基于CFG桩的承载力不足事故分析及处理

周尚武，刘松利，樊艳冬

（1.郑州大学综合设计研究院有限公司，郑州 450002；2.长安大学公路学院，西安 710064）

0 引言

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称（即Cement Flying-ash Gravel），它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量较桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间土表面应力大，桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形减小。CFG桩体可以利用工业废料粉煤灰作为掺和料，大大降低了工程造价。由于该技术具有施工速度快、工期短、工程造价低廉等特点，目前已成为全国最普遍的地基处理技术之一。但是由于施工设备及人为的原因，也容易造成桩身缺陷。

1 工程概况及地质条件

本工程位于驻马店市新蔡县，为某住宅小区高层商住楼，地上26层，地下1层，总高度为79.5 m，该地区为非抗震地区，采用框架剪力墙结构。基础采用CFG桩复合地基加平板式筏形基础，CFG桩径为400 mm，桩间距为1 400 mm，有效桩长不小于18.0 m。

根据该场地工程勘察报告，本场地地基土为中软土，建筑场地为稳定场地，各土层主要参数见表1。

表1 各层土参数表

2 检测方法及缺陷

水泥粉煤灰碎石桩（CFG）复合地基承载力检测应在施工结束28 d后进行复合地基静载实验，桩身完整性检测采用低应变动力实验检测[1]。本工程经静载实验检测，单桩竖向抗压承载力因极差超过平均值的30%，不满足设计要求，与设计值相差约200 kN，而复合地基承载力满足设计要求；经低应变动力实验检测，只有30%桩身完整，有35%桩身在2 m左右处严重缺陷，有35%为浅层断桩。应开发商要求，对事故原因进行分析，并提出加固方案。

3 缺陷原因及分析

根据检测报告和施工现场及施工人员的陈述，总结出产生缺陷的原因：1）清理桩间土过程中，机械与人工配合不当，大型机械碰撞桩头及在未达到标准强度区域运行，使桩头折断或被压碎。2）本场地粉质黏土土质较软，易缩孔，下部广泛分布着饱和粉土，土体易液化，桩体易侧向膨胀、桩顶下沉，产生串孔。3）长螺旋钻机的排气阀设置不当，使CFG桩内有空气，容易形成断桩。4）桩机的转杆转进速度和过快起拔混凝土导管导致桩身缺陷。

4 处理方案选择

CFG桩身出现缺陷，目前常用的处理方法有接桩法、钻孔补强法、补桩法等。每种方法都有其适用条件。当成桩后缺陷深度较浅时，常采用接桩法处理，接桩方法分为两种：开挖接桩和嵌入式接桩。当桩身混凝土离析、蜂窝、松散、强度不够等时，可以采用高压注浆法来处理，但此法一般不宜采用。当断桩较深且数量较多，桩身严重缺陷较多，桩间距不太小的情况下，可在桩与桩之间补桩。

经综合分析计算，对本工程桩身缺陷采用补桩进行加固处理，既经济又能节省工期，补桩桩径为400 mm，桩间距为1 400 mm，局部补桩示意图详见图1。

图1 局部补桩示意图

5 复合地基加固计算分析

本工程地基加固关键是确定补桩长度及单桩竖向承载力特征值，因原复合地基承载力满足设计要求，可以根据复合地基承载力及桩间土承载力来确定补桩长度及单桩竖向承载力特征值。已施工后的桩间土平板荷载试验如表2及图2。

表2 压板静载试验汇总表

图2 P-S曲线

由图及《建筑地基处理技术规范》可知，桩间土地基承载力特征值为277 kPa。

单桩竖向承载力特征值根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012）进行计算，取勘察报告某一孔点进行计算。

则L6=0.581；则补桩桩长为L=0.51+2.1+2.9+5.81=11.32 m

根据计算可知，补桩桩长取11.5 m，桩径为400 mm，单桩竖向承载力特征值为412 kN，此方案相比原设计减小了桩长及单桩竖向承载力特征值，同时也满足了上部荷载的要求。

6 结语

水泥粉煤灰碎石桩（CFG）在粉质黏土、粉土施工中，易导致桩体侧向膨胀、桩顶下沉，产生串孔，清理桩间土过程中，由于机械与人工配合不当，使桩头折断或被压碎。因此施工时要采取相应预防措施，施工前应进行工艺性试桩，确定配合比、单桩竖向承载力特征值及施工具体参数后方可进行工程桩施工。若检测发现质量问题，一定要认真分析，全面了解工程地质情况，缺陷位置及严重程度，根据桩的受力特性，以经济合理、可靠方便为原则，进行专门的桩基加固设计，同时最大限度地利用已施工的桩基，尽量减少因事故带来的经济损失[2]。

[1]JGJ79—2012，建筑地基处理技术规范[S].

[2]徐晖.某工程人工挖孔桩离析事故分析及处理[J].建筑设计管理，2014，31（03）：91-93.