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摘要：CFG复合地基以其施工工艺简单、施工难度小、速度快、对环境基本无污染以及良好的经济性等显著优点，在沿海公路路基处理及其他软基处理措施中已逐渐取代了传统的换填、抛石、强夯等地基处理方法，本文介绍CFG桩复合地基振动沉管法的施工工艺和质量控制要点。
关键词：CFG桩；工艺特性；施工技术；施工要点
水泥粉煤灰碎石桩（简称CFG桩）复合地基是在碎石中掺入一定量的石屑、粉煤灰和少量水泥，拌和成一定粘结强度的非柔性桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。目前多应用于沿海公路路基及软土路基的处理及高层和超高层建筑中。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，桩顶应力比桩间土表面应力大。桩可将可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，由于桩的作用是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做为掺合料，大大降低了工程造价。
1 CFG桩的特点
1)成孔成桩一次完成,采用长螺旋钻孔,速度快,工期短。2)成桩质量好,承载力提高幅度大,可调性强。CFG桩桩长可以从几米到二十多米,并可全长发挥桩的侧摩阻力。当地基土承载力较好时,荷载又不大,可将桩长设计的短一些;荷载大时,桩长可以长一些。特别是天然地基承载力较低,而设计要求的承载力较高,用散体材料桩难以满足设计要求时,则CFG桩复合地基比较容易实现。3)CFG桩复合地基通过改变桩长、桩距、褥垫层厚度和桩体配比,使复合地基的承载力提高幅度具有很大的可调性,沉降变形小,施工简单。桩土共同承受荷载,使用效果好。4)施工无泥浆污染,无振动、无噪声扰民,使用粉煤灰环保节能。5)工程造价低,与预制桩和钢筋混凝土灌注桩相比可节省造价1/3～1/2,在高层建筑中经济效益好。6)适用范围广,对基础形式而言,CFG桩既可适用于独立基础和条形基础,也可适用于筏式基础和箱形基础;就土性而言,CFG桩既可用于填土又可用于饱和及非饱和黏性土;既可用于挤密效果好的土又可用于挤密效果差的土。
2 CFG桩的作用机理
1)挤密作用。利用振动成桩工艺时,CFG桩对于挤密效果好的土来讲,由于桩管振动和侧向挤压,使得桩间土得到挤密,从而有效提高了桩间土的承载力。2)置换作用。CFG桩是具有一定
粘结强度的非柔性桩,桩体强度一般为C5～C20,在上部荷载作用下,首先是桩体受力,表现为明显的应力集中现象。3)排水作用。CFG桩在饱和粉土或砂土中施工时,由于成桩的振动作用,会使土体内产生超孔隙水压力,当上面还有弱透水层时,刚刚施工完的CFG桩是一个良好的排水通道,孔隙水将沿着桩体向上排出,这种排水作用直到CFG桩体结硬为止。4)褥垫层作用。CFG桩复合地基在桩顶必须设置一定厚度的褥垫层,通过它的流动补偿作用,减弱基础底面的应力集中现象,保证基础始终通过褥垫层把一部分荷载传到桩间土上,达到桩土共同承担荷载的目的。
3 CFG桩的工程应用
3.1 工程概况
沿海某高速路段，路线全长49.825Km，全线采用六车道高速公路标准设计，设计速度120公里/小时，路基宽度28.5米。路线全长5.2公里。主要施工内容为路基、桥涵、防护排水等土建工程，包括：路基2.836公里；特大桥1132m/1座、大桥877m/1座、小桥57m/3座、分离立298m/1座、板涵1-6/3道、天桥298m/1座，匝道桥304m/1座，共11座桥涵构造物，互通立交一处。路基部分用到CFG桩，直徑400mm，共计183000m。
3.2 施工工艺
CFG桩施工一般采用振动沉管机及步履式长螺旋钻机引孔，成孔、成桩一次完成。首先，钻机按照设计图平面布置的桩位进行就位，调整塔身导杆，确保CFG桩塔身沉管垂直偏差不大于管长的1%，将预制的钢筋混凝土桩尖准确的埋入地表之下，然后将桩身垂直套入桩尖，通过振动挤压，将桩管沉入到设计高程，桩尖进入持力层1.0～1.5m，再灌入水泥、粉煤灰、碎石等混合物，边振动边拔管，直到桩管全部拔出成桩。
3.3 CFG桩施工方法
3.3.1 施工前按照设计要求进行桩位侧设，并对测量基线、水准点及桩位进行复核，保证桩基定位桩及施工区附近的水准点设置在不受桩基影响的地方。
3.3.2 将钢筋混凝土预制桩尖按测放的桩基点位准确的埋入地表以下30cm处。桩管垂直套入桩尖，桩管与桩尖的轴线重合，桩管内壁保持干净。
3.3.3 桩管沉入到设计标高，桩尖进入持力层，并要判断该深度或贯入度是否达到设计高程，符合要求后方可终止沉管
3.3.4 混合料搅拌按试验配合比进行配料，上料顺序为：先装碎石，再加水泥、粉煤灰和外加剂，最后加砂，使水泥、粉煤灰和外加剂夹在砂、石时间，不易飞扬和粘附在筒壁上，也易于搅拌均匀。
3.3.5 终止沉管后尽快灌注混凝土，桩管内注满混凝土后，先振动5～10s，再开始拔管，边振动边拔管，每拔0.5～1.0m，停拔5～10s，但保持振动，直到桩管全部拔出。
3.3.6 拔管速度要均匀，一般土层以1.2～1.5m/min，软土层以0.6～0.8m/min进行控制。
3.3.7 为了防止出现桩身缩颈和断桩，除控制拔管速度和高度外，还可采用短拔（0.3～0.5m）长振（15～20s）方法施工。
3.3.8 在拔管过程中，桩管内至少保持2m以上高度的混凝土，或管内混凝土高度不低于地面。
3.3.9 沉管拔出地面后，确认桩的质量符合要求后，用湿粘土封顶，然后移动钻机，进行下根桩施工。
3.3.10 为防止发生桩径被挤小或缩颈现象，打桩顺序一般采用隔排、隔桩跳打法施工。
4 CFG桩施工技术质量控制措施
为保证CFG桩复合地基的施工质量,应控制好以下几个问题：（1）施工前要进行成桩试验，如不能满足设计要求，应调整施工速率填料量等施工参数，重新试验或修改施工工艺设计。（2）桩基定位、管深检测。桩基定位后必须保持平整、稳固，确保施工中不发生倾斜、位移，在机架上设置沉管的标尺，以便中进行观测记录。（3）桩身垂直度控制。桩基就位后，用水平尺调整机座，并备以枕木垫于管下，使桩机前后高差小于2cm，横向高差小于10cm。正侧面用线垂校正桩管，桩管垂直度不超过1%的桩长值。（4）桩顶标高控制。用水准仪控制桩顶高程，在桩机上表明尺寸记号，必须在沉管和终止沉管时观测记录桩管的入土深度。另外，由于断桩和缩颈与地表隆起及桩顶的位移有直接联系，所以施工中还要对地表和已打桩顶位移的测量，并做记录。（5）缩颈和断桩。当桩布置密集且连续作业时,土体孔隙水压力和液化指数均急剧增大,抗剪强度降低,新桩对已打未成型的桩主要表现为挤压,严重时会产生缩颈和断桩现象,对于这种问题应充分了解地质情况,合理安排打桩顺序和间隔时间。缩颈和断桩多发生于地下水位附近,因此必要时要降低地下水位。（6）串孔。当打完一根桩后施工邻近桩时,已打桩发生桩顶下沉,造成的原因基本上为串孔,预防办法为施工时进行跳打,控制施工速度,减少叶片剪切作用对土体的扰动使土体发生液化抗剪强度降低。
5 结语
根据工程的复合地基静压结果数据看，CFG桩复合地基的应用，可最大限度的发挥该桩优点，使复合地基的承载力得到大幅度的提高，地基变形得以降低和控制。同时，由于CFG桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力，工程造价有所降低，因此经济效益和社会效益也非常显著。
参考文献
[1]殷亮张美渊.CFG桩符合地基的工程应用[J].陕西建筑，2009，6：55-57
[2]国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002
[3]行业标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002
关键词：CFG桩；工艺特性；施工技术；施工要点
水泥粉煤灰碎石桩（简称CFG桩）复合地基是在碎石中掺入一定量的石屑、粉煤灰和少量水泥，拌和成一定粘结强度的非柔性桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。目前多应用于沿海公路路基及软土路基的处理及高层和超高层建筑中。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，桩顶应力比桩间土表面应力大。桩可将可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，由于桩的作用是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做为掺合料，大大降低了工程造价。
1 CFG桩的特点
1)成孔成桩一次完成,采用长螺旋钻孔,速度快,工期短。2)成桩质量好,承载力提高幅度大,可调性强。CFG桩桩长可以从几米到二十多米,并可全长发挥桩的侧摩阻力。当地基土承载力较好时,荷载又不大,可将桩长设计的短一些;荷载大时,桩长可以长一些。特别是天然地基承载力较低,而设计要求的承载力较高,用散体材料桩难以满足设计要求时,则CFG桩复合地基比较容易实现。3)CFG桩复合地基通过改变桩长、桩距、褥垫层厚度和桩体配比,使复合地基的承载力提高幅度具有很大的可调性,沉降变形小,施工简单。桩土共同承受荷载,使用效果好。4)施工无泥浆污染,无振动、无噪声扰民,使用粉煤灰环保节能。5)工程造价低,与预制桩和钢筋混凝土灌注桩相比可节省造价1/3～1/2,在高层建筑中经济效益好。6)适用范围广,对基础形式而言,CFG桩既可适用于独立基础和条形基础,也可适用于筏式基础和箱形基础;就土性而言,CFG桩既可用于填土又可用于饱和及非饱和黏性土;既可用于挤密效果好的土又可用于挤密效果差的土。
2 CFG桩的作用机理
1)挤密作用。利用振动成桩工艺时,CFG桩对于挤密效果好的土来讲,由于桩管振动和侧向挤压,使得桩间土得到挤密,从而有效提高了桩间土的承载力。2)置换作用。CFG桩是具有一定
粘结强度的非柔性桩,桩体强度一般为C5～C20,在上部荷载作用下,首先是桩体受力,表现为明显的应力集中现象。3)排水作用。CFG桩在饱和粉土或砂土中施工时,由于成桩的振动作用,会使土体内产生超孔隙水压力,当上面还有弱透水层时,刚刚施工完的CFG桩是一个良好的排水通道,孔隙水将沿着桩体向上排出,这种排水作用直到CFG桩体结硬为止。4)褥垫层作用。CFG桩复合地基在桩顶必须设置一定厚度的褥垫层,通过它的流动补偿作用,减弱基础底面的应力集中现象,保证基础始终通过褥垫层把一部分荷载传到桩间土上,达到桩土共同承担荷载的目的。
3 CFG桩的工程应用
3.1 工程概况
沿海某高速路段，路线全长49.825Km，全线采用六车道高速公路标准设计，设计速度120公里/小时，路基宽度28.5米。路线全长5.2公里。主要施工内容为路基、桥涵、防护排水等土建工程，包括：路基2.836公里；特大桥1132m/1座、大桥877m/1座、小桥57m/3座、分离立298m/1座、板涵1-6/3道、天桥298m/1座，匝道桥304m/1座，共11座桥涵构造物，互通立交一处。路基部分用到CFG桩，直徑400mm，共计183000m。
3.2 施工工艺
CFG桩施工一般采用振动沉管机及步履式长螺旋钻机引孔，成孔、成桩一次完成。首先，钻机按照设计图平面布置的桩位进行就位，调整塔身导杆，确保CFG桩塔身沉管垂直偏差不大于管长的1%，将预制的钢筋混凝土桩尖准确的埋入地表之下，然后将桩身垂直套入桩尖，通过振动挤压，将桩管沉入到设计高程，桩尖进入持力层1.0～1.5m，再灌入水泥、粉煤灰、碎石等混合物，边振动边拔管，直到桩管全部拔出成桩。
3.3 CFG桩施工方法
3.3.1 施工前按照设计要求进行桩位侧设，并对测量基线、水准点及桩位进行复核，保证桩基定位桩及施工区附近的水准点设置在不受桩基影响的地方。
3.3.2 将钢筋混凝土预制桩尖按测放的桩基点位准确的埋入地表以下30cm处。桩管垂直套入桩尖，桩管与桩尖的轴线重合，桩管内壁保持干净。
3.3.3 桩管沉入到设计标高，桩尖进入持力层，并要判断该深度或贯入度是否达到设计高程，符合要求后方可终止沉管
3.3.4 混合料搅拌按试验配合比进行配料，上料顺序为：先装碎石，再加水泥、粉煤灰和外加剂，最后加砂，使水泥、粉煤灰和外加剂夹在砂、石时间，不易飞扬和粘附在筒壁上，也易于搅拌均匀。
3.3.5 终止沉管后尽快灌注混凝土，桩管内注满混凝土后，先振动5～10s，再开始拔管，边振动边拔管，每拔0.5～1.0m，停拔5～10s，但保持振动，直到桩管全部拔出。
3.3.6 拔管速度要均匀，一般土层以1.2～1.5m/min，软土层以0.6～0.8m/min进行控制。
3.3.7 为了防止出现桩身缩颈和断桩，除控制拔管速度和高度外，还可采用短拔（0.3～0.5m）长振（15～20s）方法施工。
3.3.8 在拔管过程中，桩管内至少保持2m以上高度的混凝土，或管内混凝土高度不低于地面。
3.3.9 沉管拔出地面后，确认桩的质量符合要求后，用湿粘土封顶，然后移动钻机，进行下根桩施工。
3.3.10 为防止发生桩径被挤小或缩颈现象，打桩顺序一般采用隔排、隔桩跳打法施工。
4 CFG桩施工技术质量控制措施
为保证CFG桩复合地基的施工质量,应控制好以下几个问题：（1）施工前要进行成桩试验，如不能满足设计要求，应调整施工速率填料量等施工参数，重新试验或修改施工工艺设计。（2）桩基定位、管深检测。桩基定位后必须保持平整、稳固，确保施工中不发生倾斜、位移，在机架上设置沉管的标尺，以便中进行观测记录。（3）桩身垂直度控制。桩基就位后，用水平尺调整机座，并备以枕木垫于管下，使桩机前后高差小于2cm，横向高差小于10cm。正侧面用线垂校正桩管，桩管垂直度不超过1%的桩长值。（4）桩顶标高控制。用水准仪控制桩顶高程，在桩机上表明尺寸记号，必须在沉管和终止沉管时观测记录桩管的入土深度。另外，由于断桩和缩颈与地表隆起及桩顶的位移有直接联系，所以施工中还要对地表和已打桩顶位移的测量，并做记录。（5）缩颈和断桩。当桩布置密集且连续作业时,土体孔隙水压力和液化指数均急剧增大,抗剪强度降低,新桩对已打未成型的桩主要表现为挤压,严重时会产生缩颈和断桩现象,对于这种问题应充分了解地质情况,合理安排打桩顺序和间隔时间。缩颈和断桩多发生于地下水位附近,因此必要时要降低地下水位。（6）串孔。当打完一根桩后施工邻近桩时,已打桩发生桩顶下沉,造成的原因基本上为串孔,预防办法为施工时进行跳打,控制施工速度,减少叶片剪切作用对土体的扰动使土体发生液化抗剪强度降低。
5 结语
根据工程的复合地基静压结果数据看，CFG桩复合地基的应用，可最大限度的发挥该桩优点，使复合地基的承载力得到大幅度的提高，地基变形得以降低和控制。同时，由于CFG桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力，工程造价有所降低，因此经济效益和社会效益也非常显著。
参考文献
[1]殷亮张美渊.CFG桩符合地基的工程应用[J].陕西建筑，2009，6：55-57
[2]国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002
[3]行业标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002