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摘要：水泥粉煤灰碎石桩即是CFG桩。水泥粉煤灰碎石桩混合料由碎石中添加水泥、粉煤灰和石屑组成，经加水搅拌、固结后形成的高黏结性与高强度的桩。其中碎石作为基础材料，加入的石屑用以调节级配，水泥用作胶结材料，使这些散体材料获得高黏度，另外粉煤灰的添加增强了材料的和易性，粉煤灰的材料来源于工业废料，且CFG桩不需要配筋，与管桩和配筋灌注桩相比降低了1/3～1/2的成本。综述了CFG桩对地基的加固机理，论述了其在公路软土路基处理中应用，并从多个角度论述了施工中质量控制要点。
关键词：CFG;褥垫层;沉管
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2021）-01-159
引言
CFG桩是国内上世纪80年代末研发的一项地基加固技术，其是在施工中与桩间土和褥垫层共同组成人工复合地基提高地基承载力，该种工艺可通过增长桩长将上部荷载传递到更深土层内而具有承载力提升幅度大、模量高、沉降稳定快等优点而被广泛应用于地基或路基处理工程中，采用该种工艺可显著提高地基承载力并会减少工后剩余沉降，因此说该工艺具有显著的社会效益和经济效益。
1.CFG桩对地基的加固机理
CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂用水拌合而成的高粘结强度桩，施工时可采用多种机械制成可变强度桩，其是利用桩体的粘接性在全长范围内受力，通过桩周阻力、端承力和桩间土的垂直及水平向承载力与褥垫层共同构成复合地基，桩体强度可根据水泥掺量及配比相应变化，因此其是介于刚性桩和柔性桩间的桩型。该工艺可通过褥垫层与底基层连接，因此无论桩端落在一般土层还是坚硬土层均能保证桩间土参与工作，桩体本身强度及模量大于桩间土，因而在荷载作用下桩顶应力大于桩间土表面应力，桩体则可将承受的荷载传向较深土层而相应减少桩间土承担的荷载，桩体存在可提高路基承载力并减小其变形。其作用机理为加设在褥垫层上逐级加载，在初期阶段荷载则可通过刚性基础均匀加到褥垫层并通过其传递给桩和桩间土，且桩及桩间土对荷载的分担比相当于桩间土的置换率，随着荷载增加会在桩顶形成应力集中，由于褥墊层由碎石散体组成，因此散体颗粒会通过相对滑移而形成流动补偿来调节桩顶应力，从而一定程度上消散桩顶应力，荷载也转向桩间土，而桩间土则会产生压缩沉降并由褥垫层进行补偿，因而桩顶则会刺入褥垫层，此时由桩和桩间土在褥垫层的协调下共同承载，随着荷载进一步增加褥垫层的调节作用会逐步减弱，当荷载增大到一定程度时新增加的荷载则主要由桩体承担直至桩体承载力发挥到极限。加载过程中先是桩间土承载力充分发挥，桩体承载力作为储备，在桩体承载力充分发挥前新加荷载主要由桩体后期承载力提供，后期加载过程中虽桩顶应力在很大程度上增加，但由此导致的整体沉降取决于桩身的沉降变形，但该种变形量非常小，因此采用该工艺的工后剩余沉降量较小。
2.CFG桩施工工艺
2.1 施工准备 施工前应进行现场的“三通一平”，清除地面和高空障碍物及地表杂草和表层腐殖土，之后应将地表碾压;对导线点、水准点进行复核，并按照图纸布设桩位，并应设置控制桩，用白灰将桩轴线标志出来并编号记录;结合设计桩长以及沉管入土深度来确定机架高度和沉管长度，选择合适施工机械进场，并校正沉管垂直度偏差不超过1%。
2.2 材料控制 施工中采用的水泥、粉煤灰以及骨料、外加剂等应在进场前检查其标号、试验报告及质量证明文件，确认其各项性能指标均符合要求后方可使用;对采用的水泥应以同厂家、同标号、同等级、同生产日期并连续进场的罐装水泥分批，且每批不应超过200吨;粉煤灰每批量不应超过120吨，粗细骨料则应以连续进场的同料源以600吨和400吨为一个批次，外掺剂则应不超过50吨，施工用水则应对同一水源每个涨水季节进行一次检验。
2.3 试桩 在大面积施工前应结合地质情况选取具有代表性工点进行试桩，试桩根数不应少于5根，试桩的目的是为了取得符合设计要求的沉管速率、延米投料量、拔管速率、塌落电流及充盈系数等工艺控制参数，并在其质量检验合格后作出试验报告，将其中数据作为后期施工中参数的控制依据。
2.4 混合料拌合 CFG桩施工用料必须采取搅拌站集中拌和以控制混合料质量，拌合中应严格按照配合比配料，每盘料的拌合时间应参照普通混凝土的拌合时间，一般控制在90-120s范围内，水的投加量以及拌合时间应根据实验确定，最终混合料的坍落度控制在90-110mm范围内。
2.5 沉管成桩 桩机就位后则可启动马達振动沉管到设计深度后方可停机，停机后则应立即向管内投料，所投加混合料应保证在成桩后其浮浆厚度不超过20cm，投料完成后则启动马达留振5-10s后则开始拔管，拔管速度控制在1.2-1.5m/min，应避免拔管速度过慢延长振动时间导致桩顶浮浆增厚，并使混合料离析，或拔管过快造成局部缩颈或断桩，拔管过程中应严禁反插;拔管过程中应避免长时间留振以防出现离析现象，拔管完成并确认成桩符合设计要求后则可用碎石或级配砂石封顶，封顶完成后则可进行移机施工下一根桩，如施工位于软土则可采用静压振拔技术，并在沉管过程中避免启动振动锤以减少对桩间土的扰动。
2.6 褥垫层施工 复合地基检测合格后方可进行褥垫层施工，当桩间土的含水量较小时，褥垫层一般采用平板振动仪进行振密砂垫层，厚度一般为300mm左右，施工时应控制振速，并保证振实后的厚度同虚铺厚度比较不低于0.93，也可采用静力压实法进行密实，如砂石料较干则可在虚铺后进行适量洒水后再进行碾压或夯实。
3.质量控制要点
3.1 桩径和垂直度 施工中应保证每颗桩实际混合料灌注量不低于设计量，灌注后的充盈系数应大于1，施工中除了保证塔身四周的垂直标杆调节塔身导杆后尚应采用水平尺检查钻机机架水平度，同时应检查钻机塔身和钻杆是否垂直，若垂直度不足则应调节塔身垂直标杆直至垂直度不超过1%。
3.2 拔管速率 施工中应严格控制混合料泵送量与拔管速率相匹配以免出现停泵待料现象，并避免拔管速率过快形成桩径偏小或缩颈断桩，拔管速率过慢导致水泥浆分布不均匀而形成离析，最终导致桩顶浮浆过多并影响桩身强度。
3.3 桩长保护 成桩后一般应较设计桩长加长0.5m左右以保证桩长，并在沉管拔出后用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3-5s以提高该部位密实度，整桩施工完毕后应用人工进行桩间土清理和桩头凿除，凿除桩头时应严禁用大锤直接夯击桩头将桩身震碎，而应用钢钎对称将多余部分凿除，后用小锤和钢钎进行桩顶找平，最终保证桩顶不存在斜面。
3.4 混合料强度控制 混合料拌合时应严格按照试验配合比配料，拌合过程中应经常测定砂石含水量，并通过观察混合料塌落度等来分析其配合比，并应严格按照规定做试块以准确检测、反应成桩的抗压强度。
结语
CFG桩成桩强度和模量均超过桩间土，且荷载作用下桩顶应力大于桩间土的表面应力，因此桩体的存在大大提高了地基承载力，并降低了沉降量，从而可有效控制地基变形，同时该工艺施工速度快、造价低等优点决定其必将诶广泛应用。
参考文献
[1]阎明礼，张来刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[M].北京：中国水力水电出版社，2020.
[2]周向军.CFG桩在公路软基处理中的应用[J].内蒙古公路与运输，2020年第1期.
[3]刘玉卓.公路工程软基处理[M].北京：人民交通出版社，2020
[4]谭长春.CFG桩在道路工程软土地基处理中的应用[J].住宅与房地产，2020（21）：210.
[5]卢宝全.CFG桩施工工艺及质量控制管理[J].住宅与房地产，2020（18）：229-230.
武汉荣璟工程有限公司 湖北 武汉 430000
关键词：CFG;褥垫层;沉管
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2021）-01-159
引言
CFG桩是国内上世纪80年代末研发的一项地基加固技术，其是在施工中与桩间土和褥垫层共同组成人工复合地基提高地基承载力，该种工艺可通过增长桩长将上部荷载传递到更深土层内而具有承载力提升幅度大、模量高、沉降稳定快等优点而被广泛应用于地基或路基处理工程中，采用该种工艺可显著提高地基承载力并会减少工后剩余沉降，因此说该工艺具有显著的社会效益和经济效益。
1.CFG桩对地基的加固机理
CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂用水拌合而成的高粘结强度桩，施工时可采用多种机械制成可变强度桩，其是利用桩体的粘接性在全长范围内受力，通过桩周阻力、端承力和桩间土的垂直及水平向承载力与褥垫层共同构成复合地基，桩体强度可根据水泥掺量及配比相应变化，因此其是介于刚性桩和柔性桩间的桩型。该工艺可通过褥垫层与底基层连接，因此无论桩端落在一般土层还是坚硬土层均能保证桩间土参与工作，桩体本身强度及模量大于桩间土，因而在荷载作用下桩顶应力大于桩间土表面应力，桩体则可将承受的荷载传向较深土层而相应减少桩间土承担的荷载，桩体存在可提高路基承载力并减小其变形。其作用机理为加设在褥垫层上逐级加载，在初期阶段荷载则可通过刚性基础均匀加到褥垫层并通过其传递给桩和桩间土，且桩及桩间土对荷载的分担比相当于桩间土的置换率，随着荷载增加会在桩顶形成应力集中，由于褥墊层由碎石散体组成，因此散体颗粒会通过相对滑移而形成流动补偿来调节桩顶应力，从而一定程度上消散桩顶应力，荷载也转向桩间土，而桩间土则会产生压缩沉降并由褥垫层进行补偿，因而桩顶则会刺入褥垫层，此时由桩和桩间土在褥垫层的协调下共同承载，随着荷载进一步增加褥垫层的调节作用会逐步减弱，当荷载增大到一定程度时新增加的荷载则主要由桩体承担直至桩体承载力发挥到极限。加载过程中先是桩间土承载力充分发挥，桩体承载力作为储备，在桩体承载力充分发挥前新加荷载主要由桩体后期承载力提供，后期加载过程中虽桩顶应力在很大程度上增加，但由此导致的整体沉降取决于桩身的沉降变形，但该种变形量非常小，因此采用该工艺的工后剩余沉降量较小。
2.CFG桩施工工艺
2.1 施工准备 施工前应进行现场的“三通一平”，清除地面和高空障碍物及地表杂草和表层腐殖土，之后应将地表碾压;对导线点、水准点进行复核，并按照图纸布设桩位，并应设置控制桩，用白灰将桩轴线标志出来并编号记录;结合设计桩长以及沉管入土深度来确定机架高度和沉管长度，选择合适施工机械进场，并校正沉管垂直度偏差不超过1%。
2.2 材料控制 施工中采用的水泥、粉煤灰以及骨料、外加剂等应在进场前检查其标号、试验报告及质量证明文件，确认其各项性能指标均符合要求后方可使用;对采用的水泥应以同厂家、同标号、同等级、同生产日期并连续进场的罐装水泥分批，且每批不应超过200吨;粉煤灰每批量不应超过120吨，粗细骨料则应以连续进场的同料源以600吨和400吨为一个批次，外掺剂则应不超过50吨，施工用水则应对同一水源每个涨水季节进行一次检验。
2.3 试桩 在大面积施工前应结合地质情况选取具有代表性工点进行试桩，试桩根数不应少于5根，试桩的目的是为了取得符合设计要求的沉管速率、延米投料量、拔管速率、塌落电流及充盈系数等工艺控制参数，并在其质量检验合格后作出试验报告，将其中数据作为后期施工中参数的控制依据。
2.4 混合料拌合 CFG桩施工用料必须采取搅拌站集中拌和以控制混合料质量，拌合中应严格按照配合比配料，每盘料的拌合时间应参照普通混凝土的拌合时间，一般控制在90-120s范围内，水的投加量以及拌合时间应根据实验确定，最终混合料的坍落度控制在90-110mm范围内。
2.5 沉管成桩 桩机就位后则可启动马達振动沉管到设计深度后方可停机，停机后则应立即向管内投料，所投加混合料应保证在成桩后其浮浆厚度不超过20cm，投料完成后则启动马达留振5-10s后则开始拔管，拔管速度控制在1.2-1.5m/min，应避免拔管速度过慢延长振动时间导致桩顶浮浆增厚，并使混合料离析，或拔管过快造成局部缩颈或断桩，拔管过程中应严禁反插;拔管过程中应避免长时间留振以防出现离析现象，拔管完成并确认成桩符合设计要求后则可用碎石或级配砂石封顶，封顶完成后则可进行移机施工下一根桩，如施工位于软土则可采用静压振拔技术，并在沉管过程中避免启动振动锤以减少对桩间土的扰动。
2.6 褥垫层施工 复合地基检测合格后方可进行褥垫层施工，当桩间土的含水量较小时，褥垫层一般采用平板振动仪进行振密砂垫层，厚度一般为300mm左右，施工时应控制振速，并保证振实后的厚度同虚铺厚度比较不低于0.93，也可采用静力压实法进行密实，如砂石料较干则可在虚铺后进行适量洒水后再进行碾压或夯实。
3.质量控制要点
3.1 桩径和垂直度 施工中应保证每颗桩实际混合料灌注量不低于设计量，灌注后的充盈系数应大于1，施工中除了保证塔身四周的垂直标杆调节塔身导杆后尚应采用水平尺检查钻机机架水平度，同时应检查钻机塔身和钻杆是否垂直，若垂直度不足则应调节塔身垂直标杆直至垂直度不超过1%。
3.2 拔管速率 施工中应严格控制混合料泵送量与拔管速率相匹配以免出现停泵待料现象，并避免拔管速率过快形成桩径偏小或缩颈断桩，拔管速率过慢导致水泥浆分布不均匀而形成离析，最终导致桩顶浮浆过多并影响桩身强度。
3.3 桩长保护 成桩后一般应较设计桩长加长0.5m左右以保证桩长，并在沉管拔出后用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3-5s以提高该部位密实度，整桩施工完毕后应用人工进行桩间土清理和桩头凿除，凿除桩头时应严禁用大锤直接夯击桩头将桩身震碎，而应用钢钎对称将多余部分凿除，后用小锤和钢钎进行桩顶找平，最终保证桩顶不存在斜面。
3.4 混合料强度控制 混合料拌合时应严格按照试验配合比配料，拌合过程中应经常测定砂石含水量，并通过观察混合料塌落度等来分析其配合比，并应严格按照规定做试块以准确检测、反应成桩的抗压强度。
结语
CFG桩成桩强度和模量均超过桩间土，且荷载作用下桩顶应力大于桩间土的表面应力，因此桩体的存在大大提高了地基承载力，并降低了沉降量，从而可有效控制地基变形，同时该工艺施工速度快、造价低等优点决定其必将诶广泛应用。
参考文献
[1]阎明礼，张来刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[M].北京：中国水力水电出版社，2020.
[2]周向军.CFG桩在公路软基处理中的应用[J].内蒙古公路与运输，2020年第1期.
[3]刘玉卓.公路工程软基处理[M].北京：人民交通出版社，2020
[4]谭长春.CFG桩在道路工程软土地基处理中的应用[J].住宅与房地产，2020（21）：210.
[5]卢宝全.CFG桩施工工艺及质量控制管理[J].住宅与房地产，2020（18）：229-230.
武汉荣璟工程有限公司 湖北 武汉 430000