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【摘要】本文结合工程应用经验对CFG桩复合地基的技术要点进行汇总总结，揭示了桩土共同作用的机理，对设计、施工、检验及不合格处理方法等各个阶段进行了要点说明，以期使该技术得到更广泛有效应用。
【关键词】CFG桩复合地基CFG桩设计施工桩土共同作用
中图分类号：TU470 文献标识码： A 文章编号：
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。本文紧密结合工程实际设计经验，对该技术进行了汇总，总结出工程技术要点，以便同行共同探讨。
1.作用机理
复合地基竖向承载力设计思想是使桩间土基底荷载压缩变形，因桩的压缩模量远大于土，故桩间土的压缩变形较大，通过合理设置的褥垫层材料不断向桩间土蠕动补充，压缩挤密后的桩间土承载力进一步提高，同时桩顶向上刺入褥垫层中，沉降变形进一步发展，桩逐渐承受更大荷载，产生压缩变形，同时桩底亦向下刺入持力层中，桩间土对CFG桩产生更大侧向挤压，使桩承载力进一步增强，最终实现了桩土共同作用。同理，褥垫层与基底有效摩擦，将基础所承受的部分水平荷载传递给复合地基，复合地基中置换率不高的CFG桩仅承担其中较小部分，实现了结构水平荷载由桩土分担，这也是复合地基与桩基最大的不同。
设计时桩和土二者均要能发挥承载作用，调动各自的能力，才能“物尽其能”，经济合理，这就是淤泥质土等软弱土质应用前应先试验论证并慎重使用的原因。
复合地基首先将土承载能力充分利用，不足部分才由CFG桩承担。其所分担的荷载比例较小，再加上CFG桩不配筋，利用工业废料粉煤灰作改善和易性掺料，因此CFG复合地基性价比相对桩基较高。
2.设计参数确定
怎样才能运用和发挥好CFG桩复合地基的作用呢？一般来说，设计重点是要确定CFG桩复合地基的5个主要参数：桩长、桩径、桩间距、桩体强度、褥垫层厚度及材料，设计程序如下图1所示。
1）桩长的确定，应根据勘察报告选择承载力相对较高的土层做桩端持力层，同时桩长取决于建筑物对承载力和變形要求、土质条件、施工机械能力等因素。但是桩长也不能太长（超过20m），这样会增大施工难度。一般来说，选定持力层后，桩端应进入持力层2倍桩径。
图1CFG桩复合地基设计流程图
2）桩径取决于所采用的成桩设备，一般设计桩径350~600mm。从施工角度，宜尽量将桩径做得大些，这样可以减小桩位偏差，减少断桩、缩颈等问题；但做大桩径也意味着桩将较少刺入褥垫层，有关试验显示正常荷载作用下，300mm细砂褥垫层，小直径桩顶刺入量仅有15mm，大直径更小，造成桩土应力比增大，桩土共同作用效果降低，最终增加造价。
3）桩间距一般取（3~5）倍的桩径，桩间距取决于复合地基承载力和变形、土性和施工机具。设计要求高，就应使桩距小些，对单排桩、双排桩的条形基础或面积不大独立基础，桩距宜小些；对满堂或大面积布桩时，桩距宜大些；地下水位较高、土体密度较大时，桩距亦应做大些；同时施工方面也希望尽量做大些，可以减小桩位偏差的程度，降低对相邻桩的挤压影响。
4）对CFG桩复合地基，承载力一般不由桩体强度控制，因此不必把桩体强度取的很高，桩体强度按规范取桩顶应力三倍即可。一般在C10~C20之间。
5）褥垫层厚度一般取（0.45~0.50）倍桩径，具
体值为150~300mm。褥垫层材料可用硬粗砂、中砂、碎石、级配砂石（最大粒径≤20mm）。布置时其宽度应超出基础底板45度扩散线以外适当距离。褥垫层作用重大，基础荷载通过褥垫层作用在桩和桩间土上，桩的模量远比土的模量大，桩顶沉降小于桩间土沉降变形，桩顶垫层材料向桩间土蠕动补充，最终设置褥垫层后实现了复合地基桩土共同作用，减少了基底的应力集中。
同时必须指出，褥垫层厚度设计也很关键：厚度过小，桩间土承载力不能充分发挥，厚度过大，桩土应力比接近1，荷载主要由桩间土承担，桩的设置失去意义，进而增加了桩和褥垫层施工造价，也加大了地基土荷载作用，产生更大沉降变形。故褥垫层的合理厚度能够有效控制桩土荷载分担比。故端承型嵌岩基桩不如摩擦型复合桩桩土共同作用效果好。
3.设计时注意的几个问题
1) 一般无工程经验时，在计算桩间土承载力特征值时，可以取基础底面处土承载力特征值。
2）关于桩间土承载力折减系数β：基础底面为砂土时，可取0.9~0.95，粉砂土时取0.85，粘土时取0.8，软弱土时取0.75。
3）布桩时要注意的是：CFG桩可只在基础范围内布置，因为这将使桩能尽量利用桩间土产生的附加应力对桩的侧阻增强作用。对独立基础、箱型基础、筏基，基础边缘到边桩的中心距不宜小于一个桩径，或者基础边缘到桩边缘的最小距离不宜小于150mm；对条形基础边缘到桩边缘的最小距离不宜小于75mm。同时桩心到基础板边的最大距离不宜大于桩间距的一半。
目前，该技术已较多应用于高层建筑，尤其是剪力墙住宅楼项目，其外檐墙下应布置一排桩，若基础底板挑出时，挑出部分下部亦应布置。
4）当地基基础局部标高不同，CFG桩亦应按放坡角度进行桩头处理，见下图2。
图2基础局部降标高时桩处理
5）地基沉降变形计算
目前实用沉降计算方法仍以分层总和法为基础，按照均质弹性半空间的应力来计算非均质地基的变形，由于存在理论上尚显不协调之处，期待通过进一步理论和实践进行完善。
该方法将地基变形分为两部分：基底桩间土的变形、桩端下卧层的变形。
按照《建筑地基处理技术规范》方法计算时，特别注意桩间土压缩模量Esp的取值，应为所计算土层有效自重应力至有效自重应力与附加压力之和的压力段，也就是说基底埋深不同时，所采用的岩土勘察报告中的压缩模量是不同的。
4.施工时要注意的几个问题
1）对于场地土强度较高，尤其是存在粉土、粉砂层时，或者对周边场地环境影响较大时，不应采用挤土的振动沉管工艺，而应采用非挤土的长螺旋钻孔工艺。
2）桩长范围内无地下水的，可采用长螺旋钻干成孔灌注成桩；有地下水的，可采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩工艺。
3）桩顶超灌不小于500mm，开挖后砍桩450mm，清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。
5.桩基检测要点
1）复合地基及桩应进行静载荷试验。
地基检验应在桩身强度满足荷载条件时，并在施工结束25d后进行。试验数量为总桩数的0.8%~1%，且每个单体工程的试验数量不应少于3点。同时，应抽取不少总桩数的10%进行低应变动力试验，检测桩身完整性。
2）桩检不合格的处理
对检测为三类桩的，应补充进行静载试验，同时应增大一倍检测范围；对检测为四类桩的，必须进行处理，一般需补桩，补桩确有困难时，可以采取局部处理措施（如碾压、褥垫层加厚）处理。
6.结语
对CFG桩复合地基，当能合理设计好上述相关几个重要参数，并能将施工、质量检测等环节的关键点落实到位，就能抓住主要矛盾，达到事半功倍的效果。
参考文献：
【1】建筑地基处理技术规范 JGJ79-2002
【2】 CFG桩复合地基技术及工程实践 第二版2006.10 闫明礼 张东刚，中国水利水电出版社
【3】实现桩土共同作用的机理及若干方法2012.03 周峰 林树枝, 建筑结构
【关键词】CFG桩复合地基CFG桩设计施工桩土共同作用
中图分类号：TU470 文献标识码： A 文章编号：
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。本文紧密结合工程实际设计经验，对该技术进行了汇总，总结出工程技术要点，以便同行共同探讨。
1.作用机理
复合地基竖向承载力设计思想是使桩间土基底荷载压缩变形，因桩的压缩模量远大于土，故桩间土的压缩变形较大，通过合理设置的褥垫层材料不断向桩间土蠕动补充，压缩挤密后的桩间土承载力进一步提高，同时桩顶向上刺入褥垫层中，沉降变形进一步发展，桩逐渐承受更大荷载，产生压缩变形，同时桩底亦向下刺入持力层中，桩间土对CFG桩产生更大侧向挤压，使桩承载力进一步增强，最终实现了桩土共同作用。同理，褥垫层与基底有效摩擦，将基础所承受的部分水平荷载传递给复合地基，复合地基中置换率不高的CFG桩仅承担其中较小部分，实现了结构水平荷载由桩土分担，这也是复合地基与桩基最大的不同。
设计时桩和土二者均要能发挥承载作用，调动各自的能力，才能“物尽其能”，经济合理，这就是淤泥质土等软弱土质应用前应先试验论证并慎重使用的原因。
复合地基首先将土承载能力充分利用，不足部分才由CFG桩承担。其所分担的荷载比例较小，再加上CFG桩不配筋，利用工业废料粉煤灰作改善和易性掺料，因此CFG复合地基性价比相对桩基较高。
2.设计参数确定
怎样才能运用和发挥好CFG桩复合地基的作用呢？一般来说，设计重点是要确定CFG桩复合地基的5个主要参数：桩长、桩径、桩间距、桩体强度、褥垫层厚度及材料，设计程序如下图1所示。
1）桩长的确定，应根据勘察报告选择承载力相对较高的土层做桩端持力层，同时桩长取决于建筑物对承载力和變形要求、土质条件、施工机械能力等因素。但是桩长也不能太长（超过20m），这样会增大施工难度。一般来说，选定持力层后，桩端应进入持力层2倍桩径。
图1CFG桩复合地基设计流程图
2）桩径取决于所采用的成桩设备，一般设计桩径350~600mm。从施工角度，宜尽量将桩径做得大些，这样可以减小桩位偏差，减少断桩、缩颈等问题；但做大桩径也意味着桩将较少刺入褥垫层，有关试验显示正常荷载作用下，300mm细砂褥垫层，小直径桩顶刺入量仅有15mm，大直径更小，造成桩土应力比增大，桩土共同作用效果降低，最终增加造价。
3）桩间距一般取（3~5）倍的桩径，桩间距取决于复合地基承载力和变形、土性和施工机具。设计要求高，就应使桩距小些，对单排桩、双排桩的条形基础或面积不大独立基础，桩距宜小些；对满堂或大面积布桩时，桩距宜大些；地下水位较高、土体密度较大时，桩距亦应做大些；同时施工方面也希望尽量做大些，可以减小桩位偏差的程度，降低对相邻桩的挤压影响。
4）对CFG桩复合地基，承载力一般不由桩体强度控制，因此不必把桩体强度取的很高，桩体强度按规范取桩顶应力三倍即可。一般在C10~C20之间。
5）褥垫层厚度一般取（0.45~0.50）倍桩径，具
体值为150~300mm。褥垫层材料可用硬粗砂、中砂、碎石、级配砂石（最大粒径≤20mm）。布置时其宽度应超出基础底板45度扩散线以外适当距离。褥垫层作用重大，基础荷载通过褥垫层作用在桩和桩间土上，桩的模量远比土的模量大，桩顶沉降小于桩间土沉降变形，桩顶垫层材料向桩间土蠕动补充，最终设置褥垫层后实现了复合地基桩土共同作用，减少了基底的应力集中。
同时必须指出，褥垫层厚度设计也很关键：厚度过小，桩间土承载力不能充分发挥，厚度过大，桩土应力比接近1，荷载主要由桩间土承担，桩的设置失去意义，进而增加了桩和褥垫层施工造价，也加大了地基土荷载作用，产生更大沉降变形。故褥垫层的合理厚度能够有效控制桩土荷载分担比。故端承型嵌岩基桩不如摩擦型复合桩桩土共同作用效果好。
3.设计时注意的几个问题
1) 一般无工程经验时，在计算桩间土承载力特征值时，可以取基础底面处土承载力特征值。
2）关于桩间土承载力折减系数β：基础底面为砂土时，可取0.9~0.95，粉砂土时取0.85，粘土时取0.8，软弱土时取0.75。
3）布桩时要注意的是：CFG桩可只在基础范围内布置，因为这将使桩能尽量利用桩间土产生的附加应力对桩的侧阻增强作用。对独立基础、箱型基础、筏基，基础边缘到边桩的中心距不宜小于一个桩径，或者基础边缘到桩边缘的最小距离不宜小于150mm；对条形基础边缘到桩边缘的最小距离不宜小于75mm。同时桩心到基础板边的最大距离不宜大于桩间距的一半。
目前，该技术已较多应用于高层建筑，尤其是剪力墙住宅楼项目，其外檐墙下应布置一排桩，若基础底板挑出时，挑出部分下部亦应布置。
4）当地基基础局部标高不同，CFG桩亦应按放坡角度进行桩头处理，见下图2。
图2基础局部降标高时桩处理
5）地基沉降变形计算
目前实用沉降计算方法仍以分层总和法为基础，按照均质弹性半空间的应力来计算非均质地基的变形，由于存在理论上尚显不协调之处，期待通过进一步理论和实践进行完善。
该方法将地基变形分为两部分：基底桩间土的变形、桩端下卧层的变形。
按照《建筑地基处理技术规范》方法计算时，特别注意桩间土压缩模量Esp的取值，应为所计算土层有效自重应力至有效自重应力与附加压力之和的压力段，也就是说基底埋深不同时，所采用的岩土勘察报告中的压缩模量是不同的。
4.施工时要注意的几个问题
1）对于场地土强度较高，尤其是存在粉土、粉砂层时，或者对周边场地环境影响较大时，不应采用挤土的振动沉管工艺，而应采用非挤土的长螺旋钻孔工艺。
2）桩长范围内无地下水的，可采用长螺旋钻干成孔灌注成桩；有地下水的，可采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩工艺。
3）桩顶超灌不小于500mm，开挖后砍桩450mm，清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。
5.桩基检测要点
1）复合地基及桩应进行静载荷试验。
地基检验应在桩身强度满足荷载条件时，并在施工结束25d后进行。试验数量为总桩数的0.8%~1%，且每个单体工程的试验数量不应少于3点。同时，应抽取不少总桩数的10%进行低应变动力试验，检测桩身完整性。
2）桩检不合格的处理
对检测为三类桩的，应补充进行静载试验，同时应增大一倍检测范围；对检测为四类桩的，必须进行处理，一般需补桩，补桩确有困难时，可以采取局部处理措施（如碾压、褥垫层加厚）处理。
6.结语
对CFG桩复合地基，当能合理设计好上述相关几个重要参数，并能将施工、质量检测等环节的关键点落实到位，就能抓住主要矛盾，达到事半功倍的效果。
参考文献：
【1】建筑地基处理技术规范 JGJ79-2002
【2】 CFG桩复合地基技术及工程实践 第二版2006.10 闫明礼 张东刚，中国水利水电出版社
【3】实现桩土共同作用的机理及若干方法2012.03 周峰 林树枝, 建筑结构