CFG桩复合地基在深厚层软土地基加固中的应用及经济技术分析

摘 要：通过某某工程实例，介绍了CFG桩在深厚层软土地基中的应用，同时对CFG桩地基加固技术进行实测的经济技术分析，可为类似工程施工方案选择和经济核算等工作提供借鉴。

关键词：地基加固；CFG桩；经济；技术

1、 工程概况

某某工程项目部份地段采用CFG桩对深厚层软土地基进行加固。CFG桩按正方形布置，桩径为0.5m，间距为1.6m，桩长9.5～10.7m，桩底进入圆砾土1.0m，在CFG桩桩顶设置0.5m碎石垫层，并于其间铺设一层高强度双向土工格栅，设计抗拉强度不小于80KN/m，CFG桩共计3434根，3.434万延米，双向土工格栅8486m2。

1.1 CFG桩复合地基工艺原理

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称（即cement fIying-ash gravel pile）。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间士、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间士表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形减小，桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料，大大降低了工程造价。

1.2 CFG适用于以下地质岩性和地质构造

1.2.1 地质岩性和地质构造

粉质粘土，褐黄色，软塑，厚3.0m～4.0m；淤泥质粘土，深灰色，流塑，厚3.9m～6.5m；细圆砾土，褐黄色，稍密，饱和，厚>20m；

1.2.2 软土检算指标

硬壳：γ=19.3KN/m3，Cu=13.44KPa，￠u =13.810，Es=5.78MPa，fi=40 KPa，淤泥质粘土： γ=17.3KN/m3， Cu=4.37KPa Ccu=12.82KPa，￠u =4.660， ￠cu =13.570，Es=2.61MPa，fi=22 KPa

2、 前期准备

2.1 现场土质取样送检，确定土的质量成分。

2.2 选用合格的碎石、石屑、粉煤灰和水泥及外加剂等原材料进行配合比选配。

2.2.1水泥采用强度等级为42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥进场时检查出厂合格证并现场见证抽验送检。

2.2.2粉煤灰采用细度不大于25%的Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰进场时检查合格证并现场见证抽验送检。

2.2.3碎石粒径采用20～40mm级配，符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准检验方法》JGJ53 的规定。

2.2.4石屑采用粒径2.5～20mm含泥量不大于5%，细模度符合中砂要求。

2.2.5实验室选配的配合比为195：473：1159：180：190（水泥：石屑：碎石：粉煤灰：水）。

2.4 试桩

2.4.1试桩目的：通过试验桩的施工，确定CFG桩施工的技术参数和方法；根据桩尖进入持力层深度、拌和料不同的充盈系数和提管速度进行试桩，通过试桩检测确定CFG桩施工的技术参数，确保软基加固承载力。

2.4.2试验范围：确定1#桩施工桩长9.21m，桩尖进入细圆砾土层（持力层）1m，充盈系数1.1；2#桩施工桩长11.21m，桩尖进入细圆砾土层（持力层）3m，充盈系数1.3；3#桩施工桩长10.21m，桩尖进入圆砾土层2m， 充盈系数1.2。

2.5施工人员、机械设备及测量仪器投入情况

2.5.1人员情况

进行CFG桩试桩施工前，成立了以项目经理为组长，副经理、总工为副组长的质量管理小组，组员由工程部长、测量员、试验员等组成。

2.5.2机械设备：DZJ90振动沉管桩基一台，挖掘机一台，压路机一台，起重机一台，砼搅拌机一台。

2.5.3测量仪器：全站仪一台，水准仪一台。

3、 施工步骤

3.1 CFG桩施工

3. 1.1 钻机定位

根据1#桩测量放样位置桩机就位。桩机就位平整、稳固。待桩机就位后，用全站仪检查调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%。在桩机机架上画出以米为单位的长度标记，以便压入沉管时观察、记录沉管的入土深度。

3. 1.2 振动沉管

桩机就位后， 扣准桩尖开始沉管，沉管过程中注意调整桩机的稳定，防止桩基倾斜和错位。沉管进入持力层并抬架时开动马达，续继沉管至试桩预定沉入深度（12.21m）后，再原地留振10s，沉管过程中做好记录。

3. 1.3 混合料拌和

为控制成桩后桩顶浮浆厚度不超过200mm，混凝土的坍落度控制在18～20cm之内。混合料应严格计量，采用强制式搅拌机强制搅拌，碎石、石屑和粉煤灰按配合比每盘装斗过磅，每盘混合料的搅拌时间大于1 min。

3. 1.4 投料

用斗车把拌合好的混合料装入料斗，提升料斗进行空中投料，直到管内混合料面与钢管料口平齐。

3. 1.5 拔管

投料后即进行拔管，拔管速度控制在0.8～1.0 m/min，边振动边拔管， 拔管速度保持均匀一致，在拔管过程中不能反插。根据桩长和充盈系数计算好混凝土数量，拔管过程中补充投料，保证成桩桩顶标高和混合料充盈系数满足试桩要求。

3. 1.6 插筋

拔管后，按照设计要求沿桩的四周插入四根￠=10mm光圆钢筋。

3. 1.7 封顶

封顶的顶面标高加上保护桩长的高度。（保护桩长是成桩时预先设定加长的一段桩长，一般取50～70cm，扩大桩头施工时将其剔掉，确保顶部桩体质量。）

3. 1.8 现浇桩帽混凝土

桩身达到龄期后，在确定桩顶标高施工扩大桩头前，采用人工进行开挖凿除桩体周围0.6m的土体，现浇桩帽混凝土。

3. 1.9 检验方法

施工过程中，抽样做混合料试块，一般一个台班做一组（3块），试块尺寸为15cm×15cm×15cm，并测定28天龄期后的抗压强度。

3. 1.10 试桩结果

通过试桩我们确定后续桩体施工采用如下技术参数 ：配合比（kg）：200：400：970：188：206（水泥：石屑：碎石：粉煤灰：水）；坍落度18～20cm；DZJ90振动沉管桩机拔管速度：0.8～1.0 m/min。桩尖进入圆砾土层2m。

4、 施工技术问题处理

施工中碰到的几个主要技术问题是：

4.1打桩过程中随时测量地面是否发生隆起，因为断桩常常和地表隆起相联系。

4.2为避免桩顶浮浆过多，混合料坍落度宜控制在30-50mm内。

4.3保护桩长是指成桩时预先设定加长的一段桩长，基础施工时将其剔掉。保护桩长越长，桩的施工质量越容易控制，但浪费的料也越多。设计桩顶标高离地表距离不大于1.5m时，保护桩长取50-70Cm，上部用土封顶。

4.4 打新桩时对已打但尚未结硬桩的桩顶进行桩顶位移测量，以估算桩径的缩小量。对已打并结硬桩的桩顶进行桩顶位移测量，以判断是否断桩。一般当桩位移超过10mm，需开挖进行查验。

4.5 拔管过程避免反插。在拔管过程中若出现反插，由于桩管垂直度的偏差，容易使土与桩体材料混合，导致桩身掺土影响桩身质量，应避免反插。

5、 经济技术比较

6、 结束语

对深厚层软土地基进行加固有许多方法，项目施工很少采用CFG桩对深厚层软土地基进行加固，近几年来才较之推广。通过本例可为类似工程施工方案选择、优化施组、合理配置劳动力和机具设备以及经济核算等工作提供借鉴。