探讨CFG桩在复合地基设计中的要点

【摘要】2 水泥粉煤灰碎石桩复合地基 2.1 水泥粉煤灰碎石桩（CFG 桩）复合地基简介 水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）为桩体中掺加适量石屑、粉煤灰（其中粉煤灰可使桩体具有明显的后期强度）和水...

【摘 要】cfg 桩复合地基是中国建筑科学研究院地基所 20 世纪 80 年代末开发的一项新的地基加固技术，在工民建部门得到推广，近年来，在建设中开始用于桥头高路堤的软基处理，以解决桥头跳车问题。本文介绍了CFG桩复合地基设计时的计算方法和步骤、复合地基的沉降计算方法及CFG桩复合地基设计时的几点误区。

【关键词】CFG桩；高速公路；复合地基；设计要点；质量控制

我国地域辽阔，各地工程地质条件差异很大，各类软弱地基分布面广。目前我们所设计的工程遍布全国，在软弱地基上进行油库建设，往往需要对天然地基进行处理，形成复合地基，以满足上部大型储罐以及其它一些建筑物对地基的要求。近些年来，随着地基处理技术的广泛应用，复合地基理论和实践发展很快，复合地基正成为三大常用地基和增强体材料的承载潜能，具有良好的经济效益和社会效益。

1 复合地基简介

当天然地基不能满足建（构）筑物对地基的要求时，为满足其要求，通过用增强体进行地基处理形成的人工地基，便构成了复合地基。复合地基在处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，形成了由天然地基土体和增强体两部分组成的人工地基。根据复合地基荷载传递机理，将复合地基分成竖向增强体复合地基和水平向增强复合地基两类，又把竖向增强体复合地基分成散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基三种。

2 水泥粉煤灰碎石桩复合地基

2.1 水泥粉煤灰碎石桩（CFG 桩）复合地基简介

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）为桩体中掺加适量石屑、粉煤灰（其中粉煤灰可使桩体具有明显的后期强度）和水泥加水拌和，制成一种粘结强度较高的桩体，与桩间土和褥垫层一起构成CFG桩复合地基。桩、桩间土与基础之间必须设置一定厚度的褥垫层，即褥垫层是高粘结强度桩复合地基的一部分。桩承担的荷载占总荷载的百分比可在40%～75%之间变化，使得复合地基承载力提高幅度大并具有很大的可调性。

2.2 水泥粉煤灰碎石桩的适用范围

水泥粉煤灰碎石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。对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适用性。就土性而言，CFG桩可用于填土、饱和及非饱和粘性土，既可用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土。

桩应选择承载力相对较高的土层作为桩端持力层，并且需要进行复合地基的地基变形验算。对可液化地基，可采用碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩多桩型复合地基，达到消除地基土的液化和提高承载力的目的。

3 CFG 桩复合地基的沉降

路堤下低强度桩会发生上刺和下刺，因此复合地基沉降除主要由加固区沉降和下卧层沉降组成外，还要考虑桩的上、下刺入量及垫层压缩量。

当地基没有软弱下卧层时，复合地基沉降以加固区压缩量为主，总沉降量随桩间距的减小而减小；如果桩体下部有一定深度的软土层，则由于桩端应力向下部扩散，下卧层产生较大沉降，此时控制下卧层沉降成为整个地基沉降控制的重点。加固区沉降计算方法一般有复合模量法、应力修正法、桩身压缩量法等；下卧层沉降的计算方法目前常采用分层总和法；桩体的上、下刺入量的计算是目前沉降计算的一个难点，对一般工程可简单估算，但重要工程需进行计算。

4 设计参数的确定

CFG 桩复合地基设计参数主要确定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。

1） 桩长。CFG 桩复合地基要求桩端落在好的土层上，这是 CFG 桩复合地基设计的一个重要原则，桩长取决于建筑物对承载力和变形的要求、土质条件和设备能力等因素。根据现有条件，CFG 桩的最大桩长一般不大于 30m。

2） 桩径。CFG 桩桩径的确定取决于采用的成桩设备条件，一般桩径为35～60cm。经过大量的实践证明通常桩径不宜设计太大。

3） 桩间距。一般桩间距s＝（3～5）d，桩间距的大小取决于设计要求的复合地基承载力和变形、土性和施工机具，一般设计要求的承载力大时，取小间距，但必须考虑施工时相邻桩之间的相互影响。

4） 桩体强度。原则上桩体配合比按桩体强度控制，桩体试块抗压强度应满足公式要求。

5） 褥垫层厚度。褥垫层厚度一般用30cm，当桩径和桩距过大时，褥垫层厚度还可适当加大。褥垫层材料可用粗砂、中砂、碎石或级配砂石（最大粒径不大于20mm）。

5 CFG 桩复合地基设计中容易忽略的问题

5.1 基底标高问题

CFG 桩复合地基设计文件中，看不到建筑物±0.00高程及基础埋深或基底高程，这就给设计审查工作带来了很多不便，甚至无法验算，同时现场施工也无据可依，尤其当基础埋深不一致时，更容易出现问题。

5.2 基底土层问题

当确定基底标高后，可以确定基础直接坐落在什么土层上，当基底下土层固结状态较好时，CFG 桩复合地基的作用机理可充分体现；但当基底下土层属于欠固结状态时，问题就是麻烦了，如果不先对这些欠固结填土进行处理就直接进行CFG 桩复合地基设计，则桩同作用原理将会随着填土固结沉降而逐步减弱，最终 CFG 桩复合地基机理将被逐步破坏，从而给建筑物带来安全隐患；再者，在设计参数选用中，桩周围土承载力特征值的采用五花八门，缺乏依据，根据规范精神，应采用直接与基础接触的土层承载力特征值或选取处理土层范围内承载力特征值较低的土层，这样才是最可靠的选择。

5.3 褥垫层问题

褥垫层设计工作看似简单，实际上褥垫层是复合地基设计工作中的非常重要的工作，在这里不再多说，有两点值得参考，其一，设计文件中一定要计算褥垫层的虚铺厚度，以便指导施工；其二，褥垫层的设计厚度应根据桩周土质及桩端持力层进行充分考虑。

5.4 布桩问题

布桩一直是 CFG 桩复合地基设计中的关键。

布桩中，独立柱基与条形基础布桩差别较大。独立柱基下布桩，不能死板地按等边三角形、正方形或长方形去套用，而应在确定最小面积置换率后去优化布桩，以期达到受力均匀、置换合理的目的；而条形基础布桩更不能教条地上套用某一种形状，而应根据条形基础尺寸，按照受力均匀、置换合理、边中结合的原则按最小面积置换率优化控制，在基础交叉区域，应仔细核实基础上所受上部荷载，并结合地质条件及桩端条件仔细核算，这是条形基础布桩的核心所在。

6 结语

通过改变桩长、桩径、桩距等参数，可使CFG 桩承载力提高250%～300%。CFG桩还具有沉降量小、变形稳定快、工艺性好、桩体材料具有良好的流动性与和易性，灌筑方便，易于控制施工质量，可节约水泥、钢材。利用工业废料，保护生态环境，降低工程费用，与预制桩相比可以节约投资 40%左右。综上，CFG 桩具有可靠的技术性能和经济效果，在地基工程处理中具有广阔的应用前景。

参考文献

[1] 龚晓南. 高等级公路地基处理设计指南. 北京: 人民交通出版社，2005.

[2] 张留俊，王福胜，等. 公路地基处理设计施工实用技术. 北京: 人民交通出版社，2004.

[3] 董新和. CFG 桩复合地基处理设计与施工. 施工技术. 2008，37(6) .