CFG桩复合地基处理应用

CFU桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，90年代曾建于多层建筑处理，由于该技术具有施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价低等特点，目前大量用于中高层和高层建筑地基的加固，已成为我地区应用最普遍的地基处理技术之一。

1　基本原理

CFU桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，它和间土、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，均可保证桩间土参与工作。桩可将承受荷载向较深土层中传递并相应减少桩间土承担的荷载。这样，桩的作用使复合地基承载力提高，变形减小。

CFG桩不配筋，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，(一般普通桩的1／3―1／2，由于粉煤灰不段发生水化反应，使桩身混凝土的后期强度增大，这对CFG桩承受上部荷载有了可靠保证(CFG桩桩身强度等级多在C15－C25之间。)

除了桩体自身强度，在基础与桩和桩间土之间设置褥垫层，是复合地基的一个核心技术。褥垫层由一定厚度散体颗粒状材料组成，复合地基受力影响很大。若不设置褥垫层，复合地基基础承载力特性与桩基础相似，桩间土承载力难以发挥，不能成为复合地基。基础下设置褥垫层，桩间土承载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降，荷载能通过褥垫层作用到桩间土身上，使桩同承担荷载，扩大了基础地面应力分布范围。

2　CFG桩土压力试验

针对常用不同材料构成的褥垫层及同一一种材料不同垫层厚度情况下桩体分担荷载关系。本次试验针对粗石(70％)+砂(30％)，砂，细石(70％)+砂(30％)三种材料组成的200mm厚的褥垫层及300mm／400mmHE 500mm厚的粗石(70％)+(30％)的褥垫层进行了6组土工试验，如表1所示：

各桩试验结果表明，随着荷载的增大，桩分担的荷载也逐渐增大。最大试验荷载作用下1#桩承担的荷载达82％，最小3#桩也达74％，表明CFG复合地基中桩承担的荷载占绝大部分。同时，试验结果表明，桩间土也充分发挥了作用。

在垫层厚度相等的情况下，以粗石(70％)+砂(30％)为材料的垫层，在较小荷载下，桩承担的荷载最小，而在较大荷载作用下，桩体承担的荷载最大，已纯砂为材料的垫层，在较小荷载下，桩体承担的荷载最大，随着荷载增大，桩分担的荷载比增加不大。

3　工程实例：

某公寓，地下1层，地上18层，建筑总高度56.0米，采用筏板基础，主体结构类型为框架剪力墙结构。

地勘报告显示基底持力层为粉土层，地基承载力为115kpa，不能满足地基质量要求。

CFU桩设计指标为：

3，1建筑物最终沉降量≤50mm；

3，2建筑物最大倾斜≤总高度的0.4％；

3，3不考虑地下室的抗浮问题；

3，4地基承载力≥350kPa。

CFU桩复合地基承载力验算：复合地基承载力=置换率x单桩承载力标准值／单桩横截面积+桩间土承载力折减系数x(1一置换率)x桩间土承载力特征值。当置换率为0.8时，承载力近似于350kpa(设计要求地基承载力)。地基承载力符合设计要求。

施工时，先清除浮淤再回填土至桩顶设计标高以上0.5米。工艺流程为：桩位定点――搅拌混凝土――长螺旋钻机就位――成孔――压灌素混凝土――成桩――桩体养护――检测――清桩间土及预留桩头――铺设砂石褥垫层。混凝土混合比为水泥：砂：碎石：水：粉煤灰＝1：2：3.5：0.8：0.3。搅拌约2min，保证混凝土实测坍落度为180～220mm。

目前，国内已经研究成功液压步履式CFG桩机，采用长螺旋钻机成孔同时泵压混凝土成桩，成孔成桩一机一次完成，成孔深度为12～28米，钻孔直径30～80cm。CFG桩机施工时不受地下水位限制，操作简便、成本低、效率高，尤其对居民高层建筑基础处理工程效益更佳。

4　CFG桩检测

CFG桩施工完毕，待桩体强度达到设计值，须对桩身完整性，单竖向承载能力进行检验，对基础沉降进行观测。

桩身完整性采用低应变动力检测仪进行检测。锤击桩头产生应力波，应力波沿桩身向下传播，当桩身存在波阻抗差异时，应力波产生的反射被安装于桩头的传感器接受并传输到数据采集器运用低应变分析软件，对反射波进行处理、分析，得到桩身完整性的信息。现场随即选取73根桩(桩数总量的10％)作为桩身完整性检测，其中I类型桩40根，Ⅱ类型桩33根，无Ⅲ、Ⅳ类型桩。桩身整体性总体良好。

单桩竖向抗压静载试验采用慢速维持荷载法通过油泵逐级加载，共分十级加载五级卸载，第一级加载量为140KN，其余各级加载量为70KN，最大加载量为单桩承载能力标准值的2倍即700KN。荷载值通过压力表测量，承载板沉降通过对称正向布置于承载板的百分表测量。在桩施工结束28天后，随机抽取4根桩进行静载试验。试验结果表明：1#桩当前荷载加到700KN时未出现明显的比例极限，其沉降量均在规定允许值50范围内，因此，其单桩竖向静压载极限承载能力大于350KN，满足设计要求。

底板施工时埋设沉降观测点，待地下室结构施工完，采用水准仪或全站仪进行沉降观测，每15日一次，竣工后每月一次，做好沉降观测记录。如果基础沉降超过警戒值，则须采取纠偏措施，对地基进行加固。连续观察两年，直至基础沉降趋于稳定。

5　结语

5，1从单桩竖向抗压静载试验推断，CFG桩能够承受较大静荷载。

5，2工程实践表明，CFG桩具有刚性桩的形状特征，有明显的端承和侧阻作用，适用于多种土层施工。

5，3 CFG桩复合地基承载力提高幅度大，沉降量小，加固软土地基效果显著，具有广泛的适应性，值得深入研究和大力推广。