浅谈CFG桩复合地基设计

李伟玲 李长得

（1、河南省人防建筑设计研究院有限公司，河南 郑州 450000 2、核工业第五研究设计院，河南 郑州 450000）

1 CFG桩定义以及在工程中的应用

CFG桩是英文Cement Fly-ash Gravel的缩写，意为水泥粉煤灰碎石桩，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可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C5-C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作，故可根据复合地基性状和计算进行工程设计。CFG桩一般不用计算配筋，并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料，进一步降低了工程造价。

CFG桩的适用范围很广。在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。CFG桩对独立基础、条形基础、筏基都适用。

2 CFG桩复合地基实用设计方法

2.1 CFG桩复合地基的设计思路以及设计方法对比

在长期的工程实践中，复合地基的设计方法可归结为以下三类：

正常使用极限状态的承载力作为控制条件，以正常使用极限状态的沉降量作为验算条件；正常使用极限状态的沉降量作为控制条件，以正常使用极限状态的承载力作为验算条件；沉降量和承载力双控制。对于第一种设计思路，其适用条件为CFG桩复合地基加固的土体性质较好、桩体强度大且置换率较高的情况，按承载力为控制条件，沉降量一般会满足要求。当CFG桩复合地基加固的土体性质差，如淤泥、欠固结填土等，往往出现承载力满足，但沉降不满足的情况。特别是在建筑工程软基处理中，其置换率一般较低、荷载较小，容易出现沉降或差异沉降不满足。从而前面两种设计思想，在两个条件都满足的情况下，有可能会出现当其中的一个条件满足时，另外一个条件有较大的富裕的问题，这样就会在物力和财力上造成较大的浪费。因此最佳的设计是两个条件同时满足，这就要求在设计的过程中寻求最优方案。但由于影响CFG桩复合地基承载和变形的因素较多，针对沉降量和承载力两个约束条件的情况，就桩径、桩长、桩距等多个设计参数人工寻求最优存在较大的困难。

由上述的讨论分析可知，采用第二种设计思路对建筑工程CFG桩复合地基进行设计较为适宜。

2.2 实用设计方法以及考虑因素

桩长：CFG桩复合地基的一个重要原则是要求桩落在好的土层上，因此桩长是复合地基设计时候首先需要确定的参数。

桩径：CFG桩桩径的确定取决于采用的设备，为了减小不均匀沉降，应采用相对较小的桩径以达到相对较密的桩间距。

复合地基沉降量计算：根据经验或工程实际选择几个置换率，然后根据公式求出相应的沉降量。

复合地基承载力验算：

天然地基承载力可根据天然地基承载力静载等试验确定，或根据地质条件估算。

3 CFG桩复合地基设计中容易忽略的问题

3.1 基底标高问题

CFG桩复合地基设计文件中，看不到建筑物±0.00高程及基础埋深或基底高程，这就给设计审查工作带来了很多不便，甚至无法验算，同时现场施工也无据可依，尤其当基础埋深不一致时，更容易出现问题。

3.2 基底土层问题

当确定基底标高后，可以确定基础直接坐落在什么土层上，当基底下土层固结状态较好时，CFG桩复合地基的作用机理可充分体现；但当基底下土层属于欠固结状态时，问题就是麻烦了，如果不先对这些欠固结填土进行处理就直接进行CFG桩复合地基设计，则桩土共同作用原理将会随着填土固结沉降而逐步减弱，最终CFG桩复合地基机理将被逐步破坏，从而给建筑物带来安全隐患；再者，在设计参数选用中，桩周围土承载力特征值的采用五花八门，缺乏依据，根据规范精神，应采用直接与基础接触的土层承载力特征值或选取处理土层范围内承载力特征值较低的土层，这样才是最可靠的选择。

3.3 桩径问题

经过大量的实践证明通常桩径不宜设计太大。

3.4 褥垫层问题

褥垫层设计工作看似简单，实际上褥垫层是复合地基设计工作中的非常重要的工作，在这里不再多说，有两点值得参考，其一，设计文件中一定要计算褥垫层的虚铺厚度，以便指导施工；其二，褥垫层的设计厚度应根据桩周土质及桩端持力层进行充分考虑。

3.5 布桩问题

布桩一直是CFG桩复合地基设计中的关键问题，规范中倡导的是大桩距布桩指导思想。另一方面，布桩过程中，独立柱基与条形基础布桩思想差别较大。独立柱基下布桩，不能死板地按等边三角形、正方形或长方形去套用，而应在确定最小面积置换率后去优化布桩，以期达到受力均匀、置换合理的目的；而条形基础布桩，更不能教条地上套用某一种形状，而应根据条形基础尺寸，按照受力均匀、置换合理、边中结合的原则按最小面积置换率优化控制，在基础交叉区域，应仔细核实基础上所受上部荷载，并结合地质条件及桩端条件仔细核算，这是条形基础布桩的核心所在。

3.6 成桩控制问题

成桩控制问题是导致该工艺不能上升至理论的关键，目前基本是凭经验为主进行施工，这或多或少会存在一些问题，呼吁专家应进行这一方面理论研究，以填补这一问题的设计空白。

3.7 组织设计问题

目前很多设计人员将施工组织设计与参数设计混在了一起，当然这是由于工程的行业特点及管理特点造成的，但作为一个工程技术人员，应该将两者区分开来，简单的说一份复合地基的设计方案，应交待的全面、清楚，便于核对、审查和指导施工，施工组织设计是在复合地基设计方案上的进一步细化并更偏重施工组织和管理的一种安全、质量、工期及流程控制的计划与安排。同时在复合地基设计中，也应指出本设计方案中控制重点，并对控制重点、难点结合施工条件提出建议和意见，以便施工、监理等单位在工程现场能更好地完成设计意图。

4 CFG桩复合地基设计建议

提出如下几条建议，以便让复合地基设计文件更加科学、规范、有效：

仔细阅读结构设计文件，主要是总平图及基础平面图，了解并摘录建筑物高程、基础埋深、基础形式、结构形式、基础尺寸及要求处理后的指标等关键信息。

仔细阅读岩土工程勘察报告，了解并记录高程系统地质分布构造，处理目标土层、各土层物理力学性质与指标、确定选用参数，确定桩端持力层，了解地下水位埋深，确定施工方法等。

结合结构设计文件及勘察报告，对CFG桩复合地基做出科学、合理设计，指出设计控制重点。

对设计进行全面审核、验算。

5 结束语

通过参阅大量有关CFG桩复合地基设计资料，结合工程设计实践总结以上内容。不足之处，请多指正，并希望工程技术人员在CFG桩复合地基设计过程中多总结、常沟通。

[1]龚晓南.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.

[2]徐至均,王曙光.水泥粉煤灰碎石桩复合地基[M].北京:机器工业出版社,2004.

[3]中国铁道科学研究院.高速铁路CFG桩复合地基室内模拟试验研究[R].北京:中国铁道科学研究院,2008.