工程设计中CFG桩复合地基的应用探讨

■赵永刚

（国网北京经济技术研究院北京102209）

工程设计中CFG桩复合地基的应用探讨

■赵永刚

（国网北京经济技术研究院北京102209）

在当代工程设计中，CFG桩复合地基正以其自身适用性强、成本低廉、施工效果好、难度小的独特优势得到日益广泛的运用。CFG桩的施工工艺也非常的简单，只需在常规使用的碎石桩基础上，添加少量的水泥和粉煤灰，与水泥进行均匀的搅拌即可。它可以运用于杂填土、饱和及非饱和状态的粘性土等类型的地基施工中，以便提高工程地基自身的载重量和减少地基有可能产生的变形。本文将针对CFG桩复合地基的加固原理，着重阐述CFG桩复合地基在工程设计中的加固方式、设计原则及施工的工艺选择。对如何合理科学的在工程设计中对CFG桩复合地基进行运用来分析与说明。

复合地基 加固原理 工程设计 施工工艺 CFG桩

1　引言

随着近几年来，我国社会经济的迅速发展，各类的施工建设日益增长。在设计和施工中所遇到的各类施工土质问题也日益增多。如：软土、湿陷土、粘土、膨胀土和冻土等。这也对我国现代化的工程设计与建设过程中，特别是对岩土工程的理论和技术层面提出了全新的，更高的要求。尤其是在西南多山丘的地形区域内，地质情况更加复杂化。在工程设计与建设过程中经常需要对各类型的特殊地质情况进行处理。比如：在软土地形下对工程地基的处理。而CFG桩复合地基则可以针对不同的地形土质来建设和巩固工程的地基。并可以采用置换、固结、加固、反压、强夯等不同的施工方法来结合实际情况进行施工操作。

2　CFG桩复合地基的相关概念

CFG桩复合地基指的是在天然地基的处理过程中，对部分原有土质进行增强，置换，或者在其中增设加筋材料。并且一般情况下由天然地基土体和复合增强体两部分组成。两者之间既紧密联系，又存在着本质上的区别：由于CFG桩复合地基中存在的人工加固物体，使其与天然地基有着明显的不同；而复合地基中存在的人工加固物体有与基体共同承担载重量的特性，使其又不同于常规性的桩地基。CFG桩复合地基中的桩体与其承重体不是直接相连的，而是设有一层一定厚度的垫层；而常规性的桩地基中，桩体与其承重体是直接相连的，两者是一个整体。所以，它们的受力层也存在着明显差异:CFG桩复合地基的受力层在加固物体内；而常规性的桩地基受力层是在桩尖以下的一定范围以内。

3　CFG桩复合地基的类型

根据CFG桩复合地基中人工加固物体的添加方向不同，其可以分为水平性加固体复合地基和竖向性加固体复合地基两类。前者主要由各种添加性材料，如土工聚合物、金属材料、格栅等构成；而后者通常又被称为“人工置入桩体复合地基”。主要依靠人工对地基置入桩体来产生作用。同时又按照其类型和性能变化划分为:

（1）散体类桩。如：碎石桩、砂桩。

（2）半刚性类桩。如：水泥搅拌桩。

（3）刚性类桩。如：CFG桩、混凝土薄壁管桩。

4　CFG桩复合地基的加固原理

（1）桩体本身的作用。由于CFG桩复合地基中的人工置入桩体，其材料的模量与周围天然土体的材料模量不同，桩体本身的刚度就比周围天然土体的刚度大。在基础刚性下等量产生变形时，桩体就会产生应力集中现象，承担大部分的载重量。这样也就使得CFG桩复合地基的承载力比原地基提高了许多。随着桩体自身刚度的增加，这种作用力会表现的越加明显。

（2）桩体间的垫层作用。人工置入桩体所形成的CFG桩复合地基，其性能远远优于天然地基的主要原因在于，其桩体间的垫层起到了均匀分布地基应力和增大散角度的作用。

（3）加速固结的作用。除碎石桩、砂桩具有良好的透水性，可以加速CFG桩复合地基的固结以外。半刚性类型的桩体和刚性桩体在某种程度上也可以起到相同的作用。这与地基土的排水性能，变形特性有直接性的关系。

（4）挤密作用。主要是值得散体类型桩、半刚性类型桩、刚性类型桩等在施工过程中由于振动、挤压等原因，使桩体之间形成的一种具有土一定紧密度的现象与作用力。

（5）桩体的加筋作用。CFG桩复合地基除了可提高天然地基的载重量外，还可以以此来提高周围土体的强度，增加抗滑能力。如：在软弱层分布不均衡、工程本身又处于斜坡或不是水平分布的状况下，都可以予以采用。

5　CFG桩复合地基加固的适应范围

CFG桩复合地基结合了振冲碎石桩和水泥搅拌桩的优点，与素混凝土桩的区别仅仅在于桩体本身所使用的材料不同，在其受力和变形特点等方面是一致的，而且施工工艺简单。与碎石桩相比，单桩的承载力是其的2至3倍，经过加固形成的复合地基承重量比原地基要提高4倍以上。就天然地基的土质而言，CFG桩复合地基特别适用于黏性、粉性、砂性等土质的地基。

CFG桩复合地基不仅可以适用在承重力较低的地基上，对于承重力较高，但地基变形性高地基，也可采用CFG桩复合地基来予以施工。而对于易液化的地基，则可以采用碎石桩和CFG桩型复合地基的施工方式，先进行碎石桩施工，然后在碎石桩中间置入CFG桩。这样既可以消除地基的液化程度，又可以得到较高的承重力。

6　CFG桩复合地基在设计上的原则

（1）必须满足工程或建筑物载重对复合地基自身承重力的要求。

（2）必须满足工程或建筑物对地基变形的要求，以及在设计上对工程或建筑物变形的特殊要求。

（3）必须满足CFG桩复合地基中桩与桩之间土质变形协调的要求，并要选择承重力较高的土层作为CFG桩复合地基的桩端持力层。

（4）必须满足周围环境对CFG桩复合地基处理的要求。

7　结语

CFG桩复合地基做为目前在工程设计上被广泛应用的地基处理方式，我们必须对其概念、原理有深入的了解与掌握，也只有这样才可以很好的把握其设计的要点和关键，使其自身的作用得到充分而有效的发挥，进行确保相关工程的质量。同时，我们还应该规范CFG桩复合地基的实际施工过程和施工工艺，使其能够切实的符合建筑施工的要求和标准，真正达到维护工程地基建设的的稳定性和安全性的作用。

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TU4[文献码]B

1000-405X（2016）-7-489-1