CFG桩复合地基施工技术在高层建筑中的应用探讨

陈俊 胡海龙 张国杰 张令方 张林林

摘 要 基础施工和地基处理是建筑工程项目管理过程中的关键环节，对提升施工效率，保证施工安全和质量至关重要。本文结合某安置房工程实例，从CFG桩复合地基受力机理、CFG桩复合地基施工技术要求、常见质量问题及处理措施等方面，对工程项目施工技术应用方面进行分析和探讨。

关键词 CFG桩复合地基;安置房;施工技术;施工问题;处理措施

引言

随着社会和技术的快速发展，目前城市化建设的主流是大型住宅小区建筑以及超高层建筑，安置房也不例外。在这样的形式下，施工单位一定要完成好基础施工和地基处理等相关工作，同时要将各方面技术及管理良好的应用到实践中去，比如施工工序进展、质量及安全都要有效融入施工单位的管理系统中。本文结合某安置房工程实例，从CFG桩复合地基受力机理、CFG桩复合地基施工技术要求、常见质量问题及处理措施等方面，进行分析和探讨。

1工程概况

某安置房项目地处中原区西四环以西，郑上路以北区域，包括天王寺、付庄、小李庄3个行政村5个地块的安置房及其商业、学校等配套设施的建设。

其中，小李庄安置区改造项目14-024-K01-01地块位于昌达路以西，渠北路以北，荣达路以南，用地面积87408㎡，总建筑面积322623㎡，共计13栋24～27层高层住宅，4栋5层配套商业，1栋幼儿园，该安置区可满足1998户，6394人居住生活，2235辆汽车停泊。主楼为现浇钢筋混凝土剪力墙结构，地基为CFG桩复合地基，基础为钢筋混凝土平板式筏形基础。地下车库主要建筑功能为设备用房及汽车库，地下二层（局部一层），负二层为3.9m，负一层为3.95m。勘探期间地下水位在地表下27.0～30.0m左右，绝对标高介于87.92～89.34m之间。

2CFG桩复合地基受力机理及特点

2.1 CFG桩复合地基概念

所谓CFG桩（Cement Fly-ash Gravel），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具有一定强度的可变强度桩。CFG桩复合地基是由CFG桩、桩间土、褥垫层一起构成，可充分发挥复合地基和天然地基的承载潜力，利用桩间土的承载力共同作用，传递荷载到深层地基中去，有效减少地基沉降，具有较好的技术性能和经济效果，在土木工程领域得到了广泛应用。

2.2 CFG桩复合地基特点

CFG桩由于桩体不配筋，大量节约钢材，同时可以利用工业废料粉煤灰，水泥掺量明显比相应标号的混凝土桩少，这大大降低了工程成本，同时又可以节约国家资源，再有，若采用螺旋钻孔成桩技术，则有噪音小污染小等优点：经济效益和社会效益十分显著。由于CFG桩桩体为混凝土，也就有混凝土桩的缺点了，如：桩身离析、夹泥、缩径以及机械开挖造成的桩身断裂等，这也是各个施工工地所重视和主要预防的质量问题。

2.3 CFG桩复合地基受力机理

当CFG桩复合地基承受垂直荷载作用时，桩和桩间土变形小，由于基础下设置了一定厚度的垫层，桩体可以向上刺入，伴随这一变化过程，垫层材料不断调整补充到桩间土上，以保证在任一荷载下桩和桩间土始终参与工作。有CFG桩和自然土层共同组成的复合地基在上部垂直荷载作用下，由于桩间土承受荷载后被压缩（压缩量较小，产生的负摩擦力很小），增加了桩周土对桩体的约束力和抵抗力，从而增大了桩体的侧摩阻力和支撑能力，使荷载逐渐向桩体转移，随着上部荷载的增加，桩体承担的荷载逐渐增大，同时，桩间土的沉降变形对桩体产生的负摩阻力也相应加大。当荷载超过一定值时，桩体所承担的荷载超过其极限荷载值，荷载随时间向桩体转移的现象消失，桩体承担的荷载有向桩间土转移的现象，但很快消失，桩土应力比很快就趋于稳定。

3CFG桩复合地基施工主要内容及技术应用

3.1 CFG桩复合地基施工主要内容

本复合地基工程CFC桩施工采用长螺旋钻机成孔管内泵送混合料成桩工艺施工主要内容为：①CFG桩成孔及浇注;②清理成孔弃土及桩间土;③凿桩头;④基底抄平;⑤做褥垫层。

3.2 主要施工技术应用

（1）灌注及拔管。CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆心充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。成桩的提拔速度宜控制在2～3m/min，成桩过程宜连续进行，应避免因后台供料慢而导致停机待料。灌注成桩完成后，桩顶采用湿黏土封顶，进行保护。施工中每根桩的投料量不得少于设计灌注量。

长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺流程图

（2）校正。为了有效保证桩身垂直度偏差在允许范围，在桩位验收后，调整钻机就位并校正位置，使桩位中心垂直对准钻杆：开钻前，为防止混凝土在泵送的过程中发生堵管现象，应事先用清水水泥砂浆湿润管线及混凝土泵的料斗，为尽量保证泵管内无残留砂浆应将泵管内所有

润管砂浆泵出管外;現场做好钻进深度的标识以保证有效控制钻进值，旋动钻头准备钻进前将钻头端部阀门封住，钻进过程中随时验测钻进情况，严禁强行钻进;当钻到预定深度时，根据现场实际观察（如钻孔出土情况）及地质勘察报告的数据，同参建单位的相关技术人员对现场发现的特殊地质情况进行综合分析和处理，并做好相关记录。

（3）砼泵送量与提钻速度。当提钻速度远小于砼泵送量时，造成钻头阀门出口阻力增大，这时钻杆内和输送管路上砼输送压力增大，在泵送压力的作用下，砼容易发生泌水离析。对于失水失浆后的砂、碎石而言，管道或钻杆芯管接缝、弯道和糙面都会使它的传输受阻，并很快挤压密实，导致堵管。克服由于提钻速度和砼泵送量不协调匹配而造成堵管的措施，就是设法使提钻速度和砼泵送量达到动态平衡，即实现钻头同桩孔中砼料面相对位置的动态平衡，也就是说对于M米高的桩体，其等体积的砼需泵送时间t1应该等于钻杆提拔M米需要的提拔时间t2，结合施工机理，不难得出下面公式：

tl=M·a·π·D2/（4·B）;t2=M/v

又tl=t2，得：v =4·B/（a·π·D2） （1）

或者：B= v·a·π·D2/4 （2）

式中：tl一砼泵泵送时间，min;

t2一提钻时间，min;

v?—提钻速度，m/min;

B一砼泵实际平均输出量，m3/min;

a一桩体充盈系数;

D一桩径，m。

该工艺中提钻速度和泵送量一般均可调节。首先限定一个变量，然后根据式（1）或式（2），即可求得与之协调匹配的另一个变量，从而实现了对上述平衡的动态控制。其次要掌握提钻时机，当钻头进入土层预定标高后停止钻进，开始泵送砼，待输送管及钻杆芯管充满砼后，应及时提钻，否则在泵送压力作用下容易将钻头处水泥浆液挤出，同样可使钻头阀门处产生干硬性砼塞体，使管路堵塞。

4CFG桩复合地基常见质量问题及处理办法

4.1 窜孔

通过一系列工程实线可知，当粉细砂、粉细土以及饱和粉士混入加固土层中，钻杆钻进中剪切叶片的功能会影响到上体，当足够影响到液化上地时，就会出现窜孔。为了避免窜孔，就要采用下面几个方法：①针对发生窜孔概率高的被加固地基，最好选择大桩距的方案，进而防止干扰到已打桩的剪切;②尽量避免在窜孔周围打桩推进，在最短时间内离开已打桩，防止对已打桩干扰能量的积累;③必要时可采用隔排跳打法。不过要立即清除排出的弃土，要不然会让施工速度变慢，如果出现窜孔，就要实施以下几种办法：将灌注泥合料提到有窜孔的土层后，提钻结束，不间断的将混合料进行泵送，直至孔柱混合料液面提高到原位为止[1]。

4.2 憋钻

憋钻就是指长螺旋钻在钻进过程中钻杆向下钻进速度过快，致使螺旋叶片上的土来不及帯出孔外，而挤压在钻杆与孔壁之间，致使钻杆突然停止旋转，严重时会损坏动力头的电机。如果出现憋钻，应立即关掉回转动力电源，将钻杆用最低提升速度提起后重新施钻即可[2]。为了预防憋钻事故的发生，施工前应组织施工人员，根据地层特征制定合理的施工方案。在施工钻进过程中，根据动力头工作电流值的变化对钻杆旋转速度和钻进速度进行合理调整，一般常采用间歇式钻进方法，即钻进一空钻一钻进，钻进到设计深度后空钻，待电流稳定后停钻。

4.3 钻机定位不准

桩位的布设是依据现场定位轴线，将设计图纸上的每一个桩位用一定长度的竹签定位在实地。由于长螺旋钻孔管内泵压CFG桩成桩混合材料施工时弃土较多，若弃土不能及时清运，随着弃土的増多，施工中找到已定柱位的标志比较困难。所以解决的办法是远距离参照定位，也就是在弃土外找到与施工桩位在同一直线上的两个定位点，来确定施工桩位，认真對照桩位布置图确定施工桩在图纸上的位置及编号，做好施工记录[3-4]。

5结束语

综上所述，在建设该安置区工程期间，很好地完成了CFG桩复合地基施工技术及管理等工作，一方面确保了施工顺利进行;另一方面对施工技术的应用保证了施工安全及质量。不难发现，在建设建筑工程的过程中，不仅对负责施工的相关人员自身专业素质要求很高，更是对关键施工技术的掌握与应用、常见问题及处理措施、相互配合找出问题并共同解决问题等提出了更高的要求。因此，负责施工的相关人员既要全面了解本专业施工的具体内容并准确应用相应施工技术，还要熟悉土建不同专业的工艺及施工工序，只有这样，才能更好地完成基础施工和地基处理等一系列工作，确保工程项目顺利进行。

参考文献

[1] 杨刚.CFG桩复合地基施工技术[J].勘察科技技术，2000（6）：45-49.

[2] 金造时，徐卫红，李双安.CFG桩在复合地基处理中的认识与探讨[J].湖北地矿，2003，17（3）：31-34.

[3] 吴春光.浅谈CFG桩复合地基的施工技术与质量管理[J].吉林广播电视大学学报，2014（6）：72-74.

[4] 建筑桩基技术规范：JGJ94-2008[S].北京;中国荐书工业出版社，2002.