CFG技术在土建施工过程中的应用探究

王 迁 华

(山西八建集团有限公司，山西 太原 030027)



CFG技术在土建施工过程中的应用探究

王 迁 华

(山西八建集团有限公司，山西 太原 030027)

论述了CFG桩的承载原理，通过对比CFG桩与普通管桩的技术特性及经济性，分析了CFG桩需改进的问题，并结合实际案例，总结了CFG桩的施工要点，有利于促进CFG桩在工程中的推广应用。

CFG桩，地基，承载力，经济性

0 引言

CFG桩是指主要由水泥、粉煤灰和碎石等材料混合使用而制成的一种桩。由于这种桩强度较一般的混凝土桩低，所以可以更好地利用各个桩之间的土层，充分发挥出桩间土层的承载能力，并且将荷载通过桩与桩间土的共同作用传递到更加深层的地基之中，相比传统的混凝土桩具有更好的技术指标。CFG桩在进行设计的过程中，不用考虑配筋的计算问题，因为它只需要通过调整桩内水泥的比例就可以调整整个桩的整体强度，在较大程度上能够减少桩的设计工作量。由于CFG桩的技术特性，设计人员需要对褥垫层的设计投入更多的精力，这是CFG桩的关键技术之一，它的存在决定了CFG桩是否能够顺利的将荷载传递到桩间土层中去，在实际工作中应该多加关注。

1 CFG桩的承载原理

在地基处理中所用的桩种类繁多，各种不同的桩适应于不同的地基情况。其中，CFG桩属于复合地基处理技术中的一种方法，应用较为广泛。

CFG桩在承受上部建筑主体结构传来的竖向荷载时，虽然桩和桩间土都会发生一定的沉降，但是由于桩的变形模量远远大于土层的变形模量，造成桩的变形比土小，于是桩相对于土就向上发生了一段位移，这段位移对于上部主体结构来说是不利的。它会造成主体结构与地基之间接触面积减小，从而影响结构安全。但是在设计CFG桩时要考虑褥垫层，由于该结构的存在，能够保持基础与桩间土层的良好接触，使荷载能够由CFG桩与桩间土所形成的地基整体来共同承担。因此，褥垫层提高了地基整体的承载能力，减小了地基变形，是CFG桩施工的核心技术。一般在进行设计时，褥垫层的厚度直接根据规范取值，而桩的承载力大小则需要根据公式进行计算。对于单个桩，计算公式如下：

(1)

其中，Up为桩的周长；qs,i为第i层土极限侧阻力，按建筑桩基技术规范规定取值；hi为第i层土厚度；qp为第i层土极限端阻力，按建筑桩基技术规范规定取值；k为调整系数，k=2.0；Ap为桩的截面面积。

Rk=ηR28Ap

(2)

其中，η为系数，取0.3～0.33；R28为桩体28 d立方体块强度。

这两个公式分别适用于长桩和短桩，在设计时应该分别使用。

另一方面，由于CFG桩特殊的承载方式，使得它在实际使用中不需要考虑配筋的问题，而是直接通过改变桩中水泥的比例、桩的长度以及褥垫层的厚度等参数来达到控制复合地基强度的目的，这在实际工程中可以节省部分工程造价。

2 CFG桩与普通管桩的对比

2.1 CFG桩在技术层面需要改进的问题

从技术层面上来说，CFG桩采用的是静压施工或者锤机施工的方式，产生的噪声很小并且锤机的穿透能力较强，相比于普通管桩更加简单、方便，在实际工程中CFG桩的施工也需要关注一些特殊的技术要点。

首先，CFG桩采用的是管内泵压成桩的方式，在实际工程中经常会遇到由于混凝土的搅拌质量、操作人员的失误或者设备本身存在缺陷而导致堵管的发生，需要现场施工人员及时检查泵送管道的工作状态是否正常。其次，由于在现场钻孔时泥浆的比重本来较大，容易造成泥浆附着在孔壁之上，如果地下水位较高，泥浆还有可能渗透到混凝土中导致断桩或者缩径，这一点相比于普通管桩的施工显得更加麻烦。这需要现场施工人员准确判断钻机抬升速度与混凝土的泵送速度。再次，由于CFG桩采用现场直接浇筑的方式，并且属于隐蔽工程，不方便现场监理，容易发生偷工减料的情况，所以施工质量与普通管桩相比难以控制，这一点需要施工人员提高工程质量安全意识，加强现场监管力度。最后，在实际工程中，CFG桩浇筑完成后会在桩顶多留出约0.5 m的高度，这部分桩在后续的施工中会将其锯掉，每个桩头截断的费用在5元～10元之间，存在着桩头材料的浪费与后期锯桩的费用。但是相比普通管桩加工成型之后运输到施工场地所需要的费用，CFG桩还是具有一定的成本优势。

CFG桩的环境适用性比不上普通管桩，但是在合适的地方，CFG桩比普通管桩更加方便，更加节省材料。

2.2 CFG桩的经济性分析

CFG桩目前在国内的应用并不是非常广泛，从经济方面来说，是因为相比于普通PHC管桩，CFG桩的造价显得更为昂贵。以某小区16层的普通建筑为例说明CFG桩的经济性指标。16层的大楼每层面积约为400 m2，根据相关公式进行计算得出，采用CFG桩的地基造价大约是在50万元，而采用普通PHC管桩的地基造价大约是45万元，每栋楼节省工程造价仅为5万元。所以单从造价来说，CFG桩的经济效应并不是特别突出，但是随着国家大力推行绿色施工以及可持续发展，CFG桩比普通管桩产生更少的污染，对于周边环境更加友好，减少了采用普通管桩施工时所花在减噪方面的资金。所以，CFG桩的采用与否要具体看工地周边的环境以及工程设计要求等条件，施工设计人员应该全方面的分析以便得出最经济的方案。

3 工程实例以及可资借鉴的经验

3.1 工程案例概述

以某市教育中心的实际工程案例说明CFG桩在实际工程中的设计及应用问题。

该工程包括中学周围，地处城市商业街区，设计了各种用途的大楼共14栋，此外还有用于生活附属用房共两排。采用CFG桩的建筑有学校的图书馆以及报告厅这两栋，其中图书馆设计为地上4层的钢筋混凝土框架结构，而报告厅设计为地上3层的钢筋混凝土框架—剪力墙结构。虽然这两栋楼并不属于高层建筑，但是经过现场仔细勘查，设计所处的位置基础土层承载力并不能满足使用要求，需要采用CFG桩复合地基加固的方式。

在进行桩设计之前，相关部门取得了工程所在地的地形地貌以及地层地质条件，考虑到满足工程设计需要，在图书馆以及报告厅的静压区基础之下设计了约300 mm厚的褥垫层，防止主体结构在软弱地基上的沉降差过大而影响工程质量。

3.2 桩体施工流程要点

除了前期按照设计图纸要求放出桩所在的具体位置之外，在CFG桩的整个施工中，严格按照施工流程进行施工。具体到上述工程之中，施工流程应遵循以下步骤：

1)钻孔前严格对准钻机。CFG桩作为复合基础中重要的组成部分，质量的好坏直接决定了基础的承载能力是否达标。在进行现场桩的施工时，应该严格保证钻机的垂直偏差不大于1%，并且在后续过程中应该随时观察钻机上垂球的位置，保证成孔质量。

2)随时控制钻孔速度。在开始钻孔之前，除了对准钻机与孔的位置之外，应该随时控制钻机钻进速度。钻孔应该遵循先慢速后快速的原则，如果发现钻机异常，例如摇晃或者难以继续钻进时，应该及时放慢钻进速度，检查存在的问题并加以纠正，这样一方面是为了保护钻杆，另一方面也是为了保证成孔质量。

3)混凝土输送与钻机拔出速度一致。钻机在完成钻孔之后，应该先将钻杆中间的芯管充满混凝土，然后再进行钻机的拔取工作。混凝土应采用泵送方式灌注。如果采用先拔管后添加混凝土的方式，易造成桩质量不达标。一般来说，钻机拔出的速度大约控制在2 m/min～3 m/min比较合适，桩内混凝土不容易产生气泡，混凝土泵送机更加容易配合。最后，为了满足后续施工相关要求，灌注的桩身比设计要求高出约0.5 m。

4)成桩后按规范检验，确保工程质量。基础是土建工程中至关重要的一环，对于CFG桩，在成桩28 d之后，应该及时按要求进行低应变试验及复合地基承载力试验来确定桩是否符合质量要求。具体检验数量按照不同的试验方法有不同的要求，其中低应变应保证在总桩数的10%以上，而对于复合地基承载力试验的桩数应该保证在2%以上，要注意防止检测数量不满足规范要求的问题。

4 结语

CFG桩基础作为建筑工程地基处理的重要方法，能够克服传统基础施工的噪声污染、施工进度慢等缺点。CFG桩虽然在经济指标上没有独特优势，但是它胜在施工方便，环境影响小，并且桩体材料便宜，总体来说是一种较为理想的施工工艺。在工程施工中，应严格按相关规程操作，注重褥垫层的设计，控制好钻机位置、泵送速度、钻机拔取以及质量检验工作，使这一技术在建筑工程中得到更好的应用。

[1] 苏肖康.CFG桩复合地基的技术特点[J].知识经济,2012(18)：112-113.

[2] 沈宇鹏，毛远凤，荆 鹏，等.PHC与CFG桩复合地基在高速铁路基底中处理效果试验对比[J].岩石力学与工程学报,2014(S2)：4174-4180.

The application of CFG in civil engineering construction process

Wang Qianhua

(The8thShanxiConstructionGroupCompanyLimited,Taiyuan030027,China)

This paper discussed the bearing principle of CFG pile, through the comparative analysis on the technology characteristics and economic of CFG pile and common pile, analyzed the improvement problems of CFG pile, and combining with the actual case, summarized the construction main points of CFG pile, advantageous to the promotion and application of CFG pile in engineering.

CFG pile, foundation, bearing capacity, economy

1009-6825(2016)22-0081-03

2016-05-22

王迁华(1974- )，男，工程师

TU473.1

A