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摘要：介绍了CFG桩的特点及加固地基的作用机理，从桩长、桩径、桩间距、桩身强度等级、褥垫层厚度及材料等方面研究了CFG桩复合地基的设计要点，并阐述了其工程应用情况，指出CFG桩加固软弱地基具有良好的社会效益和经济效益。
关键词：CFG 桩，地基处理，褥垫层，施工工艺
Abstract: this paper introduces the characteristics and CFG pile foundation reinforcement mechanism of action, from the pile length and pile diameter, pile spacing, strength of pile body level, cushions selected materials and the aspects CFG pile composite foundation the main points of design, and expounds the engineering application and points out that the CFG pile reinforcement weak foundation has the good social benefits and economic benefits.
Keywords: CFG pile, foundation treatment, serveral problems, construction technology
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
一、引言
CFG桩(Cement Fly-ash Gravel pile)是水泥、粉煤灰、碎石和石屑或砂等混合料加水拌合形成高黏结强度桩，并由樁、桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法。可以看成是一种刚性桩，其桩体强度在C10～C25之间。CFG桩复合地基充分利用天然地基的承载能力，一般不配钢筋，水泥用量也只有灌注桩的50％～60％，在地基和基础之间设置柔性垫层，使地基强度和变形模量较为均匀，对提高结构受力、结构抗震等级极为有利。其工程造价与预制桩相比可节约成本40％ ，与灌注桩相比可节约成本25％ ，具有极佳的社会效益和经济效益。
1 CFG桩加固地基的机理
CFG桩和桩土一起，通过褥垫层形成CFG复合地基，此褥垫层不是基础施工时素混凝土垫层，而是用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒径不宜大于30mm，褥垫层的厚度宜取150~300mm，当桩径大或桩距大时褥垫层厚度取高值，褥垫层的存在为桩向上刺入提供了条件，褥垫层减少了基底的应力集中现象。
桩顶上的垫层材料在受压的同时会挤向周围桩间土，以保证在任一荷载下桩和桩间土始终共同作用，这样就大幅度提高了地基的承载力。
2 CFG桩复合地基的设计
2．1 适用范围
CFG桩适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基，对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。
2．2桩长L
CFG桩要求桩端落在强度较高与压缩性较小的土层上，这是CFG桩设计的一个重要原则。根据岩土工程勘察报告揭露的土层情况，首先试确定CFG桩的桩长L。
2.3桩径d
桩径取决于所选用的施工设备，现在国内CFG桩多采用长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺，螺旋叶片直径多为400 mm～600 mm，以400 mm的居多。
2．4 桩间距S
在桩长、桩径确定后，首先需计算单桩承载力：
式中——桩的周长
——桩长范围内所划分的土层数
——桩周第 层土的侧阻力、桩端阻力特征值（ ），可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007有关规定确定；
——第 层土的厚度（ ）
然后根据下式计算面积置换率：
式中——复合地基承载力特征值（ ）
——桩的截面积（ ）
——桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可取0.75~0.95，天然地基承载力高时取大值；
——处理后桩间土承载力特征值（ ），宜按地区经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。
确定了面积置换率，即可以桩距，同时要综合考虑土性，施工工艺等，宜取3~5倍桩径。
2．5 桩体强度
桩体试块抗压强度平均值应满足下式：
式中——桩体混合料试块（边长150mm立方体）标准养护28d立方体抗压强度平均值（ ）。
3 工程应用实例
3．1 工程概况
某市某高档住宅小区一期工程4号楼，地上20层，地下2层，位于龙岗路路与海飞路之间。南侧距离路约13 m，东侧距离已建成的2号楼约13m。设计基础为CFG桩，施工工
艺采用螺旋钻管内泵压成桩工艺。
根据该场地岩土工程勘察报告，各层岩土特征如下：
①填土层厚：0.3m-3.2m；
②粉土层厚：1.8m～3.5m；
③粉质黏土加粉土层厚：1.2m～3.7m；
④粉土层厚：0.8m；
⑤ 粉砂层厚：1．5 m～1.8m；
⑥粉质黏土层厚：0.8m～3.0m；
⑦粉土层厚：1.5m～3.0m；
⑧ 粉砂层厚：2.0m；
⑨粉土层厚：1.0m～3.0m；
⑩ ⑩粉细砂层厚：8．0 m～8．5 m 。
地下水位埋深3.30m～3.80m，场地地下水对混凝上无腐蚀性，设计要求处理后的复合地基承载力特征值 。
3．2。CFG桩复合地基检测
为了检验复合地基加固效果，CFG桩施工完28d后对CFG桩和CFG复合地基进行检测，检测包括低应变对桩身质量的检测和单桩复合地基载荷试验检测(压板面积为1.2m×1.2m)。
检测数量与结果：静载荷试验桩测点数目为7个，单桩最小的复合地基的承载力标准值为340kPa，单桩最大的复合地基的承载力特征值为510kPa。低应变检测数量为73个，检测表明桩身强度在C15以上。从桩身完整性来看80％以上为I类桩，无Ⅱ类桩。同时楼体施工期间的沉降观测资料显示，主体结构到20层时最大沉降量为20 mm，且沉降比较均匀，局部倾斜度不超过0．001，完全满足设计要求。
4 结语
CFG桩是一种高粘结强度桩的复合地基，在承载过程中能有效地利用原土地基的承载力，而且它的施工工艺是一种半挤密性成桩法，能有效将原有土的承载力提高10％-20％。它采用长螺旋钻机成孔，混凝士输送泵压灌注成桩，具有施工无污染无噪声等优点，且有投资少造价低等经济优点。因此在现代高层建筑中，特别是城市内建筑中具有其他地基处理方法无可比拟的优势。
参考文献：
[1] GB 50007—2002，建筑地基基础设计规范[S]．
[2] JGJ 79—2002，建筑地基技术处理规范[s]．
作者简介：武玉龙（1971—） 男（汗族）吉林扶余人 高级工程师 全国注册土木工程师（岩土）
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：CFG 桩，地基处理，褥垫层，施工工艺
Abstract: this paper introduces the characteristics and CFG pile foundation reinforcement mechanism of action, from the pile length and pile diameter, pile spacing, strength of pile body level, cushions selected materials and the aspects CFG pile composite foundation the main points of design, and expounds the engineering application and points out that the CFG pile reinforcement weak foundation has the good social benefits and economic benefits.
Keywords: CFG pile, foundation treatment, serveral problems, construction technology
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
一、引言
CFG桩(Cement Fly-ash Gravel pile)是水泥、粉煤灰、碎石和石屑或砂等混合料加水拌合形成高黏结强度桩，并由樁、桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法。可以看成是一种刚性桩，其桩体强度在C10～C25之间。CFG桩复合地基充分利用天然地基的承载能力，一般不配钢筋，水泥用量也只有灌注桩的50％～60％，在地基和基础之间设置柔性垫层，使地基强度和变形模量较为均匀，对提高结构受力、结构抗震等级极为有利。其工程造价与预制桩相比可节约成本40％ ，与灌注桩相比可节约成本25％ ，具有极佳的社会效益和经济效益。
1 CFG桩加固地基的机理
CFG桩和桩土一起，通过褥垫层形成CFG复合地基，此褥垫层不是基础施工时素混凝土垫层，而是用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒径不宜大于30mm，褥垫层的厚度宜取150~300mm，当桩径大或桩距大时褥垫层厚度取高值，褥垫层的存在为桩向上刺入提供了条件，褥垫层减少了基底的应力集中现象。
桩顶上的垫层材料在受压的同时会挤向周围桩间土，以保证在任一荷载下桩和桩间土始终共同作用，这样就大幅度提高了地基的承载力。
2 CFG桩复合地基的设计
2．1 适用范围
CFG桩适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基，对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。
2．2桩长L
CFG桩要求桩端落在强度较高与压缩性较小的土层上，这是CFG桩设计的一个重要原则。根据岩土工程勘察报告揭露的土层情况，首先试确定CFG桩的桩长L。
2.3桩径d
桩径取决于所选用的施工设备，现在国内CFG桩多采用长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺，螺旋叶片直径多为400 mm～600 mm，以400 mm的居多。
2．4 桩间距S
在桩长、桩径确定后，首先需计算单桩承载力：
式中——桩的周长
——桩长范围内所划分的土层数
——桩周第 层土的侧阻力、桩端阻力特征值（ ），可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007有关规定确定；
——第 层土的厚度（ ）
然后根据下式计算面积置换率：
式中——复合地基承载力特征值（ ）
——桩的截面积（ ）
——桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可取0.75~0.95，天然地基承载力高时取大值；
——处理后桩间土承载力特征值（ ），宜按地区经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。
确定了面积置换率，即可以桩距，同时要综合考虑土性，施工工艺等，宜取3~5倍桩径。
2．5 桩体强度
桩体试块抗压强度平均值应满足下式：
式中——桩体混合料试块（边长150mm立方体）标准养护28d立方体抗压强度平均值（ ）。
3 工程应用实例
3．1 工程概况
某市某高档住宅小区一期工程4号楼，地上20层，地下2层，位于龙岗路路与海飞路之间。南侧距离路约13 m，东侧距离已建成的2号楼约13m。设计基础为CFG桩，施工工
艺采用螺旋钻管内泵压成桩工艺。
根据该场地岩土工程勘察报告，各层岩土特征如下：
①填土层厚：0.3m-3.2m；
②粉土层厚：1.8m～3.5m；
③粉质黏土加粉土层厚：1.2m～3.7m；
④粉土层厚：0.8m；
⑤ 粉砂层厚：1．5 m～1.8m；
⑥粉质黏土层厚：0.8m～3.0m；
⑦粉土层厚：1.5m～3.0m；
⑧ 粉砂层厚：2.0m；
⑨粉土层厚：1.0m～3.0m；
⑩ ⑩粉细砂层厚：8．0 m～8．5 m 。
地下水位埋深3.30m～3.80m，场地地下水对混凝上无腐蚀性，设计要求处理后的复合地基承载力特征值 。
3．2。CFG桩复合地基检测
为了检验复合地基加固效果，CFG桩施工完28d后对CFG桩和CFG复合地基进行检测，检测包括低应变对桩身质量的检测和单桩复合地基载荷试验检测(压板面积为1.2m×1.2m)。
检测数量与结果：静载荷试验桩测点数目为7个，单桩最小的复合地基的承载力标准值为340kPa，单桩最大的复合地基的承载力特征值为510kPa。低应变检测数量为73个，检测表明桩身强度在C15以上。从桩身完整性来看80％以上为I类桩，无Ⅱ类桩。同时楼体施工期间的沉降观测资料显示，主体结构到20层时最大沉降量为20 mm，且沉降比较均匀，局部倾斜度不超过0．001，完全满足设计要求。
4 结语
CFG桩是一种高粘结强度桩的复合地基，在承载过程中能有效地利用原土地基的承载力，而且它的施工工艺是一种半挤密性成桩法，能有效将原有土的承载力提高10％-20％。它采用长螺旋钻机成孔，混凝士输送泵压灌注成桩，具有施工无污染无噪声等优点，且有投资少造价低等经济优点。因此在现代高层建筑中，特别是城市内建筑中具有其他地基处理方法无可比拟的优势。
参考文献：
[1] GB 50007—2002，建筑地基基础设计规范[S]．
[2] JGJ 79—2002，建筑地基技术处理规范[s]．
作者简介：武玉龙（1971—） 男（汗族）吉林扶余人 高级工程师 全国注册土木工程师（岩土）
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。