CFG桩技术在建筑工程地基处理中的应用

陈健

广西建工集团第三建筑工程有限责任公司 广西 柳州 545000

摘要：由于中国沿海发达城市地基比较松软，水文复杂，建筑工程对基础承载力和沉降要求较高。这些问题需要迫切解决，运用CFG桩基加固技术能够很好地解决上述问题。因此，CFG桩广泛应用于软基施工项目的施工。文章根据工程实际情况，分析了CFG桩在复合地基处理中的施工技术。希望能够为将来的类似工程建设提供参考。
关键词：地基处理；工程施工；复合地基；CFG桩复合地基

CFG桩复合地基加固技术是我国建筑工程基础加固处理技术的新突破，已列入我国建筑工程基础处理规范。CFG桩复合地基技术可以提高地基加固处理中地基的承载力。CFG桩复合地基技术的优点是：施工方法比较简单，适用范围广，施工成本低，环境污染小。

1、CFG桩复合地基设计

CFG桩是由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的具有一定强度的可变强度桩。CFG桩是一种低强度混凝土桩，其可充分利用桩间土的承载力，将荷载传递到深层地基中去，具有较好的技术性能和经济效果。CFG桩是软土地基的基本处理方法之一，软土地基主要由黏土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、空隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。

1.1 CFG桩加固原理

CFG桩为刚性桩，粘结强度高，桩强度等级一般为C15~C25。复合地基由砂岩垫，桩等作用形成，置换作用作为加固机里。因CFG桩自身具备较高强度，可使得深层地基土层能够承载桩的荷载，具有刚性桩特性。相对柔性桩而言，可由此来调节单桩承载力，因褥垫层的存在，CFG桩可确保外荷载由桩间土、桩来承担，并可针对垂直荷载分担比进行调整，确保地基承载力满足设计要求。

1.2 复合地基设计方案

在验证了承载力，群桩，桩强度和估算的地基沉降后，得到了以下复合地基方案。CFG桩参数：桩径d设定为400 mm，桩深为28.0 m，桩间距为1.3 m。桩间土的承载力为0.90，满堂铺设。桩间土的承载力为0.9，桩的阻力系数αp为1.0。单桩承载力为λ，为0.85，粉质粘土层不小于0.5 m。

根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012），公式7.1.5-3，单桩竖向承载力的特征值可通过以下公式估算：

Ra=up∑qsilsi+apqpAp≈735 kPa

式中：up——桩的周长；Ap——桩的截面积。

根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）7.1.5-1，面积替换率为：

m=d2/de2=7.41

式中：d——桩径，0.40 m；De ——一桩的共同处理基础区域的等效圆直径，使用方桩，桩的中心距离为s = 1.3 m，de = 1.13s。

复合地基承载力的特征值由《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012），公式7.1.5-2估算：

fspk=λmRa/Ap+β（1-m）fsk≈485 kPa

当基础地基承载力的基础深度修正时，桩强度 fcu≥4λRa/ Ap≈20 MPa，设计fcu期间桩身的强度按照 C25考虑，桩的混凝土强度符合规范。将厚度为250毫米的分级砂岩垫放置在桩的顶部并铺设。

2、CFG桩复合地基施工工艺

2.1施工准备

施工前，必须对施工机械进行清洁，维护和调试。确保机械在进场之前具有良好的状态。开挖工作完成后，应使用推土机和平地机对施工现场进行平整，以确保钻机正常运行。钻孔施工顺序必须严格按照施工图进行施工。同时，有必要确定桩基的轴线和标高。并采用白灰标记，方便施工。

（1）测量定位

在测量桩位之前，必须对施工现场进行整平，可运用平地机进行碾压整平。然后标记每个桩的确切位置，并控制好原始地面高度，通常在-5到+5厘米之间。施工桩顶的高度控制应比桩顶设计高50厘米。并准确划分施工区域，每个桩号都完成编制后，需要设置固定人员进行管理。

在布桩过程中，CFG桩的数量，布置和间距应严格按设计要求确定。根据逐渐从一侧推到另一侧的施工方法，通常不允许以“从内到外”的顺序进行施工。

在钻孔之前，有必要检查标尺的精度和特性，并将标记误差控制在允许的范围内。尤其是，必须指派专人来审查钻机的初始标识，以防止出现过度的错误[3]。50厘米的间隔处用反光条作标记并附在钻机的导架上，以便相关人员可以在夜间识别读数。

（2）钻机就位

在钻机就位后，必须确保钻杆垂直于桩的中心，以确保CFG桩的垂直偏差在最小允许偏差范围内。为了测量钻孔的垂直度，垂球可以悬挂在钻架上或通过钻头附带的垂直调节器进行调节。在施工之前，可以在检查垂直度之后进行桩施工。

（3）长螺旋钻施工

钻孔施工一般由慢到快进行施工。在孔形成过程中，当钻杆被摇动并且产生钻孔困难时，必须尽可能地减慢钻孔速度以避免诸如桩孔的位移和挠曲之类的问题。以下有两种方法可以确保钻头到达轴承层。

首先，通过驾驶室观察当前的电流变化。钻机就位后，可以进行钻孔施工。如果接地层较弱，则电流表指针为120~130A。在这种情况下，表明钻头到达轴承层。

第二，钻机旁直观观察。如果钻头到达轴承层，则在钻杆的上部动力头位置处发生轻微的颤动问题，表明钻头到达轴承层。

（4）灌注及拔管

钻到设计标高位置后，必须及时暂停钻进作业。抬提起钻杆后，钻杆抬高20~30cm后，进行C20混凝土泵送浇筑施工，每桩投进量应大于设计灌注量。在钻杆芯管完全充满混凝土之后，可以拉出管并且该过程是连续的。建筑桩的顶部高度需要50厘米的设计高度。倒入桩后，必须及时进行桩的封盖和打顶。在C20混凝土浇筑过程中，可以通过选择泵送次数来控制C20混凝土填充量。选择固定值作为相同类型泵的输送量，并根据泵送次数精确测量混凝土输送量。

（5）CFG桩成桩

在整个施工过程中，必须指派专人在边站进行监督工作并做好记录。主要记录站号，钻孔深度，孔深和堵塞情况。在钻孔过程中，可以通过钻孔速度和电流变化确定孔的位置。通过钻杆将泵送的混凝土提升到土壤孔位置，然后悬挂提升。确保土洞填满，密封性符合设计要求，避免破桩问题。

（6）现场试验

测试人员需要测试每个盘的C20混凝土的坍落度，然后在无误差后加入混合料，并在桩段进行取样操作。进行混合料的试验工作，一组为三片，主要测量28天的抗压强度。桩基成型28天后，应测试单桩承载力和复合地基承载力，确保数据符合设计要求。作为一个隐蔽的项目，CFG桩在施工后需要进行测试自检，自检频率为10 %[6]。与桩的总数相比，静载荷测试点在0.5%和1%之间，根数通常大于3。

（7）质量控制

（1）施工前需要完成成桩过程试验，然后审查地质材料，力学性能和施工工艺，确定各项施工参数。如搅拌时间，拔管速度等，并根据试桩引起的问题纠正施工过程。（2）施工过程中应采取预防和控制措施，如管道堵塞和窜孔[7]。在CFG桩清理渣土的施工中，要保证CFG桩的强度满足施工要求，避免机械与桩头位置的接触。并且避免了桩头勾倒的问题，例如，当放置浅桩时，必须避免破损问题。另外，切割机需要在施工期间切割桩头并根据桩高切割桩头。最后，CFG桩的工作原理中，褥垫层在CFG桩起着非常关键的作用，其是有效保障桩间土与桩共同承受上方压力的重要条件，通常通过改变褥垫层的厚度，调整桩垂直荷载的分担。一般褥垫层越薄桩需要承受的压力百分比越大，反之亦然。褥垫层越厚，间土分担的水平压力占总压力的百分比越大，桩分担的水平压力占总压力的百分比越小。成桩时，需要对混合料试块进行抽样调查，每台机械每天做三块（一组）试块，然后对其标准养护，以测试该立方体是否达标。

3、总结
  在基础工程施工过程中，合理选择CFG桩复合地基可有效提高工程质量，显着提高土体强度。承载力明显提高，是一种更有效的地基处理方法。特别是在高层建筑基础的加固中，其优势更加突出。此外，CFG桩复合地基可以提高工程效率，节省工程成本。它更有利于促进建筑业更快更好地发展。
       
参考文献
[1]曾召田，吕海波，尹闯，等.CFG桩复合地基加固机理及工程实例分析[J].铁道建筑，2014（1）
[2]杨勇，叶进锋．CFG桩复合地基在某住宅工程中的应用[J].黑龙江工程学院学报（自然科学版），2011（25）
[3]闫卫星.CFG桩复合地基技术及工程应用[D].邯郸：河北工程大学，2017．
[4]孔超.CFG桩在施工过程中的要点及难点分析[J/OL].西部资源，2018（6）
[5]肖航，曹丹.某工程CFG桩复合地基设计及施工[J].施工技术，2016（17）