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1、CFG桩复合地基设计及应用 摘要：随着科学技术的日新月异,工程建设规模日益扩大,难度不断提高，工程项目不仅事先要选择在地质条件良好的场地上从事建设,而且有时也不得不在地质条件不良的地基上进行修建。地基土层的分布及土木工程性质的复杂性、有区域性要求土木工程师要针对不同的地质条件,不同的结构物特征来选择最合适的基础型式、尺寸和布置方案。CFG桩复合地基具有施工速度快、质量容易控制、工程造价低、有利于环境保护等优点，逐渐成为应用最广泛的一种地基处理方式。本文首先对CFG桩复合地基进行了概述，接着分析了CFG桩复合地基的设计要求，然后结合工程实例探讨CFG桩复合地基的应用。 关键词：CFG桩复合地基；
2、地基处理；技术要求 引言 随着我国国民经济的迅速发展,土木工程功能化,城市建设立体化,交通高速化,以及改善综合居住环境等己成为现代土木工程的特征。结构物的荷载日益增大,因此,原来一般可被评价为良好的地基,也可能在特定条件下非进行地基处理不可,现代土木工程建设对地基的要求越来越高。如何选择最恰当的地基处理方案,己成为关系到整个工程质量,投资和进度的重点和难点问题。CFG桩复合地基可以有效地提高地基承载力，适用范围十分广泛，特别是近几年的发展，CFG桩复合地基技术在我国的基本建设中起了非常重要的作用，从建筑到道路、煤矿均得到普遍应用。对CFG桩复合地基的设计进行探讨能够使其得到更有效的应用。 1C
3、FG桩复合地基概述 1.1CFG桩复合地基的构造 CFG桩复合地基是水泥粉煤灰碎石桩复合地基的简称，是一种由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加适量的水搅拌形成高粘结强度的桩体。CFG桩复合地基是由CFG桩、桩间土和褥垫层一起构成的刚性桩复合地基。CFG桩是在碎石体中添加以水泥为主的胶结材料，添加以增强混合料的和易性并有低标号水泥作用的粉煤灰，同时还可适量添加改善级配的石屑，从而使桩体获得胶结强度并转化为具有刚性桩特点的高粘结强度桩。 图1CFG桩复合地基的构造示意图 1.2CFG桩复合地基的优势 1.2.1承载力提高幅度大、可调性强 CFG桩桩体可以从几米到20多米，并且可全桩长发挥桩的侧阻力，桩
4、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。当地基承载力较高时，荷载又不大，可将桩长设计得短一点，荷载大时，桩长可设计得长一点。特别是天然地基承载力较低而设计要求的承载力较高，用柔性桩复合地基一般难以满足设计要求，CFG桩复合地基则比较容易实现。 1.2.2适应范围广 对基础形式而言，CFG桩既可以适用于条形基础、独立基础，也可以用于筏板基础和箱型基础。就土性而言，CFG桩可用于饱和、非饱和粘性土，既可以用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土。 1.2.3桩体的排水作用明显 CFG桩在饱和粉土和沙土中施工时，由于沉管和拔管的振动，会
5、使土体产生超孔隙水压力。较好透水层上面还有透水性较差的土层时，刚刚施工完得CFG桩将是一个良好的排水通道，孔隙水将沿着桩体向上排出，知道CFG桩体结硬为止。 1.2.4复合地基变形小 复合地基模量大、建筑物沉降量小事CFG桩复合地基重要特点之一，大量工程实践表明，建筑物沉降量一般可控制在2-4厘米。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。 2CFG桩复合地基的设计要求 2.1桩长、桩径、桩间距 CFG桩复合地基要求桩端尽量落在好的土层上，这是CFG桩复合地基设计的一个重要原则。因此桩长是首先要确定的参数，它取决于建筑
6、物对承载力和变形的要求、土质条件和设备能力等因素，设计时根据勘察资料分析各个土层条件，确定桩端持力层和桩长，然后按规范公式计算单桩承载力。CFG桩桩径一般按照所选设备能力确定，一般取350600mm。桩间距一般为35倍的桩径，间距的大小取决于设计要求的复合地基承载力、允许变形量、土的性质及施工设备能力，设计中当桩径及置换率确定后，可按规范公式估算布桩间距。 2.2桩体强度 桩体强度必须满足承载力对桩身强度的要求，一般按桩体混合料试块抗压强度控制。桩体试块抗压强度平均值应满足下列公式： cu3Ra/AP 上式中：cu桩体混合料试块标准养护28d抗压强度平均值 Ra单桩竖向承载力特征值（KN） A
7、p桩的截面积（m2） 2.3褥垫层 CFG桩复合地基有无褥垫层，其区别主要是桩间土的承载力发挥的过程不同。当设置褥垫层时，桩间土一开始就承担了较大比例的荷载，在正常使用状态下，建筑物荷载主要由桩和桩间土共同承担；而不设褥垫层时，荷载一开始主要由桩来承担，桩间土基本不承担或承担很少。在正常使用状态下，建筑物荷载主要由桩来承担。当复合地基承载力达到极限时，无论是其承载力的大小以及桩、土的荷载分担比都是相同的，故可取消褥垫层。 褥垫层一般取150300mm，当桩径大或桩间距大时褥垫层厚度应取高值，其材料可因地制宜就地取材，可采用粗砂、中砂、级配砂石（最大粒径不大于20mm）等。 2.5布桩 CFG桩
8、可只布在基础范围内对条形基础,可采用单排、双排或多排布桩根据荷载情况分别采取且沿轴线对称或非对称布桩；对于独立基础、箱形基础、筏板基础，基础边缘到桩中心一般为一个桩径或基础边缘最小距离宜小于150mm，对条基不宜小于75mm；对于可液化地基可考虑在基础外定范围内设置护桩。 2.5承载力 CFG桩复合地基的承载力可按下式进行计算 （1） 在上式中 相应于荷载效应标准组合时基础底面处的平均压力值； 修正后复合地基承载力特征值（根据地基处理规范，只做深度修正，且修正系数取1）； 复合地基承载力特征值； 基础底面以上土的加权平均重度； 基础埋置深度。 地基处理设计人员根据结构工程师提供的复合地基承载力
9、不低于某一限值的要求，作复合地基设计，确定设计参数和承载力特征值，再根据基础埋置深度计算深度修正项，由（1）式右部求得经深度修正后的复合地基承载力特征值。 由（1）式可知， （2） 由（2）式可知，满足荷载要求的复合地基承载力与基础埋深密切相关，对浅埋基础深度修正项数值较小，对工程影响不大；对高层建筑基础埋深很大，不考虑深度修正项是不合理的。 3 CFG桩施工技术要求 首先，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倍桩径；对条形基础，桩位偏差不应大于0.25倍桩径，对单排布桩桩位偏差不应大于60mm。 其次，施工前应按设计要求由试验室进行配合比试验，施工时按配合比配制
10、混合料，混合料坍落度宜为160200mm。混合料灌注量充盈系数不应小于1.0。 第三，在基坑(槽)开挖时，应保留0.5m厚的土层作为保护土层，施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不小于0.5m作为保护桩长。冬季施工时混合料入孔温度不得低于5，对桩头和桩间土应采取保温措施。 第四，采用长螺旋钻机成桩时，施工中存在钻孔弃土。对弃土和保护土层清运时如采用机械、人工联合清运，应避免机械设备超挖，并应预留至少50cm用人工清除，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。 第五，褥垫层材料多为粗砂、中砂或碎石，碎石粒径宜为820mm，不宜选用卵石。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
11、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0.9。对较干的砂石材料，虚铺后可适当洒水再行碾压或夯实。 4工程实例 4.1工程概况 某工程，基础尺寸为2424m2，地表标高为50m、地下水标高30m,基础埋深10.5m，基底压力标准值480kPa，准永久组合值440kPa,相关的土层厚度及物理力学指标如表1所示。设计要求采用CFG桩复合地基方案进行地基处理，建筑物沉降量不大于200mm。工程地质环境如图2所示。 4.2CFG桩桩复合地基参数设计 由（2）式按fspk280kPa,作复合地基设计，设计参数选用桩长L8m,桩距S=1.7m，褥垫厚度200mm。经计 480kPa 其承载力满足设计要求。 设计要求不同，设计参数和工程量也就不同。表2给出的是两种设计要求时的设计参数和工程量。 结语 CFG桩桩复合地基是近年发展起来的一种新型的地基处理技术，随着施工工艺的不断改进完善，施工技术的进一步成熟，工程质量的保证规范和检测手段的不断健全，CFG桩在多层和高层建筑地基处理中的应用也越来越广泛，我们相信CFG桩发展和应用。
