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【摘 要】CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）是由水泥、煤粉灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，由桩、桩间土和褥垫层一起构成的复合地基，目前大量用于工业项目及高层、超高层建筑地基的加固。本文主要对CFG桩的基本原理以及不同地质情况对CFG桩的设计进行了相关研究，进而为以后的CFG桩选用提供了参考性的建议。
【关键词】CFG桩；复合地基；地质情况
近年来，随着经济的迅猛发展，工程建设也在飞速发展，随之而来的工程建设中的地基处理手段也趋于多样化，CFG桩复合地基因造价低、施工速度快而已广泛应用于工业与民用建筑的地基处理，尤其在华北应用较多。CFG桩复合地基不但用于地基承载力较低的地基处理，当地基承载力较高时，为减小沉降量，亦可采用CFG桩进行处理。
在CFG桩顶设计标高与基础垫层间设置褥垫层，通过褥垫层的设置，充分发挥桩间土的承载力。褥垫层顶面和底面超出基础的宽度均不应小于褥垫层厚度及200mm。
CFG桩已成为应用非常普遍的地基处理技术，对CFG桩在不同地质情况的适用性研究成为一大热题。
1. CFG桩复合地基基本原理
CFG是Cement Fly-ash Gravel的缩写，CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩。经历了二十年的工程实践，其施工工艺、设计理论及桩身材料都取得了长足的发展。“CFG”桩已演变为低强度（C5～C25）桩的通称，其材料不一定就是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑构成，目前应用的有水泥砂石桩、二灰混凝土桩，最常用的是素混凝土桩。水泥砂石桩材料由水泥、碎石和砂构成，二灰砼桩材料由水泥、粉煤灰、石灰、碎石和砂构成。
复合地基设计中，基础与桩和桩间土之间设置一定厚度散体粒状材料组成的褥垫层，是复合地基的一个核心技术。基础下是否设置褥垫层，对复合地基受力影响很大。若不设置褥垫层，复合地基承载特性与桩基础相似，桩间土承载能力难以发挥，不能成为复合地基。基础下设置褥垫层，桩间土载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降，即使桩端落在好土层上，也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上，使桩土共同承担荷载。
2. 地质情况对CFG桩的影响
2.1 复合地基的检测试验
在工程复合地基完成相应部位的施工后，根据规范要求要对施工结果进行必要的检测，采用单桩复合地基载荷试验和低应变动力测试相结合的综合评定试验方案。采用低应变动测检测桩身的完整性，抽检数量不少于总桩数的10%；采用静载试验检测单桩复合地基承载力和单桩抗压承载力，两种检测的总数量不少于总桩数的1%，复合地基检测不少于3点。
以某项目高炉本体为例根据检测报告对复合地基检测结果進行分析：静载荷试验随机抽取了5处桩，检测结果均为合格。低应变动测随机抽取了44根桩进行了低应变动测桩试验，其中包括静载荷试验的5根桩。动测试验结果如下：231号桩在14.5 m左右有一定程度的缩径；其余4根桩桩身完整，质量良好。从231号桩动测结果看，它的桩底反射不明显，且反射时间相对较长，这说明桩底存在不实的结构。下面对复合地基和231号桩试件桩桩身质量问题进行分析。
2.2 对施工过程的原因分析
低应变动测试验中发现存在质量问题的231号桩和其余4根试件桩是从基槽四角和中央五个方位各选一根桩组成的试件组，它们之间的施工条件基本相同，如：施工工艺、施工机械、施工人员等。此外，他们彼此之间存在一定的距离，这说明它们之间可能存在地质水文特征的区别。
为了弄清产生桩身质量问题的原因是偶然性现象还是具有区域性的特征，231号桩附近一远一近又分别选取了2根桩，进行单桩静载荷试验和低应变动测桩试验的综合鉴定。静载荷试验结果表明：231号桩附近的2根桩单桩承载力均能满足设计要求。动测桩结果表明：远处桩的桩身完整性很好，桩底反射明显，桩底较实；而近处桩动测试验结果类似231号桩的动测试验结果。根据水文地质情况的分析，粘质粉土以及砂质粉土，中砂层及局部夹砂质粉土属于透水性好的土层且处于饱和状态，极易产生水头较高的局部特征，在压灌过程中造成钻头阀门打不开或打开的压力不足，形成断桩或缩径。
2.3 水头压力下产生桩身质量问题的修正建议
（1）当桩端在透水性好、水头高的砂土或卵石层中时，阀门外侧压力大于阀门内侧压力时，阀门会发生打不开的情况。修正建议：增加泵送压力或调整桩端下料高度、角度等，在这样的情况下完成压灌泵后，应对桩体进行必要的质量记录，结合现场的情况对桩身质量进行初步判断，如记录：压灌砼的压力表数值突然变大或砼不下料等情况，在施工任务完成后重点对此桩位进行地基检测试验。
（2）当桩端在透水性好、水头高的砂土或卵石层中时，存在压灌后的砼桩身受到水头压力的影响，施工质量存在问题。修正建议：施工任务完成后应对施工过程中存在不良记录和质量隐患的桩位重点进行地基检测试验，对不合格的桩位及时 进行设计修正，补桩或者采取其他必要措施。
3. CFG桩造价控制及处理结果对比
3.1设计阶段
设计阶段首先要考虑满足整体地基承载力，其次考虑特殊部位的地基承载力。以免整体打桩完成后，因承载力不足而补桩；另外，在满足承载力要求的前提下，基坑斜面上尽量少布桩，以减少后期斜面凿桩头的施工难度。
3.2 施工阶段
在施工准备阶段，钻机选型要充分考虑施工场地情况。避免钻机体积过于庞大而现场场地狭小，上下基坑和钻孔移位时行动困难，从而延误工期。其次，需合理安排钻孔行走路线，合理布置配套设备。防止漏桩和减少不必要的管线敷设，从而节约成本。钻出的土方要及时清运出基坑。余土如果不及时清运有时候会影响到钻孔的定位精度，造成桩位偏移，更为严重的会需要补桩使得成本加大。
3.3 处理结果对比
与散体桩、柔性桩比，CFG桩增强体的强度高、刚度大，可全长利用桩侧阻力，将荷载传到较深的土层，可以承担更多的荷载，因此承载力提高幅度较大。
CFG桩的桩土应力比可达20～40，而碎石桩为2.0～4.0，水泥搅拌桩为5～8，旋喷桩为5～20，灰土桩为9～15，散体材料桩的地基承载力提高幅度约为30%～50%，由此可见CFG桩比其他增强体刚度要大得多，也就意味着增强体承担的荷载更多。水泥土桩、灰土桩的地基承载力提高幅度约为50%～100%，而CFG桩的地基承载力提高幅度可达100%～300%。
4. 其他
CFG桩复合地基适用于处理粘性土、粉土、砂土等，淤泥质粘土亦有成功的先例。当场地内局部地区存在透水性好的土层且处于饱和状态时，极易产生水头较高的局部特征，在CFG桩的施工过程中造成钻头阀门打不开或打开的压力不足，形成断桩或缩径，会对钻孔压灌CFG桩复合地基的施工质量产生不良影响，应采用试桩等预控措施加以防范。对于出现质量问题的桩位，应结合复合地基检测试验结果进行充分分析，必要时进行补桩、补强等修正设计。
参考文献：
[1]曹启坤，《土建施工员》（华中科技大学出版社）
[2]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79- 2012）
[3]廖代广，孟新田《土木工程施工技术》（武汉理工大学出版社）
[4]阎明礼，张东刚《CFG桩复合地基技术及工程实践》（中国水利水电出版社）
[5]徐至钧《水泥粉煤灰碎石桩复合地基》（机械工业出版社）
【关键词】CFG桩；复合地基；地质情况
近年来，随着经济的迅猛发展，工程建设也在飞速发展，随之而来的工程建设中的地基处理手段也趋于多样化，CFG桩复合地基因造价低、施工速度快而已广泛应用于工业与民用建筑的地基处理，尤其在华北应用较多。CFG桩复合地基不但用于地基承载力较低的地基处理，当地基承载力较高时，为减小沉降量，亦可采用CFG桩进行处理。
在CFG桩顶设计标高与基础垫层间设置褥垫层，通过褥垫层的设置，充分发挥桩间土的承载力。褥垫层顶面和底面超出基础的宽度均不应小于褥垫层厚度及200mm。
CFG桩已成为应用非常普遍的地基处理技术，对CFG桩在不同地质情况的适用性研究成为一大热题。
1. CFG桩复合地基基本原理
CFG是Cement Fly-ash Gravel的缩写，CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩。经历了二十年的工程实践，其施工工艺、设计理论及桩身材料都取得了长足的发展。“CFG”桩已演变为低强度（C5～C25）桩的通称，其材料不一定就是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑构成，目前应用的有水泥砂石桩、二灰混凝土桩，最常用的是素混凝土桩。水泥砂石桩材料由水泥、碎石和砂构成，二灰砼桩材料由水泥、粉煤灰、石灰、碎石和砂构成。
复合地基设计中，基础与桩和桩间土之间设置一定厚度散体粒状材料组成的褥垫层，是复合地基的一个核心技术。基础下是否设置褥垫层，对复合地基受力影响很大。若不设置褥垫层，复合地基承载特性与桩基础相似，桩间土承载能力难以发挥，不能成为复合地基。基础下设置褥垫层，桩间土载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降，即使桩端落在好土层上，也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上，使桩土共同承担荷载。
2. 地质情况对CFG桩的影响
2.1 复合地基的检测试验
在工程复合地基完成相应部位的施工后，根据规范要求要对施工结果进行必要的检测，采用单桩复合地基载荷试验和低应变动力测试相结合的综合评定试验方案。采用低应变动测检测桩身的完整性，抽检数量不少于总桩数的10%；采用静载试验检测单桩复合地基承载力和单桩抗压承载力，两种检测的总数量不少于总桩数的1%，复合地基检测不少于3点。
以某项目高炉本体为例根据检测报告对复合地基检测结果進行分析：静载荷试验随机抽取了5处桩，检测结果均为合格。低应变动测随机抽取了44根桩进行了低应变动测桩试验，其中包括静载荷试验的5根桩。动测试验结果如下：231号桩在14.5 m左右有一定程度的缩径；其余4根桩桩身完整，质量良好。从231号桩动测结果看，它的桩底反射不明显，且反射时间相对较长，这说明桩底存在不实的结构。下面对复合地基和231号桩试件桩桩身质量问题进行分析。
2.2 对施工过程的原因分析
低应变动测试验中发现存在质量问题的231号桩和其余4根试件桩是从基槽四角和中央五个方位各选一根桩组成的试件组，它们之间的施工条件基本相同，如：施工工艺、施工机械、施工人员等。此外，他们彼此之间存在一定的距离，这说明它们之间可能存在地质水文特征的区别。
为了弄清产生桩身质量问题的原因是偶然性现象还是具有区域性的特征，231号桩附近一远一近又分别选取了2根桩，进行单桩静载荷试验和低应变动测桩试验的综合鉴定。静载荷试验结果表明：231号桩附近的2根桩单桩承载力均能满足设计要求。动测桩结果表明：远处桩的桩身完整性很好，桩底反射明显，桩底较实；而近处桩动测试验结果类似231号桩的动测试验结果。根据水文地质情况的分析，粘质粉土以及砂质粉土，中砂层及局部夹砂质粉土属于透水性好的土层且处于饱和状态，极易产生水头较高的局部特征，在压灌过程中造成钻头阀门打不开或打开的压力不足，形成断桩或缩径。
2.3 水头压力下产生桩身质量问题的修正建议
（1）当桩端在透水性好、水头高的砂土或卵石层中时，阀门外侧压力大于阀门内侧压力时，阀门会发生打不开的情况。修正建议：增加泵送压力或调整桩端下料高度、角度等，在这样的情况下完成压灌泵后，应对桩体进行必要的质量记录，结合现场的情况对桩身质量进行初步判断，如记录：压灌砼的压力表数值突然变大或砼不下料等情况，在施工任务完成后重点对此桩位进行地基检测试验。
（2）当桩端在透水性好、水头高的砂土或卵石层中时，存在压灌后的砼桩身受到水头压力的影响，施工质量存在问题。修正建议：施工任务完成后应对施工过程中存在不良记录和质量隐患的桩位重点进行地基检测试验，对不合格的桩位及时 进行设计修正，补桩或者采取其他必要措施。
3. CFG桩造价控制及处理结果对比
3.1设计阶段
设计阶段首先要考虑满足整体地基承载力，其次考虑特殊部位的地基承载力。以免整体打桩完成后，因承载力不足而补桩；另外，在满足承载力要求的前提下，基坑斜面上尽量少布桩，以减少后期斜面凿桩头的施工难度。
3.2 施工阶段
在施工准备阶段，钻机选型要充分考虑施工场地情况。避免钻机体积过于庞大而现场场地狭小，上下基坑和钻孔移位时行动困难，从而延误工期。其次，需合理安排钻孔行走路线，合理布置配套设备。防止漏桩和减少不必要的管线敷设，从而节约成本。钻出的土方要及时清运出基坑。余土如果不及时清运有时候会影响到钻孔的定位精度，造成桩位偏移，更为严重的会需要补桩使得成本加大。
3.3 处理结果对比
与散体桩、柔性桩比，CFG桩增强体的强度高、刚度大，可全长利用桩侧阻力，将荷载传到较深的土层，可以承担更多的荷载，因此承载力提高幅度较大。
CFG桩的桩土应力比可达20～40，而碎石桩为2.0～4.0，水泥搅拌桩为5～8，旋喷桩为5～20，灰土桩为9～15，散体材料桩的地基承载力提高幅度约为30%～50%，由此可见CFG桩比其他增强体刚度要大得多，也就意味着增强体承担的荷载更多。水泥土桩、灰土桩的地基承载力提高幅度约为50%～100%，而CFG桩的地基承载力提高幅度可达100%～300%。
4. 其他
CFG桩复合地基适用于处理粘性土、粉土、砂土等，淤泥质粘土亦有成功的先例。当场地内局部地区存在透水性好的土层且处于饱和状态时，极易产生水头较高的局部特征，在CFG桩的施工过程中造成钻头阀门打不开或打开的压力不足，形成断桩或缩径，会对钻孔压灌CFG桩复合地基的施工质量产生不良影响，应采用试桩等预控措施加以防范。对于出现质量问题的桩位，应结合复合地基检测试验结果进行充分分析，必要时进行补桩、补强等修正设计。
参考文献：
[1]曹启坤，《土建施工员》（华中科技大学出版社）
[2]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79- 2012）
[3]廖代广，孟新田《土木工程施工技术》（武汉理工大学出版社）
[4]阎明礼，张东刚《CFG桩复合地基技术及工程实践》（中国水利水电出版社）
[5]徐至钧《水泥粉煤灰碎石桩复合地基》（机械工业出版社）