CFG桩复合地基施工设计要点及应用浅议

摘要：大量的工程实践证明cfg桩在复合地基中具有承载力提高幅度大、可调性强、适应范围广、复合地基变形小等无可比拟的优势。本文主要对CFG桩复合地基施工要求、施工工艺及施工常见质量通病和质量控制措施进行了分析和说明。

关键词：CFG桩、复合地基、质量痛病；质量控制

Abstract: A large number of engineering practices proves that CFG pile in composite foundation with large bearing capacity, high adjustability, wide adaptation range, and composite foundation deformation and so there is nothing comparable to this advantage. This paper mainly analysis and description of the CFG pile composite foundation construction requirements, construction technology and common quality problems and quality control measures.

Keywords: CFG pile composite foundation, quality, pain disease; quality control

中图分类号: U416.1 文献标识码:A 文章编号:

CFG桩桩体可全桩长发挥桩的侧阻力，使得复合地基承载了提高幅度大并具有很大的可调性。特别是天然地基承载力较低而设计要求的承载力较高，CFG桩复合地基则较容易实现。对基础形式而言，CFG桩既可以适用于条形基础、独立基础、筏板基础和箱型基础等多种基础。就土性而言，CFG桩可用于饱和、非饱和粘性土，可以用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土[1]。复合地基模量大、建筑物沉降量小是CFG桩复合地基重要特点之一。对于上部和中间有软土层的地基，用CFG桩加固，桩端放在下面好的土层上，可以获得模量很高的复合地基，建筑物的沉降都不大。大量的工程实践证明CFG桩在复合地基中具有无可比拟的优势。本文基于作者实际工程实践，结合工程经验系统性的对CFG桩复合地基施工要求、施工工艺及施工常见质量通病和质量控制措施加以分析，并对其中的一些要点和应用进行说明。

一、CFG桩复合地基的施工要求

（1）施工时应按设计配合比配制混合料，在搅拌机中加水搅拌，加水量由混合料坍落度控制，长螺旋钻孔，管内泵压混合料成桩施工的坍落度为160-200mm，振动沉管灌注成桩的坍落度宜为30-50mm，振动沉管灌注成桩后桩顶浮浆厚度不宜超出200mm。

（2）长螺旋钻孔，管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆的时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，以保证管内有一定高度的配合料，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料，沉管灌注成桩施工拔管速度应按均匀线速度控制，拔管线速度应控制在1.2- l .5m/min左右，如遇淤泥或淤泥质土，速度应尽可能放慢。

（3）桩顶标高应超出设计桩顶标高不少于0.5m。

（4）成桩过程中抽样作混合料试块，每台机械1d应做一组(3块)试块，(边长为150mm的立方体)，标准养护为28d，测定其立方体抗压强度。

（5）沉管灌注成桩在施工过程中应观测新施工桩对已施工桩的影响，当发现桩断裂并脱开时，必须对工程桩逐桩静压，静压时间一般为3min，静压荷载为保证使断桩接起来为准。

（6）复合地基的基坑可采用人工或机械、人工联合开挖。机械、人工联合开挖时。预留人工开挖厚度应由现场试开挖确定，以保证机械开挖造成桩的断裂部位不低于基础底面标高。且桩间土不受扰动。

（7）褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间上的含水量较小时，也可采用动力压实法，褥垫夯实后的厚度与虚铺厚度的比值不得大于 0.9 。

（8）复合地基检测必须在桩体强度满足试验荷载条件时进行，一般宜在施工结束14-28d后进行。

（9）复合地基承载力宜用单桩复合地基载荷试验确定，实验数量不应少于3个试验点，抽取总桩数的10%，进行低应变动力检测桩身结构完整性。

（10）施工中桩长允许偏差为100mm，桩径允许偏差为20mm，垂直度允许偏差为1%:对满堂布桩基础，桩位允许偏差为0.5倍桩径;对条形基础，垂直于轴线方向的桩位允许偏差为0.25倍桩径;顺轴线方向的桩位允许偏差为0.3倍桩径;对单排布桩桩位允许偏差不得大于60mm。

二、CFG桩复合地基主要施工方法分析

水泥粉煤灰碎石桩的施工，应根据设计要求和现场地基土的性质、地下水位、场地周边是否有居民、有无对振动反应敏感的设备等多种因素选择施工工艺。一般有以下施工工艺可供选择。

1．振动沉管灌注成桩工艺

若地基土是松散的饱和粉细砂、粉土，以消除液化和提高地基承载力为目的，此时应选择振动沉管打桩机施工;振动沉管灌注成桩属挤上成桩工艺，对桩间土具有挤(振)密效应。但振动沉管灌注成桩工艺难以穿透厚的硬土层、砂层和卵石层等。在饱和粘性土中成桩，会造成地表隆起，挤断已打桩，且振动和噪声污染严重，在城市居民区施工受到限制[2]。在夹有硬的粘性土时，可采用长螺旋钻机引孔，再用振动沉管打桩机制桩。

2．泥浆护壁钻孔灌注成桩工艺

适用于分布有砂层的地质条件，以及对振动噪音要求严格的场地。该方法钻孔速度较快，但是泥浆对场地的污染严重，影响后续孔的施工，且往往孔底沉渣较大也会影明成桩质量。

3．长螺旋钻孔灌注成桩工艺

长螺旋钻孔灌注成桩适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂上，属非挤土成桩工艺，该工艺具有穿透能力强，无振动、低噪音、无泥浆污染等特点，但要求桩长范围内无地下水，以保证成孔时不塌孔。

4．长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩工艺

长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩工艺，是国内近几年来使用比较广泛的一种新工艺，属非挤土成桩工艺，具有穿透能力强、低噪音、无振动、无泥浆污染、施工效率高及质量容易控制等特点。长螺旋钻孔灌注成桩和长螺旋钻成孔、管内泵压混合料成桩工艺，在城市居民区施工，对周围居民和环境的不良影响较小。

三、CFG桩复合地基的施工常见质量通病分析

CFG桩复合地基施工一些问题也常出现。笔者参加的桂林小麻雀桂南货运站4#仓库，基础形式属于独立基础，采用的就是CFG桩设计，在具体工程中就遇到很多问题，下面我们做一些重点分析。

(1)成孔过程中常出现的问题

①斜孔:主要是由于钻机不稳或钻杆垂直度不够。

②孔底虚土:由于孔底为砂土层或砂层，其粘结性差，成孔后不能随钻杆的抬升带到孔外。

(2)下料过程中常出现的问题

①堵管:

成因一:碎石粒径偏大，或水泥因存放时间过久或受潮而结块。

成因二:弯管处选用了小直径的异径接头。

成因三:由于施工不当使地下水涌入砂石回灌。

成因四:冬季施工时材料受潮结冰，经拌和后仍不能将冰块消除。

②打不开活瓣，不下料或下料不畅:这种情况常发生在软土施工中，由于土的粘结性和流塑性使活瓣不能打开。

(3)成桩过程中常见问题

①缩颈

成因一:在饱和软土中成桩时，由于己打桩尚未成型，新打桩对已打桩进行挤压导致己打桩变形，造成缩颈。

成因二:灌注混合料时拔管太快或振捣不到位，在桩身某个位置出现桩径突然变细的现象。

②断桩

成因一:在上部有较硬的土层或中间有硬土层中采用隔行跳打工艺成桩盯出于桩距过近已打桩强度不太高而被振裂。

成因二:如果通过检测发现断桩的部位多位于桩顶0.5m-1.5m以内则可判定断桩是由于开挖基坑时方法不当导致浅层断桩。

③水葫芦桩:主要是由于配合比不合理或搅拌不均匀在下料时输送管中的混合料发生离析比重小的水和粉煤灰被其他粒料挤至桩体四周使得桩体的某个部位偏向四周的区域没有骨料而是充满了水和粉煤灰随着时间推移粉煤灰沉积于空桩下部。

④窜桩:常是由一于桩距太近且地基土层中含有较厚的砂夹层所致。

⑤桩头部分的混合料与泥土夹杂:主要是由于混合料坍落度大、钻孔完成时提钻速度太快，使钻头泥土与CFG桩混合料同时落入孔内。

⑥蜂窝状桩柱:出现这种现象是由于混合料和易性不好或振捣不到位所致。

⑦桩体强度不均匀:主要是灌注混合料时拔管太慢或振捣时间过长，使得桩端部桩体水泥含量太少，桩顶浮浆较多，而且混合料也容易产生离析，造成桩身强度不均。

⑧短桩

成因一:根据打桩记录桩长达到设计要求，但桩头不出土。这是由于技术人员测量标高错误，或由于隔行打第二遍桩时原地面标高发生了变化而没有重新测量标高所致。

成因二:打桩时因停泵时间过早，停泵时混合料自身压力不够，致使桩头缩颈或桩头未达到设计标高。

四、CFG桩复合地基施工质量的控制措施

(1)深入了解地质情况选用合理的成桩工艺，严格按施工要求施工

在施工过程中，成桩的施工工艺对CFG桩复合地基的质量至关重要，不合理的施工工艺将造成重大的质量问题，甚至导致质量事故，而要选择确定合理的施工工艺必须深入了解地质情况。同时，CFG桩复合地基区别于桩基的主要特点就是:充分考虑利用桩间土的承载力，所以施工中应减少扰动土而引起土的强度降低。CFG桩成桩工艺中，选用哪一类成桩机和什么型号，与土的性质具有密切关系，要视工程的具体情况而定。

所以，在施工准备阶段，应根据地质情况合理地选用施工机械。这是确保CFG桩复合地基施工质量的有效途径。

选择好施工工艺后，要严格按要求施工，把握各个施工要点，各个施工环节，因此在施工准备阶段在确定的施工方案时，设计好相应的技术和质量保证措施，做到心中有数。

(2)采用正确的打桩顺序

①在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小，当采用连打作业时，由于饱和软土的特性，新打桩将挤压己打桩，使已打桩被挤扁形成椭圆状或不规则形状，严重的产生缩颈和断桩。此时，应采用隔桩跳打施工方案。

②在饱和的松散粉土中施工，由于松散粉土振密效果好，先打桩施工完后，土体密度会有显著增加。而且，打的桩越多，土的密度越大。在补打新桩时，一是加大了沉管难度，二是非常容易造成已打桩断桩。此时，隔桩跳打方法不宜采用。

③当满堂布桩时，不宜从四周转向内推进施工，宜从中心向外推进施工，或从一边向另一边推进施工。但仅凭打桩顺序的改变并不能完全避免新打桩的振动对己结硬的己打桩产生影响。此时，应采用螺旋钻引孔的方案，避免新打桩的振动造成已打桩的断桩。

(3)严格控制拔管速率

控制混合料泵送量与拔管速度相匹配，不得停泵待料。拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩顶浮浆过多，桩身强度不足和形成混合料离析现象，导致桩身强度不足[3]。故施工时，应严格控制拔管速率。正常的拔管速率应控制在1.2-1.5 m/min，一般桩顶浮浆可控制在10 cm左右。

(4)控制好混合料的坍落度

大量工程实践表明，坍落度的大小对CFG桩施工质量影响最为显著。混合料坍指度过大，会形成桩顶浮浆过多，形成硅的离析和泌水，桩体强度也会降低;而且会导致混凝土流动性降低，频繁堵管。坍落度控制在3-5cm时，和易性好，成桩质量容易控制。

(5)设置保护桩长

每根桩在加料时，要比设计桩长多加0.5m桩长的混合料。用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3-5s，提高桩顶混合料密实度。上部用土封顶，增大混合料表面的高度，己沁增加了自重压力，可提高混合料抵抗周围土挤压的能力。在上部基础施工时再将保护桩长剔除掉，确保成桩与设计标高一致。同时褥垫层铺设应保证桩顶以下30-50mm;即桩体嵌入褥垫层30-50mm。褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法，夯填度(夯实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值)不得大于1%。施工垂直度偏差不应大于1%，对满堂布桩基础，桩位偏差不应大于0.4信桩径，对条形基础，桩位偏差不应大寸0.25倍桩径，对单排布桩桩位偏差不应人于60mm。

(6)加强施工过程中的监测和反馈

在施土过程中，应加强监测，及时发现问题，以便针对性地采取有效措施。重点应做好施工场地和已打桩桩顶标高观测，经纬仪跟踪进行桩轴线的控制，及时抽查浇筑质量，对承压水压力较高的场地应钻探深井降低水压力，褥垫层施工前桩间浮土必须清除干净等几方面的监测工作。

实践总结分析：

CFG桩目前大量用于高层和超高层建筑地基的加固。桩身强度等级多在C15-C25之间。由于其具有施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价低廉的特点，该技术已在全国各地区高层建筑地基处理中得到广泛应用，绝大多数为20-30层建筑。本文通过分析地基与地基处理方法，对CFG桩在地基处理中的一些技术要点和应用情况进行了分析，主要涉及到实际工程中一些质量通病以及加强CFG桩复合地基施工质量的措施。

参考文献：

[1] 江阿兰,任飞.CFG桩复合地基施工过程监测与数值分析[J].低温建筑技术,2012,34(2):79-81.DOI:10.3969/j.issn.1001-6864.2012.02.033.

[2] 任鹏,邓荣贵,于志强等.CFG桩复合地基试验研究[J].岩土力学,2008,29(1):81-86.DOI:10.3969/j.issn.1000-7598.2008.01.016.

[3] 仲锋祥 .CFG桩复合地基施工技术分析[J].城市建设理论研究（电子版）,2012,(9).