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CFG桩的应用论文
摘 要：介绍CFG桩的适用范围、加固机理、设计计算、施工工艺、指标检测等应用中的常见问题。
关键词：CFG桩；应用
CFG桩是英文Cement Fly-ash Gravel Pile的缩写，意为水泥粉煤灰碎石桩，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C15-C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作，故可根据复合地基性状和计算进行工程设计。CFG桩一般不用计算配筋，并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料，进一步降低了工程造价。
1 适用范围
CFG桩具有承载力提高幅度大，地基变形小等特点，并具有较大的适用范围。就基础形式而言，既可适用于条基、独立基础，也可适用于箱基、筏基；既有工业厂房，也有民用建筑。就土性而言，主要是在处理砂土、粉土、粘土、淤泥质土和自重固结已完成的素填土地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。
CFG桩不仅用于承载力较低的土层，对承载力较高但变形不能满足要求的地基，也可采用水泥粉煤灰碎石桩以减少地基变形。对于一般粘性土、粉土或砂土，桩端具有好的持力层，经CFG桩处理后可作为高层或超高层地基。对于可液化土层，可采用碎石桩和CFG桩多桩型复合地基，一般先施工碎石桩，然后在碎石桩中打沉管CFG桩，既可消除地基土的液化，也可获取很高的地基承载力。
2 加固机理
CFG桩中单桩承载力主要来自全桩长的摩阻力和桩端承载力，桩越长，桩的承载力越大，以置换率10%计，桩承担荷载占总荷载的40%～75%。地基承载力提高比较大，能达到处理前的4倍或更高。增加桩长可以有效减少变形，总的变形量比较少，主要适用于多层或高层地基。CFG桩不同于碎石桩，其桩身有一定的粘结强度。
3 设计与计算
CFG桩复合地基设计主要确定以下五个参数，分别是桩长、桩径、桩间距、褥垫层厚度及材料。设计时除应满足地基承载力和变形条件，还要考虑以下诸多因素并进行综合分析来确定设计参数。即设计时要明确地基处理是为了解决地基承载力问题、变形问题、还是液化问题，解决问题的目的不同，采用的工艺、设计方法、布桩形式均不同。CFG桩桩复合地基设计中设计参数确定如下：
3.1 桩长
CFG桩复合地基要求桩端落在好的土层上，这是CFG桩复合地基设计要求的一个重要原则。因此，桩长是CFG桩复合地基设计时首先要确定的参数，取决于建筑物对承载力和变形的要求、土质条件和设备能力等因素。设计应根据勘查报告分析各土层，确定桩端的持力层和桩长，并计算桩端承载力。
3.2 桩径
CFG桩桩径的确定取决于所采用的成桩设备。一般设计桩径为350～600mm。
3.3 桩间距
一般桩间距s=（3～5）d，桩间距的大小取决于设计要求的复合地基承载力和变形、土性、和施工机具。一般设计要求的承载力高时s取小值，但必须考虑施工时相邻桩的影响，就施工而言，希望采用较大的桩距和较大的桩长，因此s的大小应综合考虑。A.对挤密性好的土，如砂、粉土和松散的填土等，桩距可取较小值；B.对单双排布桩的条形基础和面积不大的独立基础等，桩距可取较小，反之，筏基和箱基以及多排布桩的条基或设备基础等，桩距应放大；C.地下水位高或地下水丰富的建筑场地，桩距也应适当。
3.4 桩体强度
原则上桩体配比按桩体强度控制，桩体试块抗压强度应满足下式要求fcu>3Ra/Ap
3.5 褥垫层厚度及材料
褥垫层一般取10～30cm为宜，当桩径或桩间距过大时，还可以适当加大褥垫层厚度。
CFG桩的适用范围很广。在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。
4 施工工艺
4.1 根据现场条件选用下列工艺
（1）长螺旋钻孔灌注成桩，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的桩土；（2）长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩，适用于粘性土、粉土、砂土，以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地；（3）振动沉管灌注成桩，适用于粉土、粘性土及素填土地基。
4.2 材料要求
（1）混凝土、混凝土外加剂和掺和料：缓凝剂、粉煤灰，均应符合相应标准，掺量应根据施工要求通过试验室确定；（2）严格按照配合比配制混合料；（3）长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工的坍落度宜为160～200mm，振动沉管灌注桩成桩施工的坍落度宜为30～50mm，振动沉管灌注成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm；（4）长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料；沉管灌注成桩施工拔管速度应按匀速控制，拔管速度应控制在1.2～1.5m/min左右，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度应适当放慢。
4.3 注意事项
（1）冬期施工时混合料入孔温度不得低于5℃，对桩头和桩间土应采取保温措施；（2）施工垂直度偏差不应大于1%；对满堂布桩基础，桩位偏差不应大于0.4倍桩径；对条形基础，桩位偏差不应大于0.25倍桩径，对单排布桩桩位偏差不应大于60mm。
5 效果检验
根据工程实际情况，CFG桩主要技术指标为：（1）桩径宜取350～600mm；（2）桩端持力层应选择承载力相对较高的地层；（3）桩间距宜取3～5倍桩径；（4）桩身混凝土强度满足设计要求，通常不小于C15；（5）褥垫层宜用中砂、粗砂、碎石或级配砂石等，不宜选用卵石，最大粒径不宜大于30mm。厚度150～300mm，夯填度不大于0.9。
以上参数根据实际地质条件、基础及结构类型、地基承载力和变形要求等条件或现场每台班或每日留取试块1～2组确定。
参考文献
[1] 建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）[S].
[2] 阎明礼，张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[M].中国水利水电出版社，2001.
[3] 徐至钧.水泥粉煤灰碎石桩复合地基[M].机械工业出版社，2004.
[4] 廖代广，孟新田.土木工程施工技术[M].武汉理工大学出版，2012.
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