CFG桩技术在地基处理中的应用

分类：机械论文发表 时间：2012-12-27 11:22 关注：(1)

　　摘要：介绍了CFG桩的特点及加固地基的作用机理，从桩长、桩径、桩间距、桩身强度等级、褥垫层厚度及材料等方面研究了CFG桩复合地基的设计要点，并阐述了其工程应用情况，指出CFG桩加固软弱地基具有良好的社会效益和经济效益。

　　关键词：CFG 桩，地基处理，褥垫层，施工工艺

　　一、引言

　　CFG桩(Cement Fly-ash Gravel pile)是水泥、粉煤灰、碎石和石屑或砂等混合料加水拌合形成高黏结强度桩，并由桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法。可以看成是一种刚性桩，其桩体强度在C10～C25之间。CFG桩复合地基充分利用天然地基的承载能力，一般不配钢筋，水泥用量也只有灌注桩的50%～60%，在地基和基础之间设置柔性垫层，使地基强度和变形模量较为均匀，对提高结构受力、结构抗震等级极为有利。其工程造价与预制桩相比可节约成本40% ，与灌注桩相比可节约成本25% ，具有极佳的社会效益和经济效益。

　　1 CFG桩加固地基的机理

　　CFG桩和桩土一起，通过褥垫层形成CFG复合地基，此褥垫层不是基础施工时素混凝土垫层，而是用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒径不宜大于30mm，褥垫层的厚度宜取150~300mm，当桩径大或桩距大时褥垫层厚度取高值，褥垫层的存在为桩向上刺入提供了条件，褥垫层减少了基底的应力集中现象。

　　桩顶上的垫层材料在受压的同时会挤向周围桩间土，以保证在任一荷载下桩和桩间土始终共同作用，这样就大幅度提高了地基的承载力。

　　2 CFG桩复合地基的设计

　　2.1 适用范围

　　CFG桩适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基，对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。

　　2.2桩长L

　　CFG桩要求桩端落在强度较高与压缩性较小的土层上，这是CFG桩设计的一个重要原则。根据岩土工程勘察报告揭露的土层情况，首先试确定CFG桩的桩长L。

　　2.3桩径d

　　桩径取决于所选用的施工设备，现在国内CFG桩多采用长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺，螺旋叶片直径多为400 mm～600 mm，以400 mm的居多。

　　2.4 桩间距S

　　在桩长、桩径确定后，首先需计算单桩承载力：

　　式中 ——桩的周长

　　——桩长范围内所划分的土层数

　　——桩周第 层土的侧阻力、桩端阻力特征值( )，可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007有关规定确定;

　　——第 层土的厚度( )

　　然后根据下式计算面积置换率：

　　式中 ——复合地基承载力特征值( )

　　——桩的截面积( )

　　——桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可取0.75~0.95，天然地基承载力高时取大值;

　　——处理后桩间土承载力特征值( )，宜按地区经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。

　　确定了面积置换率，即可以桩距，同时要综合考虑土性，施工工艺等，宜取3~5倍桩径。

　　2.5 桩体强度

　　桩体试块抗压强度平均值应满足下式：

　　式中 ——桩体混合料试块(边长150mm立方体)标准养护28d立方体抗压强度平均值( )。

　　3 工程应用实例

　　3.1 工程概况

　　某市某高档住宅小区一期工程4号楼，地上20层，地下2层，位于龙岗路路与海飞路之间。南侧距离路约13 m，东侧距离已建成的2号楼约13m。设计基础为CFG桩，施工工

　　艺采用螺旋钻管内泵压成桩工艺。

　　根据该场地岩土工程勘察报告，各层岩土特征如下：

　　①填土层厚：0.3m-3.2m;

　　②粉土层厚：1.8m～3.5m;

　　③粉质黏土加粉土层厚：1.2m～3.7m;

　　④粉土层厚：0.8m;

　　⑤ 粉砂层厚：1.5 m～1.8m;

　　⑥粉质黏土层厚：0.8m～3.0m;

　　⑦粉土层厚：1.5m～3.0m;

　　⑧ 粉砂层厚：2.0m;

　　⑨粉土层厚：1.0m～3.0m;

　　⑩ ⑩粉细砂层厚：8.0 m～8.5 m 。

　　地下水位埋深3.30m～3.80m，场地地下水对混凝上无腐蚀性，设计要求处理后的复合地基承载力特征值 。

　　3.2。CFG桩复合地基检测

　　为了检验复合地基加固效果，CFG桩施工完28d后对CFG桩和CFG复合地基进行检测，检测包括低应变对桩身质量的检测和单桩复合地基载荷试验检测(压板面积为1.2m×1.2m)。

　　检测数量与结果：静载荷试验桩测点数目为7个，单桩最小的复合地基的承载力标准值为340kPa，单桩最大的复合地基的承载力特征值为510kPa。低应变检测数量为73个，检测表明桩身强度在C15以上。从桩身完整性来看80%以上为I类桩，无Ⅱ类桩。同时楼体施工期间的沉降观测资料显示，主体结构到20层时最大沉降量为20 mm，且沉降比较均匀，局部倾斜度不超过0.001，完全满足设计要求。

　　4 结语

　　CFG桩是一种高粘结强度桩的复合地基，在承载过程中能有效地利用原土地基的承载力，而且它的施工工艺是一种半挤密性成桩法，能有效将原有土的承载力提高10%-20%。它采用长螺旋钻机成孔，混凝士输送泵压灌注成桩，具有施工无污染无噪声等优点，且有投资少造价低等经济优点。因此在现代高层建筑中，特别是城市内建筑中具有其他地基处理方法无可比拟的优势。

　　参考文献：

　　[1] GB 50007—2002，建筑地基基础设计规范[S].

　　[2] JGJ 79—2002，建筑地基技术处理规范[s].