CFG桩复合地基成桩机理及工程应用（仅供范文参考，图片省略）
蔡伟清
 厦门瑞骏电力监理咨询有限公司  福建 厦门 360004
摘　要：本文介绍了CFG桩的基本成桩机理及施工工艺，并结合厦门电力进岛第一通道工程实例，对CFG桩复合地基进行了检测和计算，并进行了沉降分析，分析结果表明：CFG桩的沉降量很小，能够保证电缆隧道的安全使用。
关键词：CFG桩  沉降  复合地基  成桩机理  施工工艺
1.概述
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩Cement Flyash Gravel pile的简称，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加适量的水拌合形成高粘结强度的桩体，它是一种具有高粘结强度的柔性桩。CFG桩、桩间土和褥垫层一起构成柔性桩复合地基。CFG桩复合地基适用于条形基础、独立基础、筏基、箱型基础。就土性而言，适用于处理粘性土、粉土、砂土、淤泥质土地基。本文在详细介绍CFG桩成桩机理和施工工艺的基础上，结合厦门电力进岛第一通道工程实例，该工程电缆隧道起点为环岛路北侧（穿越环岛路后），终点为集美大桥东侧，线路位于厦门航空城片区东海岸边，总体成南北走向。电缆隧道总长度2138.3m。
对CFG桩复合地基进行了检测和计算，通过施工工艺对其进行质量控制，最后进行了沉降分析，分析结果表明：CFG桩的沉降量很小，能够保证电缆隧道的安全使用。
2.CFG桩复合地基成桩机理
CFG桩复合地基由CFG桩、桩间土及褥垫层三部分构成。其构造示意图如图1所示。其加固机理总体来说就是：褥垫层受上部基础荷载作用产生变形后以一定的比例将荷载分摊给桩及桩间土，使二者共同受力。同时土体受到桩的挤密而提高承载力，而桩又由于周围土的侧应力的增加而改善了受力性能，二者共同工作，形成了一个复合地基的受力整体，共同承担上部传来的荷载。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间士表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，沉降变形减小，并同时提高了土体的抗剪强度，亦可使CFG桩避免产生刺入破坏的可能。    
 
3.工程实例
3.1根据勘察院提供的《岩土工程勘察报告》，本场地岩土自上而下依次为：
（1）填筑土：主要由黏土回填而成，厚度为0.00~-4.20m左右，填龄约2年。
（2）填砂：主要由中砂、砾砂颗粒夹杂块石回填而成，厚度变化较大为-4.20~8.80m填龄约2年。
（3）淤泥混砂：该地层主要分布于基坑底部，层顶标高为-8.80~-11.03m。
（4）残积黏性土，层顶标高为-11.03~-13.73m。
（5）全风化岩，层顶标高为-13.73~-21.23m。
（6）强风化岩，层顶标高为-21.23~-23.70m。
3.2CFG桩施工工艺技术
CFG桩施工工艺较简单，其施工主要是成桩机械和混凝土拌和设备。操作方便，施工进度较快，质量能够保证。但成桩设备不同，工艺流程也略有不同。CFG桩分为长螺旋钻孔灌注成桩和振动沉管灌注成桩；本工程根据地质情况采用振动沉管灌注成桩。
3.2.1施工工艺流程图

3.2.2施工工艺
（1）CFG桩一般采用振动沉管灌注桩施工工艺。按照桩基平面图，将桩管下端活瓣桩靴闭合起来，对准桩位，使桩靴慢慢地垂直压入土中，开动激振器，通过加压卷扬机对钢管加压，使钢管下沉。当桩管下沉达到设计高程要求后，停止激振器震动，桩管内壁应保持干净；
（2）施工中按具有相应资质的试验室确定的混合料配合比进行配料，严格计量投料加水搅拌均匀，搅拌时间不得少于1.1min；
（3）将桩管沉至设计标高，桩靴进入持力层1～1.5m后，应尽快投料。将桩灌满混合料后，先振动5～10s，再开始拔管，每拔0.5～1.0m，应停止振动5～10s；
（4）拔管速度按均匀线速控制，一般土层中，以1.2～1.5m/min为宜，软弱土层中，应控制在0.6～0.8m/min；
（5）为了防止出现缩颈和断面，应严格控制拔管速度和高度，必要时可采用短拔（0.3～0.5m）长振（15～20s）。当桩管底端接近地面标高（2～3m）时，拔管尤应谨慎；
（6）沉管拔出地面，确认成桩符合设计要求后，可用湿粘土封顶，然后移动桩机，继续进行下一根的施工；
（7）发现施工中桩身混合料与桩间土有上涌现象，应采用隔排、隔根跳打。一定要注意施工时相邻桩之间的影响，如桩距小3倍桩径，则采取跳打的施工工艺；
（8）当桩管沉到硬土层或粘性较大土层时进行抽管，桩靴活瓣不宜立即张开，此时容易形成吊脚桩。这时可在开始拔管至0.5m的高度时，将桩管翻插几下，使桩靴活瓣张开，混凝土随落下和振实。
3.3.3施工要求
（1）混凝土、混凝土外加剂和掺和料：缓凝剂、粉煤灰，必须符合相应标准要求，其掺量根据施工要求通过试验室确定；
（2）严格按照配合比配制混合料；
（3）振动沉管灌注桩成桩施工的坍落度宜为30～50mm，振动沉管灌注成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm；
（4）CFG桩施打顺序与土性及桩距有关，在软土中，桩距较大时可采用隔桩跳打，但在饱和的楹散的粉土中施工，如果桩距较小，不宜采用隔桩跳打；
（5）CFG桩施工中注意拔管速度，避拔管速度太快将造成桩径偏听偏径小或缩颈断桩。拔管过程中不再留振，也不得反插；
（6）沉管灌注成桩施工拔管速度应匀速控制，拔管速度液压控制在1.2～1.5m/min左右，如遇淤泥载淤泥质土，拔管速度应适当放慢；
（7）施工垂直度偏差不大于1%，对满堂布桩基础，桩位偏差不大于0.4倍桩径，对条形基础，桩位念头不大于0.25倍桩径，对单排布桩桩位偏差不大于60mm；
（8）雨季施工时注意桩机不要漏电，并避免触电；
（9）注意场排水，雨后场地地耐力降低，桩机行走困难，容易陷机，造成桩机倾斜，发生危险；
（10）注意桩位的保护，防止雨水后造成桩位偏移，引起施工质量事故；
（11）现场搅拌混凝土注意调整混凝土配合比，砂石料的含水量高，应减少混凝土搅拌用水量。
3.3CFG桩的检测
3.3.1CFG桩身质量及荷载试验检测
施工中严格按照施工参数和材料用量进行施工，监理师每天不定时的抽检关键工序参数，并将施工完的工程桩进行开挖检查桩径、桩身漏斗及加泥等情况，以确保成桩过程质量。根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)要求，对该工程桩进行了复合地基静载荷试验及桩身完整性检测。检测结果表明，复合地基承载力特征值均满足建筑物结构设计要求，桩身质量和完整性较好，达到优良桩水平。
3.3.2复合地基检测
相应的CFG桩复合地基静载荷试验曲线图见图3所示。
 
图3 静载荷试验曲线图
从载荷试验成果来看，三条曲线均为缓变形曲线，没有出现极限荷载，故宜按相对变形来确定复合地基承载力特征值。从三条曲线上来看，S1最大沉降量为7.83mm时，P=705KPa；S2最大沉降量为8.22mm时，P=705KPa；S3最大沉降量为9.25mm时，P=705KPa。从上述结果来看，复合地基承载力特征值353 KPa远大于160KPa。这验证了CFG桩处理后承载力富裕量较大。
4.结束语
本工程采用的CFG桩复合地基，是一种高粘结强度柔性桩的复合地基，它有效利用了工业废料粉煤灰，不配筋却能充分发挥桩间土的承载力，工程造价低廉，相比其他的地基处理方案，可节省投资30％ ～40％；并且具有施工方法简便易行、周期短、污染少等优点，在基础处理中应用越来越广泛。
参考文献：
[1] 建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）
[2]建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）
[3]阎明礼，张东刚编著.CFG桩复合地基技术及工程实践.北京：中国水利水电出版社，2001.1
[4] 周先荣.CFG桩复合地基的设计、施工与检测，岩土工程界，第5卷，第7期2002.
[5] 方波，王光华等.CFG桩施工中的环境岩土工程问题及对策，河南科学，第21卷，第5期2003.10