一角度对称放置2个或4个钢钎用大锤同时击打，将桩头截断。③凿桩头时，不可用重锤或重物横向击打桩体钢钎水平放置，禁止竖向劈凿桩头，以防破坏桩身质量；④桩头剔至设计标高，桩顶表面应凿至平整。

3.8砂石褥垫层施工。①四方验槽合格后，铺设300厚砂石褥垫层，砂石配比为砂子：碎石=3：7。②褥垫层铺设范围为：底板垫层外边缘外扩300mm。③先虚铺配好的砂石料约330mm，用12t压路机微均匀碾压6~8遍，碾压后厚度为300mm。

4结语

CFG桩复合地基处理技术的主要特点是加快了施工速度、提高了施工质量、降低了施工成本，建设工程的经济效益和社会效益能够得到充分的保证，和其他地基处理技术相比，具有非常明显的优势。目前大量用于高层和超高层建筑地基的加固。全面、准确的了解CFG桩复合地基设计、施工及检测所注意的问题，对复合地基设计、施工及检测至关重要。同时会产生良好的社会效益和经济效益。

参考文献

[1]刘桂良.小议CFG桩复合地基的设计与施工[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2015(02)

[2]许建仁.浅谈在建筑工程地基处理中CFG桩的有效应用[J].中小企业管理与科技(下旬刊).2016(02)

[3]周曙春，汪泳平.深层搅拌桩在人工填土地基处理中的应用[J].科技创新导报.2015(30)

[4]中华人民共和国行业标准.JGJ79-2012建筑地基处理技术规范.北京：中国建筑工业出版社，2012

[5]胡楚旺，金小栋.CFG桩复合地基的施工工艺与质量控制措施[J].陕西建筑，2016，（168）.