浅谈CFG桩复合地基技术及CFG桩施工常见问题

浅谈CFG桩复合地基技术及CFG桩施工常见问题

作者：宋小红 韩随平

来源：《中国新技术新产品》2011年第09期

摘要：针对CFG桩复合地基在地基处理工程中的大量应用，浅谈CFG桩的基本知识和地基加固机理，分析了CGF桩在施工过程种常见的质量问题和预防措施。

关键词：CGF桩复合地基；CFG桩；褥垫层；质量问题；施工方法；预防措施 中图分类号：TV223 文献标识码：A 1前言

CFG桩复合地基处理技术是一种较为常用的软土地基处理措施，近年来在全国各地多层、高层、超高层建筑、工业厂房及公路工程地基处理中得以广泛使用。CFG桩复合地基，通过改变桩长、桩距、褥垫厚度和桩体配比，能使复合地基承载力幅度的提高有很大的可调性。它具有沉降变形小、施工简单、造价低、承载力提高幅度大、适用范围较广、社会和经济效益明显等特点。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，以期为广大施工技术人员提供一些有益的帮助。

2CFG桩复合地基基本知识及地基加固机理

CFG桩复合地基由CFG桩、桩间土构成，CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接。CFG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。CFG桩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，工程造价远低于桩基，且具有成桩速度快特点，一台设备10～15天大约可处理1000平米地基。

CFG桩复合地基加固机理为：利用褥垫层的流动性，在褥垫层受上部基础荷载作用时产生变形，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

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

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，同时也可提高土体的抗剪强度，并且可使CFG桩避免产生刺入破坏的可能。

CFG桩复合地基设计中，基础与桩和桩间土之间设置一定厚度散体粒状材料（通常为级配砂石）组成的褥垫层，是复合地基的一个核心技术。基础下是否设置褥垫层，对复合地基受力影响很大，直接影响复合地基的桩和桩间土强度的发挥，合理的设置褥垫层的厚度以及选用相应的材料，对提高复合地基承载力和减少沉降变形是非常有利的。若不设置褥垫层，复合地基承载特性与桩基础相似，桩间土承载能力难以发挥，不能成为复合地基。基础下设置褥垫层，桩间土载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降，即使桩端落在好土层上，也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上，使桩土共同承担荷载。散体粒状材料褥垫层一般为中砂、粗砂、级配砂石或碎石(最大粒径不大于30mm)等，褥垫层厚度宜取150-300mm，若褥垫层厚度过小，桩间土承载能力不能充分发挥，厚度过大，桩承担的荷载太小，复合地基中桩的设置又失去意义。褥垫层的具体作用如下:

（1）使桩、土共同承担竖向荷载

褥垫层设置后，能使桩体的顶部和桩端都有上下刺人变形条件，在给定荷载作用下，桩承担较多的荷载，随着时间增长，桩产生一定沉降，荷载逐渐向桩间土体转移，即使桩 端地基士很好，桩端变形小，但桩顶也有向褥垫层刺人条件，所以有了褥垫层能保证桩土 较好的共同承担外荷载; （2）减小基础的应力集中

当褥垫层厚度趋于零时，近似钢筋混凝土桩和承台的作用，这时承台基础要验算冲切承载力。加了褥垫层后起到扩散应力作用，同时桩顶和桩间土应力之比值显著降低，随着荷载增加应力比趋于一常数值。

（3）使基础底面压力分布更均匀

通过散体褥垫层的调整，随着荷载增加或变化，能使基底压力更均匀分布。 （4）抗水平力作用

类似地震作用的水平荷载，CFG桩复合地基主要是通过基础与褥垫层之间的摩擦力和基础侧面土压力承担，褥垫层又是散体结构，所以传递到桩体的水平力较小或为零，这就是桩体可不配筋的缘由。 3CGF桩成桩施工方法

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

CGF桩一般有三种成桩施工方法：⑴振动沉管灌注成桩，此施工方法适用于粉土、粘性土及素填土地基；⑵长螺旋钻孔灌注成桩，此施工方法适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土；⑶长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩，此施工方法适用于粘性土、粉土、砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地。 4CFG桩在施工中常见质量问题及预防措施

CGF桩在施工过程种常见的质量问题有：堵管、桩头空芯、桩端不饱满、缩颈或断桩以及基坑开挖时人为的产生断桩，下边针对以上可能遇到的问题及防范措施分析如下： 4.1 堵管

堵管是长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响CFG桩的施工效率，增加工人劳动强度，同时造成材料浪费。堵管的原因及预防措施：1）严格控制混合料配合比。当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时，混合料和易性不好，常发生堵管。因此，要注意混合料的配合比，尤其要注意将粉煤灰掺量控制在70～90 kg/m3的范围内，坍落度应控制在160～200 mm之间。2）施工操作不当。钻孔进入土层预定标高后，开始泵送混合料，管内空气从排气阀排出，待钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续时提钻。若提钻时间较晚，在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出，容易造成管路堵塞。3）冬期施工措施不当。冬期施工时，混合料输送管及弯头均需做防冻保护，防冻措施不力，常常造成输送管或弯头处混合料的冻结，造成堵管。冬施时，有时会采用加热水的办法提高混合料的出口温度，但要控制好水的温度，水温最好不要超过60 ℃，否则会造成混合料的早凝，产生堵管，影响混合料的强度。4）设备缺陷。弯头曲率半径不合理也能造成堵管，弯头与钻杆不能垂直连接，否则也会造成堵管。混合料输送管要定期清洗，管路内有混合料的结硬块也是造成管路堵塞的主要原因。 4.2 桩体空芯

桩体空芯主要是施工过程中，排气阀不能正常工作所致。钻机钻孔时，管内充满空气，泵送混合料时，排气阀将空气排出，若排气阀堵塞不能正常将管内空气排出，就会导致桩体存气，形成空芯。为避免桩体空芯，施工中应经常检查排气阀的工作状态，发现堵塞及时清洗。 4.3 桩端不饱满

主要是因为施工中为了方便阀门的打开，先提钻后泵料所致。这种情况可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下水浸入桩孔，影响CFG桩的桩端承载力。为杜绝这种情况，施工中成桩控制工和混凝土泵泵送工应密切配合，保证提钻和泵料的一致性。 4.4 缩颈或断桩

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

主要原因是由于灌装填料配比有误及搅拌时间不够；冬施混合料保温措施不当；拔管速度控制不好；开槽机桩顶处理不好。

预防措施：1）要严格按不同土层进行配料，搅拌时间要充分。2）做好成孔、搅拌、压灌、提钻各道工序的密切配合，提钻速度应与混凝土泵送量相匹配，严格掌握混凝土的输入量大于提钻产生的空孔体积，使混凝土面经常保持在钻头以上1m，以免在混凝土中形成充水的孔洞。3）控制拔管速度，一般1～1.2 m/min。每拔管1.5～2.0 m，留振20 s左右(根据地质情况掌握留振次数与时间或者不留振)。 4.5 基坑开挖时人为的产生断桩

主要原因是使用大型挖掘机开挖基坑， CFG桩桩间距较小，在用大型机械开挖时，由于操作的精确度低，易发生人为的断桩。为防止产生如此的断桩，最好人工开挖基坑，或者小型挖掘机和人工结合开挖基坑，使用小型挖掘机只开挖桩头上部20厘米到30厘米左右，剩余的人工开挖至设计标高。 参考文献

[1]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）

[2]吴春林，闫明礼，CFG桩复合地基的工程性质及应用，建筑技术，1991（17） [3]侯松岩，彭颖华，CFG桩复合地基在工程中的应用

作者简介：宋小红（1974，07-），女，毕业院校：河南城建学院，本科。