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摘要：CFG 桩复合地基作为一种新型的地基处理技术,本文对其机理及工程应用方面进行了探讨。
关键词： CFG桩；复合地基；工程应用
中图分类号：TU47 文献标识码：A
引言：
CFG 桩是二十世纪八十年代未发展起来的运用新方法、新工艺、新材料的一种新的地基处理技术。由于其工程造价低,与混凝土桩基础相比,CFG 桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、石屑、以及不配钢筋,充分发挥桩间土的承载力,工程造价一般为桩基础的 1/3-1/2。因该桩还具有施工速度快,无污染,技术明显等优势,CFG桩复合地基技术已在全国广泛应用,大幅度提高地基承载力,具有适用范围广,施工方便, 造价低等特点。随着技术的发展,复合地基不仅应用于中、小型工程中，而且在大型工程及高层建筑中的应用也越来越广泛。
1 CFG桩复合地基
1.1 CFG桩复合地基简介
水泥粉煤灰碎石桩(简称CFG桩)是指在碎石中掺入一定量的石屑、粉煤灰和少量水泥，拌合成一种具有一定粘结强度的非柔性桩。CFG桩复合地基由桩、桩间土及褥垫层三部分构成。CFG桩法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基，对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。
1.2加固机理
简单说，褥垫层是将上部基础传来的基底压力通过适当的变形以一定的比例分配给桩及桩间土，使二者共同受力。同时土体受到桩的挤密而提高承载力，而桩又由于周围土的侧摩阻力的增加而改善了受力性能，二者共同工作，形成了一个复合地基的受力整体，共同承担上部基础传来的荷载。
褥垫层作用：保证桩与土共同承担荷载，调整桩与桩间土之间竖向荷载及水平荷载的分担比例。桩的作用：承担基础传来的竖向、水平荷载，地基土产生一定的挤密作用，同时具有排水作用、预震作用，桩间土的作用：承担竖向、水平荷载，对桩体进行约束，保证桩体正常工作。
1.3特点
预制混凝土桩具有较高的承载力，但造价较高；碎石桩的造价较低，但却满足不了高层建筑对地基承载力的要求；而CFG桩则具备了上述两类桩的优点，既造价低廉且承载力高。进行设计时，可通过改变CFG桩的桩长、桩距等来达到不同的复合地基承载力。通过改变桩长桩径、桩距等设计参数，可使地基承载力大幅提高，其提高的幅度在2.5～3倍，对软弱地基承载力提高很大。变形稳定，沉降量小，如将CFG桩桩端落在较硬的土层上，其地基沉降量可控制在一定的范围内(在10mm以内)。工艺性好，由于大量采用粉煤灰，桩体材料具有较好的流动性，灌注方便易于控制施工质量，同时节约大量水泥、钢材，利用工业废料粉煤灰降低工程费用，与预制钢筋混凝土桩相比，可节约投资30%－40%。
2 CFG 桩地基的工程应用
CFG桩复合地基设计主要依据场地工程地质条件及复合地基承载力标准值要求，确定樁长、桩径、桩间距、桩体材料强度等有关参数极为重要，试用实体工程作以下阐述：
2.1 工程地质条件
某综合服务中心，地上17～22层，基础埋深11.0 m，在勘察深度范围内，地层由上到下可分为：①杂填土：褐灰色，以粉土、粉砂、建筑垃圾为主，层厚0.5～1.5 m；②粗砂：褐黄色，中密，层厚5.0～6.0 m，承载力为220 kPa；②粉质粘土：褐黄色～红褐色，稍密，层厚19.5～20.5 m，承载力为160 kPa；③圆砾：灰褐色～青灰色，饱和，埋深21.20～22.00m，本次勘察未揭穿此层，最大可见厚度为11.80m。
2.2 地基处理方案
天然地基：基底持力层为②粉质粘土，不满足上部荷载要求。桩基采用钻孔灌注桩、预制桩或其他桩型，不考虑天然地基承载力，造成天然地基承载力的浪费，这样造价也很高，最终决定采用CFG桩进行地基处理。
2.3 CFG 桩的设计与计算
2.3.1 单桩极限承载力标准值
依据公式Ra=
取桩长L＝12.0 m，取0.9
Ra =1.256×（25×11＋60×1）＋0.9×1500×3.14×0.22 =590.32kN
式中：u：桩的周长，m；n：桩长范围内所划分的土层数；
qsik、qpk：桩周第i层土的侧阻力、桩端端阻力标准值，kPa；
li：第i层土的厚度，m；
Ap：桩的截面面积；
2.3.2 处理后 CFG 桩复合地基承载力标准值满足设计要求 fspk＝λmRa/Ap＋αβ（1-m）fsk＝377kPa＞350 kPa
式中：fspk：复合地基承载力标准值，kPa；
Ra：单桩极限承载力标准值，kN；
α：桩间土强度提高系数，通常α＝1；
β：桩间土强度发挥系数，取0.9；
m：面积置换率；
fsk：处理后桩间土承载力标准值，kPa。
2.3.3 设计参数的选取
（1）桩径：一般取350～600 mm。CFG桩桩径为500mm，有效桩径为扣除防腐保护层后的核心抗压区CFG桩直径为400mm。
根据地质情况，选取第③层的圆砾层作为持力层，按照公式计算单桩承载力标准值为590.32kPa。
（2）桩长：由于持力层为③层的圆砾层，桩端井入持力层不宜小于二倍的桩径。桩长实际是12.0m。
（3）面积置换率m及桩间距s：由m＝d2/de2＝0.057
式中，d：桩径；
de：影响半径；
桩间距一般为3～6倍桩径，根据桩土面积置换率计算桩间距公式如下：
等边三角形布桩：s＝d/1.05
正方形布桩：s＝d/1.13
本工程三角形布桩，桩间距为1.6m。
（4）桩体强度：
桩顶应力δp＝Ra/Ap＝590.32/3.14×0.22＝4700kN/m2
桩体强度按≥4倍桩顶应力确定，即R28＞4δp＝ 4×4700＝18800kPa。
（5）褥垫层：褥垫层虚铺0.33m，夯实至0.30m。
2.4CFG 桩的施工
本工程采用长螺旋桩机成桩工艺，待桩检测合格后，进行人工清槽，同时进行桩头剔凿处理。清槽时，严格监控桩顶标高。清土和截桩时，不得造成桩顶以下桩身断裂和扰动桩间土。
3结语
随着我国基础建设进程的加快，CFG桩复合地基处理技术在我国的应用前景更加广阔。CFG桩复合地基处理技术的主要特点是加快了施工速度提高了施工质量降低了施工成本，建设工程的经济效益和社会效益能够得到充分的保证，和其他地基处理技术相比，具有非常明显的优势，为建设单位、建设企业及业内人士较为关注的建设工程三大问题:施工进度、质量控制和成本控制难题得以解决。CFG桩复合地基处理技术的这些特点转化为其在地基处理市场竞争中的独特优势，为CFG桩复合地基处理技术在中国建设市场的大量采用打下了坚实的基础。
参考文献：
[1] 阎明孔,张东刚.CFG 桩复合地基技术及工程实践[M].北京: 中国水利水电社,2006.
[2] 吴鹏．CFG桩复合地基在某实验楼工程中的应用［J］.河北北方学院学报，2011.
[3]扬军等. CF G 桩复合地基在高层建筑处理中的应用[A]. 岩土工程青年专家学术论文集[C].北京:中国建筑工业出版社, 1998.
关键词： CFG桩；复合地基；工程应用
中图分类号：TU47 文献标识码：A
引言：
CFG 桩是二十世纪八十年代未发展起来的运用新方法、新工艺、新材料的一种新的地基处理技术。由于其工程造价低,与混凝土桩基础相比,CFG 桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、石屑、以及不配钢筋,充分发挥桩间土的承载力,工程造价一般为桩基础的 1/3-1/2。因该桩还具有施工速度快,无污染,技术明显等优势,CFG桩复合地基技术已在全国广泛应用,大幅度提高地基承载力,具有适用范围广,施工方便, 造价低等特点。随着技术的发展,复合地基不仅应用于中、小型工程中，而且在大型工程及高层建筑中的应用也越来越广泛。
1 CFG桩复合地基
1.1 CFG桩复合地基简介
水泥粉煤灰碎石桩(简称CFG桩)是指在碎石中掺入一定量的石屑、粉煤灰和少量水泥，拌合成一种具有一定粘结强度的非柔性桩。CFG桩复合地基由桩、桩间土及褥垫层三部分构成。CFG桩法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基，对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。
1.2加固机理
简单说，褥垫层是将上部基础传来的基底压力通过适当的变形以一定的比例分配给桩及桩间土，使二者共同受力。同时土体受到桩的挤密而提高承载力，而桩又由于周围土的侧摩阻力的增加而改善了受力性能，二者共同工作，形成了一个复合地基的受力整体，共同承担上部基础传来的荷载。
褥垫层作用：保证桩与土共同承担荷载，调整桩与桩间土之间竖向荷载及水平荷载的分担比例。桩的作用：承担基础传来的竖向、水平荷载，地基土产生一定的挤密作用，同时具有排水作用、预震作用，桩间土的作用：承担竖向、水平荷载，对桩体进行约束，保证桩体正常工作。
1.3特点
预制混凝土桩具有较高的承载力，但造价较高；碎石桩的造价较低，但却满足不了高层建筑对地基承载力的要求；而CFG桩则具备了上述两类桩的优点，既造价低廉且承载力高。进行设计时，可通过改变CFG桩的桩长、桩距等来达到不同的复合地基承载力。通过改变桩长桩径、桩距等设计参数，可使地基承载力大幅提高，其提高的幅度在2.5～3倍，对软弱地基承载力提高很大。变形稳定，沉降量小，如将CFG桩桩端落在较硬的土层上，其地基沉降量可控制在一定的范围内(在10mm以内)。工艺性好，由于大量采用粉煤灰，桩体材料具有较好的流动性，灌注方便易于控制施工质量，同时节约大量水泥、钢材，利用工业废料粉煤灰降低工程费用，与预制钢筋混凝土桩相比，可节约投资30%－40%。
2 CFG 桩地基的工程应用
CFG桩复合地基设计主要依据场地工程地质条件及复合地基承载力标准值要求，确定樁长、桩径、桩间距、桩体材料强度等有关参数极为重要，试用实体工程作以下阐述：
2.1 工程地质条件
某综合服务中心，地上17～22层，基础埋深11.0 m，在勘察深度范围内，地层由上到下可分为：①杂填土：褐灰色，以粉土、粉砂、建筑垃圾为主，层厚0.5～1.5 m；②粗砂：褐黄色，中密，层厚5.0～6.0 m，承载力为220 kPa；②粉质粘土：褐黄色～红褐色，稍密，层厚19.5～20.5 m，承载力为160 kPa；③圆砾：灰褐色～青灰色，饱和，埋深21.20～22.00m，本次勘察未揭穿此层，最大可见厚度为11.80m。
2.2 地基处理方案
天然地基：基底持力层为②粉质粘土，不满足上部荷载要求。桩基采用钻孔灌注桩、预制桩或其他桩型，不考虑天然地基承载力，造成天然地基承载力的浪费，这样造价也很高，最终决定采用CFG桩进行地基处理。
2.3 CFG 桩的设计与计算
2.3.1 单桩极限承载力标准值
依据公式Ra=
取桩长L＝12.0 m，取0.9
Ra =1.256×（25×11＋60×1）＋0.9×1500×3.14×0.22 =590.32kN
式中：u：桩的周长，m；n：桩长范围内所划分的土层数；
qsik、qpk：桩周第i层土的侧阻力、桩端端阻力标准值，kPa；
li：第i层土的厚度，m；
Ap：桩的截面面积；
2.3.2 处理后 CFG 桩复合地基承载力标准值满足设计要求 fspk＝λmRa/Ap＋αβ（1-m）fsk＝377kPa＞350 kPa
式中：fspk：复合地基承载力标准值，kPa；
Ra：单桩极限承载力标准值，kN；
α：桩间土强度提高系数，通常α＝1；
β：桩间土强度发挥系数，取0.9；
m：面积置换率；
fsk：处理后桩间土承载力标准值，kPa。
2.3.3 设计参数的选取
（1）桩径：一般取350～600 mm。CFG桩桩径为500mm，有效桩径为扣除防腐保护层后的核心抗压区CFG桩直径为400mm。
根据地质情况，选取第③层的圆砾层作为持力层，按照公式计算单桩承载力标准值为590.32kPa。
（2）桩长：由于持力层为③层的圆砾层，桩端井入持力层不宜小于二倍的桩径。桩长实际是12.0m。
（3）面积置换率m及桩间距s：由m＝d2/de2＝0.057
式中，d：桩径；
de：影响半径；
桩间距一般为3～6倍桩径，根据桩土面积置换率计算桩间距公式如下：
等边三角形布桩：s＝d/1.05
正方形布桩：s＝d/1.13
本工程三角形布桩，桩间距为1.6m。
（4）桩体强度：
桩顶应力δp＝Ra/Ap＝590.32/3.14×0.22＝4700kN/m2
桩体强度按≥4倍桩顶应力确定，即R28＞4δp＝ 4×4700＝18800kPa。
（5）褥垫层：褥垫层虚铺0.33m，夯实至0.30m。
2.4CFG 桩的施工
本工程采用长螺旋桩机成桩工艺，待桩检测合格后，进行人工清槽，同时进行桩头剔凿处理。清槽时，严格监控桩顶标高。清土和截桩时，不得造成桩顶以下桩身断裂和扰动桩间土。
3结语
随着我国基础建设进程的加快，CFG桩复合地基处理技术在我国的应用前景更加广阔。CFG桩复合地基处理技术的主要特点是加快了施工速度提高了施工质量降低了施工成本，建设工程的经济效益和社会效益能够得到充分的保证，和其他地基处理技术相比，具有非常明显的优势，为建设单位、建设企业及业内人士较为关注的建设工程三大问题:施工进度、质量控制和成本控制难题得以解决。CFG桩复合地基处理技术的这些特点转化为其在地基处理市场竞争中的独特优势，为CFG桩复合地基处理技术在中国建设市场的大量采用打下了坚实的基础。
参考文献：
[1] 阎明孔,张东刚.CFG 桩复合地基技术及工程实践[M].北京: 中国水利水电社,2006.
[2] 吴鹏．CFG桩复合地基在某实验楼工程中的应用［J］.河北北方学院学报，2011.
[3]扬军等. CF G 桩复合地基在高层建筑处理中的应用[A]. 岩土工程青年专家学术论文集[C].北京:中国建筑工业出版社, 1998.