CFG桩在工程实践中的应用

梁若冬　白皓

摘 要：文章结合工程实例阐述CFG桩复合地基的加固机理，针对此工程实例对经CFG桩处理后的工程地基承载力和变形进行了计算，计算结果表明地基承载力和沉降均满足设计安全要求。说明CFG桩复合地基在地基处理中的经济可行性及文章所用经验公式的适用性。

关键词：CFG桩；加固机理；承载力；沉降量

1 概述

随着城市中高层建筑越来越多，地质情况千差万别，为保证承载及变形要求， 须采用桩基础或采取地基处理措施。CFG桩复合地基是一种于20世纪90年代出现并且被逐步推广的地基处理技术。与桩基础相比，CFG桩具有施工速度快、工程造价低和无污染等明显优势，因而被广泛应用于高层建筑的地基处理中。

CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成，用振动沉管打桩机或长螺旋钻管内泵压成桩机具制成的一种具有一定粘结强度的桩。通过在CFG桩桩顶和基础底部之间设置一定厚度的褥垫层来保证桩、土共同承担荷载形成CFG桩复合地基。

2 CFG桩复合地基的加固机理

2.1 桩体的置换作用

CFG桩中的水泥经水解和水化反应以及与粉煤灰的凝硬反应，生成了稳定的纤维状结晶化合物，并不断延伸充填到碎石和石屑的孔隙中，将原来由点-点接触和点-面接触的骨料紧绕粘结在一起，使桩体的抗剪强度和变形模量均大大提高。理论分析和三轴压缩试验表明，CFG桩具有很高的桩体模量、强度和承载能力，桩体的置换作用显著，复合地基承载力提高幅度较大。

2.2 褥垫层的调整均化作用

CFG桩由于褥垫层的作用，在竖向荷载作用下，桩体逐渐向褥垫层中刺入，桩顶上部垫层材料在受压缩的同时，向周围发生流动，保证桩、土共同承担荷载，调整桩、土荷载分担比，调整桩、土水平荷载分担比，减小基础底面的应力集中，提高复合地基承载能力。

3 工程概况

拟建建筑物为15栋24层住宅楼，筏板基础，底板埋深约6米。场地土层岩性自上而下依次为：

第1层杂填土：杂色，主要为建筑垃圾及一般粘性土含少量植物根系，平均厚度2.22m。

第2层粉质粘土：黄褐色、软可塑状态，中压缩性，厚度约3.80m。

第3层粉质粘土：黄褐色，硬可塑状态，中压缩性，厚度约7.50m。

第4层粉质粘土：红褐色，硬可塑状态，中压缩性，厚度约4.70m。

第5层碎石土：黄褐色，中密-密实状态。厚度约5.90m。

第6层粉质粘土：红褐色，软可塑状态，中压缩性，厚度约5.40m。

第7层中风化石灰岩：浅白色、青绿色，岩体较破碎，属软质岩，该层最大揭露厚度14.00米。

勘察期间场地见有一层地下水，为第四系孔隙潜水，稳定水位埋深2.50米，场地范围内自上而下各土层及物理力学性能指标见表1。

设计要求达到的复合地基承载力特征值为480KPa，基础沉降量小于150mm，由表可看出，原地基承载力不足，故需对该场地进行地基处理。根据场地实际情况及经济性比较，拟采用CFG桩复合地基对该场地进行地基处理。

4 CFG桩复合地基处理设计

4.1 褥垫层的设置

褥垫层的最佳厚度宜为桩径的40%-60%，垫层压缩模量取值范围应为20～100Mpa，结合实际场地情况，设置300mm厚的褥垫层，褥垫层材料采用碎石，最大粒径不大于30mm，夯填度不大于0.9。

4.2 桩端持力层的选择

中密-密实状态的碎石土是好的桩端持力层，但由于复合的地基承载力较高，根据《建筑地基处理技术规范》第6层粉质粘土软弱下卧层验算承载力不满足设计要求，经计算用中风化石灰岩为桩端持力层，桩径600mm，正方形布桩，桩间距为2.5m。计算得出单桩竖向承载力特征值为2500KN，复合地基承载力特征值为495KN，可满足设计要求。桩体抗压强度标准值fcu为26.5KN，考虑到施工影响，选择混凝土标号为C30。根据《建筑地基基础设计规范》式5-3-5计算出的复合地基变形最大沉降量为75.0mm.，满足规范要求。

5 现场试验结果与分析

为检测CFG桩的承载特性，在地基加固后28d，进行桩间土和复合地基静载荷试验。试验采用单桩竖向抗压静载荷试验，通过试验CFG桩加固后，单桩竖向承载力特征值为2600KN，经过复合验算，经过处理的复合地基承载力特征值可以达到480KPa，满足了设计要求。最大沉降量检测值为48.55mm。利用规范设计计算出的沉降量值误差较小。

6 结束语

（1）本工程实例表明：CFG桩适用于建筑物复合地基加固处理，采用CFG桩做复合地基，对提高地基承载力有明显效果，同时具有较经济、合理、工期短，易施工，无泥浆排放等特点，并有良好的社会效益。（2）根据试验结果分析，得出用《建筑地基处理技术规范》设计的CFG桩复合地基满足设计要求；用《建筑地基处理技术规范》的计算方法计算出的沉降量和实际检测值结果比较相符，误差较小。以上说明文章所采用规范中的CFG桩复合地基的经验公式有其适用性。

參考文献

[1]JGJ79-2012.建筑地基处理技术规范[S].

[2]李少和，易发成.CFG桩复合地基的基本原理及工程应用[J].西部探矿工程，2005（113）：19-21.

[3]唐彤芝.CFG桩复合地基加固深度软基理论研究与工程应用[J].岩土工程，2007.