土木工程建设中CFG桩复合地基的应用研究

土木工程建设中CFG桩复合地基的应用研究

刘琛,贾继托,朱才平

1身份证号：610523199102231472，陕西省

2身份证号：610124198410043692，陕西省

3身份证号：61252519890422491X，陕西省

摘要：科学技术的快速发展使得我国的土木工程在建设的过程中应用了越来越多先进的技术。CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，是地基处理中一种较为有效的方法，近年来得到了广泛的应用，适用于处理黏性土、粉土、砂土和自重固结已完成的素填土。文章介绍了CFG桩基的应用，加固效果明显，适应性广、成桩效果好、施工效率高，加快了施工进度，无噪音、环保无污染，施工时需人工配合较少，施工速度快，减少了人工、机械的消耗量，经济效益明显。

关键词：CFG桩；复合地基；应用

引言

面对复合地基这样矛盾的问题，一种新型的地基处理方法很好地解决了其所处的困境，这便是CFG桩复合地基技术。尤其是针对加固软弱性质的地基，具备一定的优势。和普通的桩基础对照，它具备如下优点：桩体材料主要选取工业上诸如电厂的废料粉煤灰，实现了变废为宝；CFG桩不用配备钢筋，大大节约了工程造价；桩问土可以分担荷载作用；施工做法相对简单，节约了很大的人力财力；施工速度很快，缩短了工期。

1.复合地基的定义和分类

复合地基的概念是由于原来土体的承载力或者沉降不能满足要求而在土体中设置增强体，并由土体和增强体二者共同承担作用的荷载，减小沉降的地基处理方法。一般将纵向增强体称作桩，比如碎石桩、CFG桩、水泥土桩等，这些增强体的模量和强度要高于天然土体地基。但需要指出的是，这里所说的桩与桩基础中的基桩是两种不同的概念。前者是和桩间土共同负担上部结构传来的荷载，共同发挥作用，属于地基范畴；而后者却是深基础的组成部分，属于基础范畴。随着复合地基技术在我国的科学探索研究与快速发展，针对不同的实际工程概况、地质报告、现场的施工环境、地基处理技术设计的要求形成了多种地基处理技术方法[1]。经过大量的室内外实验印证以及工程案例应用的具体实践，依据组成桩体的不同材料、施工技术做法以及桩体在复合地基中的受力承载工作性能，复合地基进行如下分类。依据基础刚度可以分为：刚性基础下的复合地基、柔性基础下的复合地基。依据桩体本身的强度与原土的关系可以分为：与原土无关的复合地基、与原土相关的复合地基。这两种复合地基的区别在于增强体的强度与地基土的分层有没有关系；需要说明的是后者在其相应桩长范围内，增强体的强度与土的成层性质有着密不可分的关系。CFG桩复合地基是在合理厚度、合适刚度的褥垫层作用下，对桩土荷载分担比进行调整达到一个合理的范围取值，才能达到设计的工作效果。

2.土木工程建设中CFG桩复合地基的应用

2.1施工准备

施工前按照设计及规范要求进行配合比试验，首先对混合料的原材料（水泥、砂子、石子、粉煤灰和外加剂）进行检验，水泥采用P·O42.5级，砂子采用中粗砂，石子采用二级配（5mm~20mm，20mm~40mm），粉煤灰采用Ⅱ级，混合料施工坍落度为160mm~200mm。

2.2试验桩

工程桩施工前，按照设计要求，在复合地基承载力特征值不同的部位各选取3根桩作为试验桩，获取不同地质部位各项施工参数（钻进速度、提钻速度），验证设计配合比的可操作性，验证复合地基的实际承载力[2]。

2.3工程桩施工

2.3.1场地平整、定位放线

施工平台高程控制在桩顶高程以上0.5m，平台宽超出边桩1/2桩机宽度，将施工平台进行整平，适当碾压，即进行桩位测量放样，并打入定位木桩。

2.3.2桩机就位、对中

桩位定好后，移动CFG桩机到达指定桩位，用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心。开钻前量好钻具长度，并在机架上画上明显的进尺深度标志，保证成孔深度和有效桩长。桩机就位必须铺垫平稳，确保在施工中不发生倾斜、移动，钻杆垂直稳定牢固，钻头对准桩位。

2.3.3钻进成孔

钻孔开始时，必须确认桩位编号、孔口标高、孔深，准确无误后，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进，一般先慢后快，如发现钻杆摇晃或卡钻时，应放慢进尺，以事先在机架上画的进尺深度标志，作为施工时控制桩长的依据。钻进过程中，钻机平台应保持平衡，未达到设计标高不得反转或提升钻杆，如因特殊情况要提升钻杆或反转，应将钻杆提升至表面，对钻头活门重新冲洗、疏通、闭合[3]。开始钻进或穿过软硬地层交界处时，应保证钻杆垂直，缓慢进入；钻进过程中，操作人员要密切注意钻进情况，如遇卡钻、钻杆剧烈抖动、钻机偏斜等异常情况，应立即停钻，查明原因，采取相应措施后，方可继续作业。钻进至设计标高后方可停钻。

2.3.4泵料、提钻、成桩

CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，压灌之前几分钟，应开动混凝土输送泵，提前将搅拌好的混合料充满输送泵的料斗，压灌时泵斗内要有一定的混凝土容量，混合料容量要高出料斗底面400mm以上，以防吸进空气。开始泵送混合料，当钻杆芯管充满混合料，且泵送至孔底并加压后开始拔管，严禁先提管后泵料，成桩的提拔速度宜控制在每分钟2m~3m，且应保持混合料泵送量与拔管速度相匹配，实际灌注标高宜比设计桩顶高0.5m，灌注成桩完成后，用编织袋盖好桩头，进行保护，钻头提升到孔口时，应防止桩周土掉入孔内；按照施工次序，将桩机移至下一桩位施工。

2.3.5清理桩间土及凿桩头

当桩身混凝土强度达到设计强度的70%时，可进行桩间土方的清除，土方清除采用小型机具配合人工挖除。清理完毕后，在桩身侧设桩顶设计标高并标识，采用专用切割机具配合人工截除桩头，不得造成桩顶标高以下桩身断裂或桩间土扰动。

3.CFG桩复合地基的布桩原则及注意事项

通常在CFG桩复合地基中布桩的主要原则有以下几方面。(1)地基的处理明确要解决的问题，主要可以分为：承载力问题、变形沉降问题、地基液化问题。因为没有一种地基处理方案能够解决所有的问题，所以解决不同的工程问题采用不同的设计方案，相应的施工工艺、布桩形式也是完全不同的。通常CFG桩布桩方式是在基础的基底范围内布桩，但是当处理液化地基时，比如采用碎石桩和CFG桩联合多桩型时，需在基础范围外布置一定数量的碎石桩。(2)布桩时还需要考虑上部结构布置和荷载分布以及传递特性。建筑物是否存在裙房、体型的复杂程度、荷载是均匀还是偏心分布、建筑物是否存在转换层、竖向荷载在基底的扩散传递效应等，在设计时都必须综合考虑，以求合理布桩，CFG桩复合地基处理实现预期目标[4]。(3)现场地基土的土质不仅在CFG桩复合地基设计时和工艺选择时需要考虑，而且在布桩时也是必须要考虑的一个重要影响因素。针对不同的土质要求，可以采用不同的布桩方式。常用的布桩方式有等桩长布桩方式、不等桩长布桩方式、多桩型联合布桩方式、长短桩间作布桩方式等。需要注意的是，由于工程土质的复杂性，工程地质勘察报告并不能准确的反映出实际情况，造成基底的持力层承载力与实际不相符合，此时需要通过轻型动力触探试验来进行检测。(4)布桩时要考虑采用的机具设备和工艺，因为不同的布桩方式采用的机具设备和施工工艺也是不同的。

4.结束语

综上所述，CFG桩施工时需人工配合较少，施工速度快，减少人工、机械的消耗量，经济效益明显；同时为工程积极采用新技术、新材料、新工艺、新型设备的推广应用创造了条件，应当加大对其的研究和应用，保证土木工程建设的质量。

参考文献

[1]JGJ79-2012，建筑地基处理技术规范[S]．

[2]JGJ340-2015，建筑地基检测技术规范[S]．

[3]JGJ/T419-2018，长螺旋钻孔压灌桩技术标准[S].

[4]JGJ106-2014，建筑基桩检测技术规范[S]．