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CFG桩复合地基技术
关键词：CFG桩复合地基技术
1前言
CFG桩复合地基是近年来在碎石桩加固地基的基础上发展起来的一种地基处理技术。该技术在北京、天津、廊坊、石家庄、唐山、成都、南宁、深圳、德州、长春、哈尔滨、新疆等地多层、高层和超高层建筑、工业厂房地基处理工程中得以广泛使用，并取得良好的经济和社会效益。目前，已逐步应用到公路工程建设当中，并具有极好的应用前景。
本文就从CFG桩及其复合地基的基本知识、加固机理以及施工工艺技术、质量控制要点和常见问题处理几方面进行了较为系统的介绍，以期为广大公路设计和建设者们提供一些有益的帮助。
2CFG桩及其复合地基知识概述
2.1CFG桩
CFG（CementFlying-ashGravelpile）桩是在碎石桩桩体中掺加适量的粉煤灰、石屑或砂、水泥及特种添加剂加水拌合，用各种成桩机械制成的一种高粘结强度桩体的简称。就其功能原理来讲属于地基处理范畴,桩身可在全长范围内受力，和桩基相比，由于CFG桩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，工程造价一般为桩基的1/3～1/2。CFG桩施工速度很快，一台设备10～15天可处理1000平米地基。目前已应用于公路建设的软基处理、桥涵台背处理和结构物基底处理工程等项目中。
2.2CFG桩复合地基
CFG桩复合地基由CFG桩、桩间土及褥垫层三部分构成。其构造示意图如图1所示。
其加固机理总体来说就是：褥垫层受上部基础荷载作用产生变形后以一定的比例将荷载分摊给桩及桩间土，使二者共同受力。同时土体受到桩的挤密而提高承载力，而桩又由于周围土的侧应力的增加而改善了受力性能，二者共同工作，形成了一个复合地基的受力整体，共同承担上部传来的荷载。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，沉降变形减小，并同时提高了土体的抗剪强度，亦可使CFG桩避免产生刺入破坏的可能。

2.3CFG桩复合地基加固机理
2.3.1CFG桩加固机理
CFG桩加固地基的机理主要表现在桩体置换和桩间土挤密两方面：
1）桩体置换作用。水泥经水解和水化反应以及与粉煤灰的凝硬反应后生成稳定的结晶化合物，这些化合物填充了碎石和石屑的空隙，将这些骨料黏结在一起，因而提高了桩体的抗剪强度和变形模量，使CFG桩起到了桩体的作用，承担大部分上部荷载。
2）对桩间土挤密作用。CFG桩在处理砂性土、粉土和塑性指数较低的黏性土地基时，采用振动沉管等排土、挤密施工工艺，提高了桩间土的强度，并通过提高桩侧向应力增加了桩体侧壁摩阻力，使单桩承载力也提高了，从而提高复合地基承载力。
2.3.2设置褥垫层的基本原理
据有关试验资料表明，地基不设置褥垫层与设置一定厚度的褥垫层，其桩间土承担荷载的情况有明显区别。如图2、图3所示。
常用铺设一定厚度一定级配的砂石、碎石或粗砂、中砂形成厚度为10～30cm的褥垫层，使基础荷载向桩间土扩散，调整桩体和桩间土承担竖向荷载的比例，由此产生桩体与桩间土共同承担上部荷载的作用。因此，设置褥垫层的基本原理主要体现在保证桩与桩间土共同承担荷载和均匀地基应力，减小地基沉降变形两个方面。

3施工工艺技术
CFG桩施工工艺较简单，其施工主要是成桩机械和混凝土拌和设备。操作方便，施工进度较快，质量能够保证。但成桩设备不同，工艺流程也略有不同。
3.1.采用长螺旋钻孔灌注成桩工艺流程
桩位放点→搅拌混凝土→长螺旋钻机就位、成孔→压灌素混凝土→边提升钻杆边压灌素混凝土→成桩、桩体养护→检测→清桩间土及预留桩头→铺设褥垫层。
3.2采用振动沉管灌注成桩工艺流程
施工准备→桩尖的预制与埋设→桩机进场→桩机就位→沉管→混合料搅拌及投料→拔管→封顶→检测→清理桩间土及预留桩头→铺设褥垫层。
4CFG桩施工质量控制的要点
4.1深入了解地质情况，选用合理的成桩工艺，减少施工扰动
在施工过程中，成桩的施工工艺对CFG桩复合地基的质量至关重要，不合理的施工工艺将造成重大的质量问题，甚至导致质量事故，而要选择确定合理的施工工艺必须深入了解地质情况。同时，CFG桩复合地基区别于桩基的主要特点就是：充分考虑利用桩间土的承载力，所以施工中应减少扰动土而引起土的强度降低。CFG桩成桩工艺中，选用哪一类成桩机和什么型号，与土的性质具有密切关系，要视工程的具体情况而定。
所以，在施工准备阶段，应根据地质情况合理地选用施工机械。这是确保CFG桩复合地基施工质量的有效途径。
4.2采用正确的打桩顺序(以振动沉管机施工为例)
(1)在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小，当采用连打作业时，由于饱和软土的特性，新打桩将挤压已打桩，使已打桩被挤扁形成椭圆状或不规则形状，严重的产生缩颈和断