CFG桩复合地基处理技术在晋中市某项目的应用

杨泽峰

（山西焦煤集团房地产开发有限公司，山西 太原 030024）

在大部分工程项目中，天然地基的承载能力往往不能够满足上部建筑物荷载，所以在施工前期会采取一定的地基处理措施，保证工程质量及施工安全。CFG桩复合地基处理技术是当前较为流行的软弱地基处理工艺，其具有速度快、成本低等优势，在我国的许多建筑工地上都发挥着重要的作用。

1 CFG桩复合地基加固机理

CFG桩复合地基处理技术一般由三部分组成：CFG桩、桩间土、褥垫层。首先，CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石等原材料通过拌合形成的一种刚性桩，实践中也常用素混凝土作为替代品，桩体本身具有较强的强度及承载力。其次，在成桩过程中，粉土、砂土等松散土体在CFG桩的桩管振动和侧向挤压作用下，空隙减小，含水量降低。桩间土变密实后其力学性能也得到改善，承载能力也大大提高。最后，CFG桩复合地基在桩顶设计了一定厚度的褥垫层。上部基础可以通过褥垫层将建筑物荷载平均分布到桩体和桩间土上，达到桩-土共同承担荷载的作用。

2 工程概况

2.1 项目概况

某工程项目位于山西省晋中市科技创新城内，占地总面积为54133.22m2，规划建设实验楼7栋，换热站1栋及地下车库一层，总建筑面积为108789.83m2。其中，已建1#、3#实验楼均为4层钢框架结构建筑，高22.85m，采用条形基础，基坑主楼区域采用CFG桩复合地基处理技术。

2.2 文水地质条件

根据该项目地质勘查报告描述，拟建场地依据各土层的成因及性质差异自上而下分为八层。其中，表层土主要为耕土，部分土质为素填土，土体厚度在1.0m到1.5m之间。其余各层主要由第四系全新统（Q）冲积而成的粉土、粉质黏土、细砂及第四系上更新统（Q）冲积而成的中粗砂、粉质黏土组成。值得一提的是，第二层土体主要为饱和粉质黏土，呈软塑-流塑状，灵敏度较高，具有一定的触变性，土层厚度在1.3m到6.6m之间。项目场地的稳定水位为地面向下4.8m到6.1m之间，属潜水。

2.3 基础设计及要求

在晋中市这一建筑项目中，由于天然地基的承载力不满足上部结构荷载要求，需要进行地基处理。依据地勘报告及实际施工情况，设计单位建议1#、3#实验楼基础形式采用CFG桩复合地基，设计施工桩数均为708根。在施工工艺选择方面，该项目采用长螺旋钻孔、管内压素混凝土成桩工艺，桩径400mm，桩长17.5m（其中有效长度17.0m，超灌高度500mm）。桩体平面布置为正方形，桩距1.5m。在施工全部完毕且成桩混凝土满足设计要求的强度等级后，第三方检测机构入场对桩身进行承载力检测试验及桩身完整性检测试验。

3 CFG桩施工工艺及质量控制

3.1 施工前准备及施工流程

CFG桩施工前，要充分了解设计图纸上的关键技术参数，结合工程技术规范及相关要求编制专项施工方案。在具体实施前，一定要组织技术交底，保证施工质量符合标准及作业安全。其次，全面平整施工场地，根据施工方案及设计图纸对控制点和桩位的坐标进行测量放线，并用醒目的标记进行标识。设备技术人员要对所用器具进行逐一检查，保证钻机及其配套设备处于良好的使用状态。

对比其他地基处理工艺，CFG桩的整体施工工艺流程相对简单，其具体流程如下：施工前准备→试桩并确定作业参数→钻机及配套设备架设→钻孔作业→提钻并泵送混合料→移动钻机到下一根桩继续施工→施工完成之后开挖桩间土→桩头凿除→对CFG桩进行承载力及桩身质量检测→组织验收。

3.2 施工过程质量控制要点

1）CFG桩施工时，一般采用间隔跳打的方式进行施工，这是为了避免相邻桩之间在相互挤压的作用下出现桩体偏移等情况，更严重的可能会造成断桩。在进行钻孔工作的时候，往往采用的是低速慢进的钻孔工艺进行打孔，这是为了防止大的偏差的出现，保证了钻孔的垂直度，防止出现较大的偏移。2）钻杆提升时，应按照试桩时确定的参数严格控制提钻速度及泵送混凝土的灌注量，这主要是为了保证混凝土的密实性。而且在进行钻杆提升过程中，钻头一定要保持在混凝土面以下，同时保证泵送混合料要连续不断地供应。这样才能够减少夹泥、缩径、断桩等工程质量缺陷的出现。3） CFG桩施工完毕且桩身混凝土强度达到设计要求后，施工单位才能进行桩间土的开挖。为了避免桩间土扰动和破坏成桩结构，一般采用先小型机械开挖、后人工开挖的方式。同时为了保证桩头的完整性，一定要根据桩顶设计标高，切割掉多余的上部桩头并按照规范要求进行桩头处理。4）另外，当发现施工过程中出现不良地质条件的时候，要及时停止作业并联系各参建单位相关负责人进行处理，不要私自地动工或者隐瞒实情，待相关的专业人员现场踏勘，给出相应的处理方案后，继续施工。

4 CFG桩质量问题及解决方案

4.1 质量问题概述

根据设计图纸及工程规范要求，在施工结束且桩身混凝土强度达到设计要求后，第三方检测结构进场对成桩进行了复合地基承载力、单桩竖向承载力检测及低应变检测。检测结果显示：采用竖向增强体载荷试验对随机抽取的CFG桩进行单桩承载力检测，加载至极限荷载1000kN时，最终沉降量介于14.43mm至20.06mm之间，单桩竖向承载力特征值大于500kN，满足设计要求；采用单桩复合地基载荷试验对随机抽取的CFG桩进行复合地基承载力检测，加载至极限荷载560kPa时，最终沉降量介于13.18mm至15.74mm之间，复合地基承载力特征值大于280kPa，满足设计要求；采用低应变法对随机抽取的CFG桩进行桩身完整性检测，I类桩占受检桩比例为95%，部分桩有明显的位移、缩径、夹泥等轻微缺陷，个别桩体有浅部断裂等质量问题。

4.2 分析原因

为了保证建筑后期的质量问题，要求对施工区域的所有桩进行桩身完整性检测，并统计了问题桩的具体数量及缺陷位置。通过检测数据统计及分析，桩体断裂位置集中在桩顶向下0-2m内。同时观察现场桩弃土可以明显发现，施工区域的地下水较为丰富，水位较浅。结合相关资料及施工现场情况，产生质量问题的原因可能为：1）施工区域地下情况较为复杂，地层中含有丰富的地下水，浅层地下水的存在影响了桩身质量；2）由于拟建场地第二层粉质黏土为高灵敏土，具有触变性。在实际的施工工作中，机械扰动往往会导致原来的地基的强度条件会降低，钻机设备站立不稳，钻杆提升无法精准控制，影响了施工质量；3）拔管时速度偏快，泵送混凝土料和拔管速度配合不当，混凝土未及时填充，形成了浅部夹泥等现象；4）清理桩间土时挖机操作不规范，有时候在清理桩间土的时候，由于操作上的失误会导致桩身出现断裂现象。

4.3 CFG桩复合地基补桩措施

结合检测数据的统计结果，及时制定了补救措施及方案，对问题桩逐根单独处理，其具体流程如下：1）开挖基坑：开挖深度根据问题桩桩身的长度而定，挖至坑底标高至断桩处桩头以下100mm。为降低对桩间土的扰动影响，严格控制开挖尺寸：断桩深度在0.2m-0.5m范围内，桩周围扩展0.5m开挖；断桩深度在0.5m-1m范围内，桩周围扩展0.8m开挖；断桩深度超过1m的，扩展1m开挖。2）桩头处理：以断裂面最低点为基准，剔除缺陷桩体，在进行中途处理工作的时候，一定要将断裂面剃凿平整，然后用清水将桩底冲洗干净，最后再刷一层厚水泥浆岩。3）补桩：将由厚铁片制作的套筒固定到相应的位置，再进行浇筑的时候，要采用相较于原来桩身混凝土高一标号的C25细石混凝土浇筑，最后分层将浇筑的混凝土浇筑到原来的标高。4）养护：砼浇筑完毕后，一定不要忘记对混凝土覆盖塑料薄膜，养护时间要大于等于七天，这样才能够保证混凝土在后期不发生质量问题。

5 结语

综上所述，CFG桩复合地基相较于传统桩基工艺，在施工过程中有着非常大的技术提升，而且现在已经被广泛应用在各种建筑建设过程之中。本文基于工程实践，对CFG桩的施工及遇到的问题进行了全面分析，并得到如下结论：1）在地层复杂的区域进行CFG桩施工时，试桩试验能够为正式作业提供参考，效保障桩身品质，避免验收不合格带来的成本损失。2）施工时应根据地层特点，严格控制钻机提钻速度，泵送混凝土灌注要配合恰当。3）桩间土开挖过程中要规范作业，严禁挖机设备触碰桩身造成桩体断裂。