陶吉东

【摘 要】文章简要分析了CFG桩的基本机理，并结合工程实例，对CFG桩的施工工艺及其质量控制进行了探讨，以供参考。

【关键词】CFG桩；地基；施工

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。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了桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形减小，再加上CFG桩不配筋，桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料，大大降低了工程造价，而得到迅速的推广和应用，目前已成为应用较为普遍的地基处理技术。

1.CFG桩基本机理

CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑和砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基，如图1所示。CFG桩复合地基的加固机理是当基础承受垂直荷载时，桩和桩间土都要发生沉降变形。桩的变形模量远比土的变形模量大所以桩比土的变形小，由于基础下面设置了一定厚度的褥垫层，桩可以向上刺入，伴随这一变化过程，垫层中垫层材料不断调整补充到桩间土上，以保证在任一荷载下桩和桩间土始终参与工作。同时土由于桩的挤密作用而提高了承载力，而桩又由于其周围土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，共同承担上部基础传来的荷载。CFG桩复合地基受力性能亦刚亦柔。对桩而言，是介于刚性桩与柔性桩之问的桩型。在外载作用下，大部分荷载由桩承受，桩周摩阻力得到充分发挥，端阻力随着荷载作用的时间及桩侧阻力发挥的程度而逐渐增高。同时桩顶褥垫层则发挥调节作用，使桩间土与桩身进入共同工作状态，逐渐形成复合地基。

图1 CFG桩复合地基示意图

2.实例应用

2.1工程概况

某高层住宅楼工程项目由1号、2号、3号楼、裙房及地下车库构成。1号、3号楼均为地下2层地上22层，2号楼为地下2层地上10层，基础埋深1号、3号楼为-8m，2号楼为-5m。1号～3号楼南侧为地下车库，车库基础埋深-13m。

2.2地基加固方案选择确定

地基处理方法的选择是由建筑物的基础形式、尺寸、深度、天然下卧土的物理力学性质、地下水及要求加固后的承载力提高值和变形量控制等因素决定。根据本工程基础埋深、地质情况，经对多种加固方案的经济、技术及工期对比，确定采用高强度小直径CFG桩复合地基。

2.3施工准备

（1）机械的选用：桩机选用，需选择功率较大的，至少在90KW以上，保证下钻能力，需优先选择履带式打桩机，保证雨期施工地泵需优先考虑采用柴油机的，降低施工用电，保证桩机使用临水临电保证，1台桩机需考虑200KW最大施工用电，地泵需考虑冲水洗泵。

（2）材料准备：所需材料需检测试验，选定合格的原材料产地或供应方后，可进行混合料的配合比试验。

（3）技术准备：施工技术人员熟悉图纸，现场勘查，了解场地及周围情况，编写施工组织设计，测设控制点，并对施工人员进行培训，对班组进行施工前技术交底。

2.4测量放线

场地平整后，根据业主提供的控制点，结合设计施工图纸给定的尺寸进行放样。①测定各轴线控制点：依据主控制点，用全站仪和钢尺，运用导线控制法进行测定。②测定桩位点：按照复验合格后的各轴线控制点进行桩位放样，具体放样时采用双控法，保证桩位定位误差≤10mm。③桩位放完后，及时报监理复核，绘制测量放线单，交监理签证。

2.5试桩

CFG桩试桩施工，进行成桩工艺试验，以复核地质资料以及设备、工艺，施打顺序是否适宜，确定混合料配合比、坍落度、混凝土搅拌时间、拔管速度、每延米混合料用量等各项工艺参数，通过对试桩试件28d抗压强度平均值、复合地基承载力、单桩竖向承载力的检测，如达到设计要求，并将试桩总结报监理单位确认后，方可进行CFG桩施工。

2.6桩定位放样

CFG桩施工前应将场地开挖至-5.60m处，并且应当压实、平整。依据施工平面图、规划控制点复核测量基线、水准点及桩位、CFG桩的轴线定位点。轴线控制点埋设标志。控制建筑物总体尺寸的轴线引出木桩用混凝土固定80cm深。对桩位先用圆钢钎打孔深度不小于300mm、孔中灌入石灰粉末，后插入竹签作为桩定位标志。主轴线控制网允许偏差小于20mm，桩位偏差不得大于60mm。

2.7钻进成孔

钻机就位及调试完毕后，即可进行正式钻进。启动主电动机，以I、II、III三档逐级加速的顺序进行钻进。在钻进过程中应严格控制钻机的垂直度。钻进的深度，应根据设计桩长（即桩底标高）进行确定，当桩尖到达钻孔深度位置时，在动力头底面停留位置处于钻机塔身相应位置作醒目标记，作为施工时控制桩长的依据。

2.8泵送混凝土成桩

为确保混凝土的质量，本工程CFG桩采用C20商品混凝土混凝土，其塌落度控制在18cm～20cm之间，以确保混凝土具有良好的流动性。当成孔至设计标高后，开始泵送混凝土，当钻杆芯管充满混凝土后，方可开始提钻，严禁先提管后泵料，其钻具提升速度应达到相同时间内的泵送混凝土量略大于钻具提升量，一般宜控制在2m/min～3.5m/min，以防缩径。成桩过程应连续进行，应避免后台供料不足、停机待料现象。钻具提升距孔口0.5m时，停止泵送混凝土。利用管内存留混凝土灌满桩顶后，按上述步骤及要求进行下一根桩的施工。

2.9清桩间土、凿桩头和褥垫层铺设

CFG桩施工完毕2天后，人工将桩身保护桩头挖出；采用小型的专用挖掘机清运弃土，挖掘机进入处理范围后禁止在打桩工作面行走，挖掘机不得一次性开挖到设计标高，预留10cm由人工进行清槽；测出桩顶标高位置，在同一水平面按同一角度对称放置2个或4个钢钎，用大锤同时击打，将桩头截断；桩头截断后，用钢钎、手锤将桩顶从四周向中间修平至桩顶设计标高（桩顶标高容许偏差0～+20mm）；褥垫层材料选用碎石，粒径8～20mm，虚铺22cm后，然后用平板振动器压密至20cm，保证夯填度不大于0.9。

2.10 CFG桩复合地基检测

当本工程CFG桩施工完毕后，由具有检测资质的单位对每栋楼进行了复合地基静载荷试验检测和低应变桩身质量检测。根据规范要求，每栋楼由监理随机挑选了3根桩进行复合地基静载荷试验，试验结果表明，本工程CFG桩复合地基承载力满足设计要求。每栋楼低应变检测各抽查了10%，1号楼抽查了51根桩，I类桩48根，II类桩3根；2号楼抽查了74根桩，I类桩69根，II类桩5根；3号楼抽查了5l根桩，I类桩47根，II类桩4根。三栋楼均没有发现III类、Ⅳ类桩，桩身质量满足设计要求。

3.施工中常见质量缺陷及控制措施

3.1导管堵塞

（1）原因分析：由于混凝土配比或塌落度不符合要求、导管过于弯折或者前后台配合不够紧密。

（2）控制措施：①保证骨料的粒径、混凝土的配合比，粉煤灰掺入量宜控制在60～80kg/m3，塌落度符合要求，应控制在16～20cm。②灌注管路避免过大变径和弯折，每次拆卸导管都必须清洗干净。③加强施工管理，保证前后台配合紧密，及时发现和解决问题。

3.2桩头空芯

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，若排气阎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。为避免桩头空芯，施工中应经常检查排气阀的工作状态，发现堵塞及时清洗。

3.3断桩、夹层

（1）原因分析：由于提钻太快泵送混凝土跟不上提钻速度或者是相邻桩太近串孔造成。

（2）控制措施：①保持混凝土灌注的连续性，可以采取加大混凝土泵量等措施。②严格控制提速，确保中心钻杆内有0.1m以上的混凝土，如灌注过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混凝土的初凝时间时，应重新成孔灌桩；若遇土洞时应连续灌注，直至桩身混凝土不再下沉。

3.4串孔

因地层较松软，设计桩距较近，及采取的泵压不当，可能造成串孔。若实际发生，应在串孔处多灌注混凝土，保证桩身的完整性。发生串孔的原因主要有以下几种，应区别对待：①当设计桩距较近时，应采取跳打或隔排跳打，待前一根桩混凝土凝固时再补打第二遍。②采取的泵压较大，使冲压进的混凝土在孔中产生较大的挤压力，使孔壁坍塌，出现串孔，应根据地质地层情况，采取适宜的设备及压力。③提升速度过慢，与泵量不匹配，应根据所选择的混凝土输送泵选择适宜的提升速度。

总之，在CFG桩复合地基施工中只有认真研究地质情况，选择适宜的设备，确定合理的施工工艺及施工方法，操作时认真慎重，确保施工安全，才能确保CFG桩成桩质量。

【参考文献】

[1]李良豹.CFG桩在建筑地基处理施工中的应用探讨[J].科技与企业，2012，（11）.

[2]雷呈军.浅谈CFG桩施工工艺及其质量控制[J].建材与装饰：中旬，2012，（2）.