CFG樁復合地基設計及施工

摘要：本文對CFG樁復合地基的設計、施工、質量控制、質量檢驗作了介紹。

關鍵詞：CFG樁復合地基；褥墊層；地基承載力

1 前言

CFG樁是英文Cement Fly-ash Gravel的縮寫，意為水泥粉煤灰碎石樁，是由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，用各種成樁機械制成的具有一定強度的可變強度樁，其強度等級在C15～C25之間變化，是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型，通過褥墊層可充分發揮樁間土的承載力，并可傳遞荷載到深層地基中去，形成樁土共同作用的復合地基。

2 CFG樁復合地基設計

2.1 樁徑、樁間距、處理范圍

CFG樁宜采用正三角形、正方形或矩形布樁，樁應選擇承載力和壓縮模量相對較高的土層作為持力層。

樁徑：長螺旋鉆中心壓灌、干成孔和振動沉管成樁宜為350mm～600mm；泥漿護壁鉆孔成樁宜為600mm～800mm；鋼筋混凝土預制樁宜為300mm～600mm。

樁間距：應根據基礎形式、設計要求的復合地基承載力和變形、土性及施工工藝確定。采用非擠土和部分擠土成樁工藝，樁間距宜為3～5倍樁徑；采用擠土成樁工藝和墻下條形基礎單排布樁的樁間距宜為3～6倍樁徑；樁長范圍內有飽和粉土、粉細砂、淤泥、淤泥質土層，采用長螺旋鉆中心壓灌成樁施工中可能發生竄孔時采用較大樁距。

處理范圍：可只在基礎范圍內布樁，并根據建筑物荷載分布、基礎形式和地基土性狀，合理確定布樁參數，對荷載水平不高的墻下條形基礎可采用墻下單排布樁。

2.2 樁體材料

樁體材料采用碎石、石屑或砂、粉煤灰、水泥加水配合而成。樁身水泥采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量不小于200kg/m3，優質粉煤灰（等級不低于Ⅲ級），摻量為70～90kg/m3，石屑率一般在0.3左右，碎石粗骨料應滿足級配要求，松散堆積密度大于1500kg/m3，碎石最大粒徑要求長螺旋鉆孔管內泵壓混合料法不大于25mm。混合料28天標準立方體無側限抗壓強度不小于15Mpa。

2.3 褥墊層

樁頂和基礎之間應設置褥墊層，褥墊層起到調整樁土應力比、減少基礎底面應力集中、保證樁土共同承擔荷載、充分發揮樁間土承載力的作用。

2.4 復合地基承載力特征值

復合地基承載力特征值應通過復合地基靜載荷實驗或采用增強體靜載荷實驗結果和周邊土的承載力特征值結合經驗確定，初步設計時，可按下列公式估算：

fspk=λm（Ra/Ap）+β（1-m）fsk

Ra =up∑qsilpi+apqpAp

fspk：復合地基承載力特征值（kPa）

fsk：樁間土地基承載力特征值（kPa）

Ra：單樁承載力特征值（kPa）

m：面積置換率

Ap：樁的截面積（m2）

up：樁的周長（m）

qsi：第i層土的側阻力特征值（kPa）

qp：端阻力特征值（kPa）

lpi：樁長范圍內第i層土的厚度（m）

其中單樁承載力發揮系數λ和樁間土承載力發揮系數β應根據地區經驗取值，無經驗時λ可取0.8～0.9，β可取0.9～1.0；樁端阻力發揮系數ap可取1.0。

2.5 地基變形

復合地基變形計算值不應大于地基變形允許值，地基變性特征可分為沉降量、沉降差、傾斜、局部傾斜；對于砌體結構應有局部傾斜值控制；對于框架結構應由相鄰柱基的沉降差控制；對于多層建筑和高層應由傾斜值控制；必要時尚應控制平均沉降量。計算地基變形時，地基內的應力分布，可采用各項同性勻質線性變形體理論。

3 CFG樁復合地基施工

3.1 施工工藝

CFG樁可選用以下工藝：長螺旋鉆孔灌注樁，適合地下水位以上的黏性土、粉土、素填土、中等密實以上的砂土；長螺旋鉆中心灌注成樁，適用于黏性土、粉土、砂土和素填土地基，對噪音或泥漿污染要求嚴格的場地可優先選用；振動沉管灌注樁，適用于黏性土、粉土、素填土地基；泥漿護壁成孔灌注樁，適用于地下水位以下的黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及風化巖層地基。

3.2 施工準備

施工前應對CFG樁復合地基處理范圍內的地下管線及上跨高壓電線進行調查、核實和遷改，對沒有遷改而施工中有可能對其造成影響的地下管線，需注意加強施工防護。施工前應進行室內配比試驗及現場成樁實驗，數量不得少于2根，以檢驗設備、工藝是否適宜，確定選用的技術參數是否滿足設計要求。

3.3 施工步驟

施工前，應按設計要求在實驗室進行配合比實驗，施工時按配合比配置混合料，長螺旋鉆中心壓灌成樁施工塌落度宜為160mm～200mm，振動沉管灌注成樁施工塌落度宜為30mm～50mm。采用長螺旋鉆孔灌注成樁施工順序為：鉆機就位→鉆進至設計深度→停鉆→泵送混合料均勻拔管至樁頂→鉆機移位；振動沉管灌注成樁施工順序為：樁機就位（將樁管對準樁位中心，樁尖活瓣合攏，放松卷揚機鋼繩，利用振動機及樁管自重，把樁尖壓入土中）→沉管→上料→拔管。成樁過程中應抽樣做混合料試塊，每臺機械每臺班不少于一組。

3.4 施工注意事項

CFG樁必須安排提前施工，CFG樁施工后28天內不得有任何重型施工機械在上面行走。按要求埋設地面沉降設備并進行觀測，觀測結果應納入竣工文件。CFG樁鉆芯棄土必須運至附近棄土場集中堆放，避免隨挖隨棄，污染環境及危機鐵路主體工程安全。褥墊層鋪設宜采用靜力壓實法，當基礎底面樁間土的含水量較小時，也可采用動力夯實法。

4 CFG樁復合地基質量控制

CFG樁復合地基主要為混合料離析、縮頸、斷樁、塌孔等引起的質量缺陷，為消除以上缺陷，首先要根據地層情況、場地條件等選取合適的樁型。長螺旋鉆孔管內泵壓混合料成樁施工在鉆至設計深度后，應準確掌握提拔鉆桿時間，混合料泵送量與拔管速度相配合，遇到飽和砂土和粉土層，不得停泵待料。振動沉管施工應控制拔管速度，拔管速度過快容易造成縮頸、斷樁或樁孔偏小。

施工中樁位偏差不大于50mm，樁體有效直徑不得小于設計樁徑，樁身垂直允許偏差不大于1%。施工樁頂標高應高出設計標高不小于0.5m，當施工作業面高出樁頂設計標高較大時，宜增加混合料灌注量。冬期施工時，混合料入孔溫度不得低于5℃，對樁頭和樁間土應采取保溫措施。清土和截樁時，應采用小型機械或人工剔除等措施，不得造成樁頂標高以下樁身斷裂和樁間土擾動。

5 CFG樁復合地基質量檢驗

CFG樁質量檢驗內容應包括樁身完整性、均勻性、樁身強度、單樁或復合地基承載力等。成樁7天內，可采用低應變檢查樁身完整性，檢驗數量為施工總樁數的10‰，且不得少于3根。成樁28天后應在樁體中心處、樁長范圍內垂直鉆孔取芯，觀察樁體完整性、均勻性，在樁身上、中、下取不同深度的不少于3個試樣做抗壓強度試驗，檢查數量為施工總樁數的2%，且不得少于3根。CFG樁處理后的承載力宜在成樁28天后進行，應采用單樁或復合地基載荷試驗，檢驗數量為施工總樁數的2‰，且不得少于3根。

6 結束語

CFG樁復合地基具有承載力提高幅度大、地基變形小及適用范圍大等特點。復合地基承載力與原地基承載力相比，可提高2～5倍。施工簡便，工期短，CFG樁施工方法一般為長螺旋鉆成孔泵送砼法，施工時，沒有鋼筋籠制作等工序，成孔成樁一次完成減少了成樁時間，加快了施工速度。CFG樁與其他樁基相比，由于CFG樁樁體材料可以摻入工業廢料粉煤灰、不配筋以及充分發揮樁間土的承載能力，工程造價一般為樁基的1/3～1/2，經濟效益和社會效益非常顯著。CFG樁作為一種成熟的地基處理工藝已大量應用于我國鐵路、公路、港口、房屋建筑等多個領域。

參考文獻：

[1]《建筑地基處理技術規范》（JPJ 79-2012）.

[2]《鐵路工程地基處理技術規程》（TB 10106-2010）