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摘要:CFG桩复合地基充分利用天然地基的承载能力,一般不配钢筋,水泥用量也只有灌注桩的50%～60%,而且桩径小,桩数少,在地基和基础之间设置柔性垫层,使地基强度和变形模量较为均匀对提高结构受力、结构抗震等级极为有利。其工程造价与预制桩相比可节约成本50%,与灌注桩相比可节约成本30%,具有极佳的社会效益和经济效益。
关键词：特性；计算；施工工艺
Abstract: CFG pile composite foundation to make full use of the natural foundation bearing capacity, generally not use reinforced, cement content was only 50%～ 60% bored pile, and pile diameter, pile number is little, the flexible cushion between the foundation is arranged, so that the foundation of strength and deformation modulus is uniform, it is very favorable to improve the structural stress, seismic structure grade. The project cost and the precast pile can be compared to save costs 50%, compared with pile can save cost 30%, it has good social benefit and economic benefit.
Key words: characteristics; calculation; construction technology
中图分类号：TU2一、CFG桩复合地基基本原理介绍CFG桩复合地基粘结强度桩是复合地基的代表,目前多用于高层和超高层建筑中。CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称(即cement fIying-ash gravel pile)。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩,和桩间士、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接,无论桩端落在一般土层还是坚硬土层,均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大,在荷载作用下,桩顶应力比桩间士表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载。这样,由于桩的作用使复合地基承载力提高,变形减小,再加上CFG桩不配筋,桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料,大大降低了工程造价。
二、CFG桩复合地基的工程特性1、 桩复合地基的承载力在同样的地质条件下，CFG桩复合地基承载力提高较其它复合地基大，而且可调性强。CFG桩长可以从几米到20多米，可全桩发挥桩的侧阻力，因为CFG桩则象刚性桩一样，可全桩长发挥侧阻，桩落在好的土层上还具有明显的端承作用。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。因此通过增加桩长或改变桩端持力层的位置，使其进入较坚硬的土层，来提高CFG桩复合地基的承载力，以满足不同的设计要求。2、适用范围广近年来，CFG桩复合地基在全国各地成功地得到推广、应用的范围遍及各类工业与民用建筑及铁路桥涵等工程。3、桩体的置换作用因为CFG桩具有刚性桩的特点，即CFG桩具有更高的桩体模量、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。故其单桩承载力大，在一定量置换率条件下，其对复合地基的承载力贡献大。当采用振动沉管机制桩时，其对土壤的挤密作用类似于碎石桩，尤其在运用于砂土、粉土等，其振密和挤密的效果非常明显，可大幅度提高桩间土的承载能力，进而提高复合地基的承载能力。4、复合地基变形小CFG桩复合地基由于桩对桩间土有约束作用，使桩间土挤密，从而使复合地基的压缩模量增大，复合地基沉降变形减小。大量工程实践表明，建筑物沉降一般可控制在2～5cm。对于上部和中间有软弱土层的地基，用CFG桩加固，将桩端放在下面好的土层上，可以获得模量很高的复合地基，建筑物的沉降都不大。
三、CFG桩复合地基承载力计算1、设计依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）（简称地基规范）、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）（简称地基处理规范）4.2复合地基承载力计算分为设计阶段和竣工验收阶段。设计阶段：在轴心荷载作用下 Pk≤fa,(地基规范的公式5.2.1)当承受偏心荷载作用时尚应满足Pmax≤1.2fafa-修正后復合地基承载力特征值（kpa）；在复合地基设计时，基础宽度的地基承载力修正系数取零，基础深度的地基承载力修正系数取1（地基处理规范的3.0.4条）；因此 fa=fspk+rm(d-0.5)fspk-复合地基承载力特征值（kpa），地基处理规范规定，复合地基承载力特征值，应通过现场复合地基载荷试验确定。初步设计时可按下列公式估算fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk（地基处理规范的公式9.2.5）；Ra=up∑qsili+qpAp（地基处理规范的公式9.2.6）上述式中其他各量均同地基处理规范9.2.5条,公式也可表示成fspk=[1+m(n-1)]αβfak其中n-桩土应力比, n=σp/σs；m-面积置换率（平均面积置换率）,m=Ap/A1(m=nAp/A)；α-桩间土强度提高系数，α=fsk/fak；fsk为加固后桩间土承载力标准值，宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值fak；竣工阶段： 在复合地基设计阶段，确定复合地基设计参数时，采用公式估算，实际受很多因素影响，因此，地基处理规范用强制性条文规定，复合地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。四、CFG桩施工工艺1、CFG桩钻机就位后,应用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆,校正位置,使钻杆垂直对准桩位中心,确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%。2、混合料搅拌混合料由集中拌和站生产,按实验室下发的配合比进行配料,拌合时间不得少于1min。混合料加水量和坍落度根据采用的施工方法按工艺试验确定。在泵送前混凝土泵料斗应备好混合料。3、钻进成孔a、CFG桩施打顺序:横向从线路中心向两侧顺序横向推进,纵向从有结构物或分界点顺线路方向纵向推进。b、钻孔开始前,应仔细检查芯管顶部的气眼是否通畅、混凝土输送软管是否接头良好、是否有扭曲现象。如果存在以上情况,必须检查纠正。c、钻孔开始时,关闭钻头阀门,向下移动钻杆至钻头触及地面时,启动马达钻进。一般应先慢后快,这样既能减少钻杆摇晃,又容易检查钻孔的偏差,以便及时纠正。在成孔过程中,如发现钻杆摇晃或难钻时,应放慢进尺,否则较易导致桩孔偏斜、位移,甚至使钻杆、钻具损坏。当钻头到达设计桩长预定标高时,在动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记,作为施工时控制桩深的依据。当动力头底面达到标记处时,继续钻进50cm,确保桩头已进入硬质土层。4、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(施工前要试验或者计算泵量来确定)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。灌注过程中由专人负责记录砼流量,灌注量不能小于设计砼量,CFG桩超灌量控制在30～50cm,由于混凝土塌落度较大,部分桩头出现“下座”情况时,应及时补浆。灌注成桩完成后,桩顶采用湿黏土封顶,进行保护,不允许车辆进入已施工的部位,以免造成断桩。5、移机当上一根桩施工完毕后,钻机移位,进行下一根桩的施工。施工时由于CFG桩的土较多,经常将临近的桩位覆盖,有时还会因钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动。因此,下一根桩施工时,根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核,保证桩位准确。
五、结束语
CFG桩复合地基是近几年出现的一种地基处理技术。由于CFG 桩中掺入少量的粉煤灰，不配筋以及充分发挥桩间土的承载力，具有地基承载力高、变形小、稳定快、施工简单易行，机械化程度高，施工速度快，地质适应性强，不受季节影响，经济效益显著等特点。因此只有对所加固的工程特性及地质条件、环境情况、施工条件等因素有一个比较明确的了解，并经方案比较，这样才能使做出的工程设计更加经济、安全、合理。
参考文献
[1]�阎明礼.复合地基技术[M].北京:中国环境科学出版社,1996.
[2]�中华人民共和国国标准编写组.建筑桩基技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,1995.
[3]�阎明礼,张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[M].北京:中国水利水电出版社,2001.
[4]�中华人民共和国国标准编写组.建筑地基处理技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[5]�龚晓南.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.
关键词：特性；计算；施工工艺
Abstract: CFG pile composite foundation to make full use of the natural foundation bearing capacity, generally not use reinforced, cement content was only 50%～ 60% bored pile, and pile diameter, pile number is little, the flexible cushion between the foundation is arranged, so that the foundation of strength and deformation modulus is uniform, it is very favorable to improve the structural stress, seismic structure grade. The project cost and the precast pile can be compared to save costs 50%, compared with pile can save cost 30%, it has good social benefit and economic benefit.
Key words: characteristics; calculation; construction technology
中图分类号：TU2一、CFG桩复合地基基本原理介绍CFG桩复合地基粘结强度桩是复合地基的代表,目前多用于高层和超高层建筑中。CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称(即cement fIying-ash gravel pile)。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩,和桩间士、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接,无论桩端落在一般土层还是坚硬土层,均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大,在荷载作用下,桩顶应力比桩间士表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载。这样,由于桩的作用使复合地基承载力提高,变形减小,再加上CFG桩不配筋,桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料,大大降低了工程造价。
二、CFG桩复合地基的工程特性1、 桩复合地基的承载力在同样的地质条件下，CFG桩复合地基承载力提高较其它复合地基大，而且可调性强。CFG桩长可以从几米到20多米，可全桩发挥桩的侧阻力，因为CFG桩则象刚性桩一样，可全桩长发挥侧阻，桩落在好的土层上还具有明显的端承作用。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。因此通过增加桩长或改变桩端持力层的位置，使其进入较坚硬的土层，来提高CFG桩复合地基的承载力，以满足不同的设计要求。2、适用范围广近年来，CFG桩复合地基在全国各地成功地得到推广、应用的范围遍及各类工业与民用建筑及铁路桥涵等工程。3、桩体的置换作用因为CFG桩具有刚性桩的特点，即CFG桩具有更高的桩体模量、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。故其单桩承载力大，在一定量置换率条件下，其对复合地基的承载力贡献大。当采用振动沉管机制桩时，其对土壤的挤密作用类似于碎石桩，尤其在运用于砂土、粉土等，其振密和挤密的效果非常明显，可大幅度提高桩间土的承载能力，进而提高复合地基的承载能力。4、复合地基变形小CFG桩复合地基由于桩对桩间土有约束作用，使桩间土挤密，从而使复合地基的压缩模量增大，复合地基沉降变形减小。大量工程实践表明，建筑物沉降一般可控制在2～5cm。对于上部和中间有软弱土层的地基，用CFG桩加固，将桩端放在下面好的土层上，可以获得模量很高的复合地基，建筑物的沉降都不大。
三、CFG桩复合地基承载力计算1、设计依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）（简称地基规范）、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）（简称地基处理规范）4.2复合地基承载力计算分为设计阶段和竣工验收阶段。设计阶段：在轴心荷载作用下 Pk≤fa,(地基规范的公式5.2.1)当承受偏心荷载作用时尚应满足Pmax≤1.2fafa-修正后復合地基承载力特征值（kpa）；在复合地基设计时，基础宽度的地基承载力修正系数取零，基础深度的地基承载力修正系数取1（地基处理规范的3.0.4条）；因此 fa=fspk+rm(d-0.5)fspk-复合地基承载力特征值（kpa），地基处理规范规定，复合地基承载力特征值，应通过现场复合地基载荷试验确定。初步设计时可按下列公式估算fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk（地基处理规范的公式9.2.5）；Ra=up∑qsili+qpAp（地基处理规范的公式9.2.6）上述式中其他各量均同地基处理规范9.2.5条,公式也可表示成fspk=[1+m(n-1)]αβfak其中n-桩土应力比, n=σp/σs；m-面积置换率（平均面积置换率）,m=Ap/A1(m=nAp/A)；α-桩间土强度提高系数，α=fsk/fak；fsk为加固后桩间土承载力标准值，宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值fak；竣工阶段： 在复合地基设计阶段，确定复合地基设计参数时，采用公式估算，实际受很多因素影响，因此，地基处理规范用强制性条文规定，复合地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。四、CFG桩施工工艺1、CFG桩钻机就位后,应用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆,校正位置,使钻杆垂直对准桩位中心,确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%。2、混合料搅拌混合料由集中拌和站生产,按实验室下发的配合比进行配料,拌合时间不得少于1min。混合料加水量和坍落度根据采用的施工方法按工艺试验确定。在泵送前混凝土泵料斗应备好混合料。3、钻进成孔a、CFG桩施打顺序:横向从线路中心向两侧顺序横向推进,纵向从有结构物或分界点顺线路方向纵向推进。b、钻孔开始前,应仔细检查芯管顶部的气眼是否通畅、混凝土输送软管是否接头良好、是否有扭曲现象。如果存在以上情况,必须检查纠正。c、钻孔开始时,关闭钻头阀门,向下移动钻杆至钻头触及地面时,启动马达钻进。一般应先慢后快,这样既能减少钻杆摇晃,又容易检查钻孔的偏差,以便及时纠正。在成孔过程中,如发现钻杆摇晃或难钻时,应放慢进尺,否则较易导致桩孔偏斜、位移,甚至使钻杆、钻具损坏。当钻头到达设计桩长预定标高时,在动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记,作为施工时控制桩深的依据。当动力头底面达到标记处时,继续钻进50cm,确保桩头已进入硬质土层。4、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(施工前要试验或者计算泵量来确定)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。灌注过程中由专人负责记录砼流量,灌注量不能小于设计砼量,CFG桩超灌量控制在30～50cm,由于混凝土塌落度较大,部分桩头出现“下座”情况时,应及时补浆。灌注成桩完成后,桩顶采用湿黏土封顶,进行保护,不允许车辆进入已施工的部位,以免造成断桩。5、移机当上一根桩施工完毕后,钻机移位,进行下一根桩的施工。施工时由于CFG桩的土较多,经常将临近的桩位覆盖,有时还会因钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动。因此,下一根桩施工时,根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核,保证桩位准确。
五、结束语
CFG桩复合地基是近几年出现的一种地基处理技术。由于CFG 桩中掺入少量的粉煤灰，不配筋以及充分发挥桩间土的承载力，具有地基承载力高、变形小、稳定快、施工简单易行，机械化程度高，施工速度快，地质适应性强，不受季节影响，经济效益显著等特点。因此只有对所加固的工程特性及地质条件、环境情况、施工条件等因素有一个比较明确的了解，并经方案比较，这样才能使做出的工程设计更加经济、安全、合理。
参考文献
[1]�阎明礼.复合地基技术[M].北京:中国环境科学出版社,1996.
[2]�中华人民共和国国标准编写组.建筑桩基技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,1995.
[3]�阎明礼,张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[M].北京:中国水利水电出版社,2001.
[4]�中华人民共和国国标准编写组.建筑地基处理技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[5]�龚晓南.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.