CFG桩软基处理实例(图文兼有)

CFG桩软基处理实例（图文兼有）

（一）前言

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩(CementF1yashGravelPile)的

简称，是水泥、粉煤灰、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩。桩、桩间土和褥垫层一起构成CFG桩复合地基。CFG 桩复合地基处理技术应用广泛，适用于处理淤泥质黏土、软土及承载力在200kPa左右的较密实性土。国家行业标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)的颁布，为工程技术人员进行 CFG桩复合地基设计、施工及检测提供了技术依据。但在复合地基承载力的确定及施工工艺方面，笔者根据自己一些粗浅体会就上述问题结合本地区特点做一些讨论。

（二）CFG桩作用机理

1.CFG桩复合地基中褥垫层的作用机理

在复合地基中，桩体的压缩模量远远大于土的压缩模量，桩在竖向荷载下产生的变形要小于土的变形，褥垫层能够起到协调这种变形的作用。桩体刺入褥垫层，构成褥垫层的颗粒状散体材料不断补充到桩间土表面上，基础通过挤压褥垫层和桩间土接触，使得桩和桩间土始终参与工作，并使桩间土在桩体沉降不断增加的情况下能不断发挥其承载力

作用。随着时间的推移，桩和桩间土的荷载分担趋于正常值。

2.CFG桩的置换作用

复合地基的置换作用主要取决于桩体材料的组成，CFG 桩中的细骨料粉煤灰可增加桩体的粘结强度，而且具有明显的后期强度。在复合地基增强体(桩体)系列中，CFG桩的置换作用最强，而且可以全长发挥侧阻作用，加大桩长可使复合地基置换作用显著提高，承载力也有所增强。CFG桩复合地基的面积置换率较低(一般在10%以内)，桩对土的影响相对较小，桩间土具有类似天然地基的性状。CFG桩一般按

C7.5～C15混凝土强度等级设计，其桩身压缩性能明显比周围土体要小，故能使复合地基强度提高，达到置换作用。

3.CFG桩的挤密作用

σx增加对桩承载力有2方面影响：(1)σx是桩间土对桩侧的正压力，正压力的提高，使桩的侧摩阻力加大，从而提高了桩的竖向承载力；(2)在针对桩体材料的室内三轴试验中，σx的作用相当于围压σ3，加大围压，可以提高桩体的抗压强度，增强CFG桩桩顶部位抵抗受压破坏的能力。

4.边载对CFG桩复合地基承载力的作用

边载对复合地基承载力的提高具有明显作用。边载对CFG桩复合地基的影响主要是提高桩间土的承载力，而对复合地基中CFG桩本身承载力影响较小。一般情况下，有边载条件下桩土的荷载分担比明显不同于无边载条件下的值，同一荷载水平时，有边载条件下桩的荷载分担比低于无边载时，这可以由桩土模量比的变化来解释。边载作用提高了桩间土的承载力及变形模量，而对桩则无明显影响。有边载时

降，桩的荷载分担比降低。这一现象表明，有边载条件下桩桩承载力的发挥要滞后于无边载的情况。

（三）CFG桩承载力的确定

复合地基承载力确定可分为设计阶段和竣工验收阶段进行确定。

1.设计阶段

在设计阶段，可按下式确定复合地基承载力：

f spk=mR a/A p+β(1-m)f sk（1）

式中：f spk—复合地基承载力特征值(kpa)；

m —面积置换率；

R a—单桩竖向承载力特征值(kN)；

A p—桩的截面积(m2)；

β—桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可取0.75～0.95，天然地基承载力较高时取大值；

f sk—桩间土承载力特征值(kPa)，宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。

实际工程中，有条件先在拟建场地做现场载荷试验，可为设计提供可靠的设计参数。而很多情况下是在无试验资料

验，合理确定Ra、fsk、β等的取值。出于对工程安全的考虑，希望公式计算值接近但不大于载荷试验结果，而大量试验结果表明，公式计算结果一般不大于载荷试验结果。

结合工程实际在考虑诸多因素的情况下，对复合地基承载力普遍经验公式进行修正，得出考虑边载影响的承载力修正公式：

f spk=mR a/A p+λαβ(1-m)f sk（2）

式中：α—桩间土强度提高系数；

λ—边载修正系数，建议取λ=1.0～1.2。

2.竣工验收阶段

在复合地基设计阶段，确定复合地基设计参数时，用公式(1)估算复合地基承载力是符合规范要求的。在复合地基竣工验收阶段，地基规范规定：复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，或采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定；地基处理规范规定：复合地基承载力特征值，应通过现场复合地基载荷试验确定。因此，地基处理规范用强制性条文规定复合地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验确定。

（四）CFG桩施工工艺要求

CFG桩有三种常有的施工工艺：（1）长螺旋钻孔灌注成桩；（2）长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩；（3）振动沉管灌注成桩。

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土成桩工艺，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地层、砂层和卵石等。在饱和粘土中成桩，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。在夹有硬的粘土时可用长螺旋钻机引孔，再用振动沉管打桩机制桩。

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、中等密以上的砂土，属非挤土成桩艺，该工艺具有穿透能强，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。

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，属非挤压土成桩工艺，具有穿透能力强、无振动、低噪音、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。

水泥粉煤灰碎石桩施工除应附合国家现行有关规范外，尚应符合下列要求：

（1）当采用振动沉管灌注成桩和长螺旋钻孔灌注成桩施工时，桩体配比中采用的粉煤灰可选用电厂收集的粗灰；当采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩时，为增加混合料和易性和可泵性，宜选用细度不大于45%的Ⅲ级或Ⅲ级以上等级的粉煤灰。

（2）长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工时每方混合料粉煤灰掺量宜为70～90kg，坍落度应控制在160～

200mm，这主要是考虑保证施工中混合料的顺利输送。坍落度太大，易产生泌水、离析，泵压作用下，骨料与砂浆分离，导致堵管。坍落度太小，混合料流动性差，也容易造成堵管。振动沉管灌注成桩若混合料坍落太大，桩顶浮浆过多，桩体强度会下降。

（3）长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工，应准确掌握提拔钻杆时间，钻孔进入土层预定标高后，开始泵送混合料，管内空气从排气阀排出，待钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续时提钻。若提钻时间较晚，在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出，容易造成管路堵塞。应避免上述情况。

（4）施工中桩顶标高应高出设计桩顶标高，留有保护长度。成桩时桩顶不可能正好与设计标高完全一致，一般要高出桩顶设计标高一段长度，桩顶一般由于混合料自身重力压力小或由于浮浆的影响，靠桩顶一段桩体强度较差，同时

压，混合料上涌使桩缩小，增大混合料表面的高度即增加了自重压力，可提高抵抗周围土挤压的能力。

（五）结语

CFG桩复合地基具有承载力提高幅度大，地基变形小等特点，是一种考虑桩土共同作用是一种经济型的地基处理方法。CFG桩复合地基工程设计施工要领会其作用机理，承载力的确定要考虑工程实践经验和边载因素的影响，以确定适宜的桩长、桩距、垫层厚度以及合理施工工艺等，就可以达到良好的加固效果。