在现代化城市建设中，由于土地资源紧缺，发展高层建筑势在必行，地基处理作为高层建筑施工的第一道工序起着至关重要的作用。复合地基由于其充分利用桩间土和桩共同作用的特有优势和相对低廉的工程造价得到了越来越广泛的应用。

 

　　一、CFG复合地基的特性

 

　　CFG桩复合地基由桩体、桩间土和褥垫层三部分组成。CFG桩是一种低强度混凝土桩，可充分利用桩间土的承载力，共同作用，并可传递荷载到深层地基中去。通过在基础和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层，保证桩、土共同承担荷载，使桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。CFG桩复合地基，通过改变桩长、桩距、褥垫层厚度和桩体配比，能使复合地基承载力幅度的提高有很大的可调性。

 

　　CFG桩复合地基对原土地基承载力提高幅度在250%～300%（实际工程中，承载力特征值已达到600kpa），尤其对软土地基承载力提高更明显；沉降量小，变形稳定快，如将CFG桩落在较硬的土层上，可较严格地控制地基沉降量（在10mm以内）；工艺性好，由于大量采用粉煤灰，桩体材料且有良好的流动性和和易性，灌注方便，易于控制施工质量；可节约大量水泥、钢材，利用工业废料，消耗大量粉煤灰，降低工程费用。

 

　　由于可以按设计要求确定桩身强度等级，CFG桩能充分发挥桩的侧阻力、侧端阻力，在复合地基系列中，它的置换加固效果最好。承载力提高幅度大，实际工程中，承载力特征值已达到600kpa；复合模量高，地基沉降变形量小，北京地区20～30层的高层住宅楼，其绝对沉降量可控制在60～80mm以内。

 

　　CFG桩适用范围：适于多层和高层建筑地基，如砂土、粉土、松散填土、粉质粘土、粘土、淤泥质粘土等的处理。随着CFG桩技术的不断发展，现在在沿海高速公路上应用也越来越多。根据工程地质条件，CFG桩一般采用长螺旋钻钻孔、管内泵压灌注成桩工艺和振动沉管灌注成桩工艺。本文仅介绍长螺旋钻钻孔、管内泵压灌注成桩工艺。

 

　　二、主要技术规定

 

　　1、桩径：CFG桩可只在基础范围内布置，桩径宜取350～600mm。

 

　　2、桩长：CFG桩应选择承载力相对较高的土层作为桩端持力层。

 

　　3、桩间距：按设计要求的复合地基承载力、土性、施工工艺等确定，宜取3～5倍桩径。

 

　　4、褥垫层：厚度150～300mm，当桩径大或桩距大时，褥垫层厚度宜取高值。材料宜用中砂、粗砂、碎石或级配砂石等，不宜选用卵石，最大粒径不宜大于30mm。夯填度≤0.9。

 

　　三、工艺流程

 

　　施工准备→测放桩位→试桩施工→桩顺序施工→清槽→检测→褥垫层施工→下部工序施工。

 

　　1、施工准备

 

　　1）人员

 

　　施工队伍应具备专业资质。

 

　　2）材料准备

 

　　碎石：粒径20～50mm，松散密度1.39t/m3，杂质含量小于5%。

 

　　石屑：粒径2.5～10mm，松散密度1.47t/m3，杂质含量小于5%。

 

　　粉煤灰：用Ⅲ级粉煤灰。

 

　　水泥：用强度等级不低于32.5普通硅酸盐水泥，新鲜无结块。

 

　　3）机具设备

 

　　长螺旋钻机、砼泵

 

　　2、测放桩位

 

　　根据施工图纸测放桩位，并用白灰点标识。

 

　　3、为检验CFG桩施工工艺、机械性能及质量控制，核对地质资料，在工程桩施工前，应先做不少于2根试验桩，并在竖向全长钻芯样，检查桩身混凝土密实度、强度和桩身垂直度，根据发现的问题，修订施工工艺。

 

　　4、长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩

 

　　1）钻机就位。钻机根据撒定的白灰点就位，就位后校正好钻杆的位置和垂直度，垂直度的容许偏差不大于1%。

 

　　2）混合料搅拌。按设计配比配制混合料，混合料坍落度宜为160mm～200mm。

 

　　3）钻进成孔。钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动电机，将钻杆旋转下沉至设计标高，关闭电机，清理钻孔周围土。成孔时应先慢后快，这样能避免钻杆摇晃，也能及时检查并纠正钻杆偏位的差值。

 

　　4）灌注及拔管。CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，严禁先拔管后泵料。成桩的提拔速度宜控制在2m/min～3m/min，成桩过程宜连续进行，应避免供料出现问题导致停机待料。

 

　　5）移机。移机前对下一根桩的桩位进行清理辨识，确保桩位的准确性。必要时，移机后清洗钻杆和钻头。

 

　　5、清槽

 

　　1）第一步清土在罐压桩施工完毕后立即将多余混合材料铲除。

 

　　2）第二步在成桩后5天左右剔桩，避免因桩身强度较大时剔桩困难。

 

　　3）清土采用小型机械设备配合人工开挖、运输，清槽时不得损坏桩头、扰动地基土。

 

　　4）清土预留至少20cm人工清除，找平，

 

　　5）清槽后人工截桩，采用3根钢钎间隔120°，沿径向楔入桩体，直至上部桩体断开，桩顶采用小钎修平。

 

　　6、检测

 

　　1）施工前应与搅拌站核对水泥、粉煤灰、砂及碎石等原材料的质量。

 

　　2）施工中应检查配合比、塌落度、提拔钻杆速度、成孔深度、混合料灌入量、留置试块。

 

　　3）施工结束后应对桩顶标高、桩位、桩体质量、复合地基承载力以及褥垫层的质量进行检查。

 

　　7、褥垫层

 

　　1）复合地基施工、检测合格后，方可进行褥垫层施工；

 

　　2）虚铺后多采用静力压实，当桩间土含水量不大时亦可夯填。褥垫层材料使用5-32mm碎石或级配砂石；褥垫层虚铺22—24cm，采用平板振动仪振密，平板振动仪功率大于1500KW，压振3—5遍，控制振速，振实后的厚度与虚铺厚度之比小于O.90，干密度不做要求。褥垫层的宽度应比基础宽度大，其宽出的部分不宜小于褥垫层的厚度。

 

　　四、CFG桩成桩常见施工质量问题控制措施

 

　　（1）堵管。

 

　　1）混合料配合比不合理。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70kg/m3～90kg/m3的范围内，坍落度应控制在160mm～200mm之间。

 

　　2）混合料搅拌质量有缺陷。在CFG桩施工中，混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头最后到达钻杆芯管内。混合料在管线内借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线。坍落度太大的混合料，易产生泌水、离析，泵压作用下，骨料与砂浆分离，摩擦力加剧，导致堵管。坍落度太小，混合料在输送管路内流动性差，也容易造成堵管。

 

　　3）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。

 

　　4）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。

 

　　5）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，否则管路内有混合料的结硬块，还会造成管路的堵塞。

 

　　（2）串孔

 

　　1）采取隔桩、隔排跳打方法。

 

　　2）设计人员根据工程实际情况，采用桩距较大的设计方案，避免打

 

　　桩的剪切扰动。

 

　　3）减少在窜孔区域的打桩推进排数，减少对已打桩扰动能量的积累。

 

　　4）合理提高钻头钻进速度。

 

　　（3）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。

 

　　（4）桩端不饱满。这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，施工中前、后台工人应密切配合，保证提钻和泵料的一致性。

 

　　五、CFG桩复合地基在施工中的质量控制

 

　　1、严格桩位确定，保证钻杆垂直度。

 

　　2、严格控制拔管速率。拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩项浮浆过多，桩身强度不足和形成混和料离析现象，导致桩身强度不足。故施工时，应严格控制拔管速率。

 

　　3、施工中应检查桩身混合料的配合比，控制好混合料的坍落度。大量工程实践表明，混合料坍落度过大，会形成桩顶浮浆过多，桩体强度也会降低。

 

　　4、设置保护桩长。使桩在加料时，为设计桩长和保护桩长的长度之和，将沉管拔出后，用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3～5s，提高桩顶混合料密实度。上部用土封项，增大混合料表面的高度即增加了自重压力，可提高混合料抵抗周围土挤压的能力，避免新打桩振动导致已打桩受振动挤压，混合料上涌使桩径缩小。

 

　　5、拔管过程避免反插。在拔管过程中若出现反插，由于桩管垂直度的偏差，容易使土与桩体材料混合，导致桩身掺土影响桩身质量，应避免反插。施工中应检查提拔杆速度，混合料灌入量等情况。

 

　　6、加强施工过程中的监测。

 

　　1）施工场地标高观测。施工前要测量场地的标高，并注意测点应有足够的数量和代表性。打桩过程中则要随时测量地面是否发生降起。因为断桩常和地表隆起相联系。

 

　　2）已打桩桩顶标高的观测。施工过程中注意已打桩桩顶标高的变化，尤其要注意观测桩距最小部位的桩。因为在打新桩时，量测已打桩桩顶的上升量，可估算桩径缩小的数值，以判断是否产生缩径。

 

　　3）对有怀疑的桩的处理。对桩顶上升量较大或怀疑发生质量问题的桩应开挖查看，并做出必要的处理。

 

　　参考文献：

 

　　[1]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002

 

　　[2]《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001

 

　　[3]《建筑施工手册》，北京：中国建筑工业出版社，2003

 

　　[4]《建筑工程施工质量检查与验收手册》，北京：中国建筑工业出版社，2002

 

　　[5]《建筑业10项新技术（2005）应用指南》，北京：中国建筑工业出版社，2005