CFG樁對于不同地質(zhì)情況的設計研究

【摘 要】CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）是由水泥、煤粉灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結強度樁，由樁、樁間土和褥墊層一起構成的復合地基，目前大量用于工業(yè)項目及高層、超高層建筑地基的加固。本文主要對CFG樁的基本原理以及不同地質(zhì)情況對CFG樁的設計進行了相關研究，進而為以后的CFG樁選用提供了參考性的建議。

【關鍵詞】CFG樁；復合地基；地質(zhì)情況

近年來，隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，工程建設也在飛速發(fā)展，隨之而來的工程建設中的地基處理手段也趨于多樣化，CFG樁復合地基因造價低、施工速度快而已廣泛應用于工業(yè)與民用建筑的地基處理，尤其在華北應用較多。CFG樁復合地基不但用于地基承載力較低的地基處理，當?shù)鼗休d力較高時，為減小沉降量，亦可采用CFG樁進行處理。

在CFG樁頂設計標高與基礎墊層間設置褥墊層，通過褥墊層的設置，充分發(fā)揮樁間土的承載力。褥墊層頂面和底面超出基礎的寬度均不應小于褥墊層厚度及200mm。

CFG樁已成為應用非常普遍的地基處理技術，對CFG樁在不同地質(zhì)情況的適用性研究成為一大熱題。

1. CFG樁復合地基基本原理

CFG是Cement Fly-ash Gravel的縮寫，CFG樁即水泥粉煤灰碎石樁。經(jīng)歷了二十年的工程實踐，其施工工藝、設計理論及樁身材料都取得了長足的發(fā)展?！癈FG”樁已演變?yōu)榈蛷姸龋–5～C25）樁的通稱，其材料不一定就是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑構成，目前應用的有水泥砂石樁、二灰混凝土樁，最常用的是素混凝土樁。水泥砂石樁材料由水泥、碎石和砂構成，二灰砼樁材料由水泥、粉煤灰、石灰、碎石和砂構成。

復合地基設計中，基礎與樁和樁間土之間設置一定厚度散體粒狀材料組成的褥墊層，是復合地基的一個核心技術。基礎下是否設置褥墊層，對復合地基受力影響很大。若不設置褥墊層，復合地基承載特性與樁基礎相似，樁間土承載能力難以發(fā)揮，不能成為復合地基?；A下設置褥墊層，樁間土載力的發(fā)揮就不單純依賴于樁的沉降，即使樁端落在好土層上，也能保證荷載通過褥墊層作用到樁間土上，使樁土共同承擔荷載。

2. 地質(zhì)情況對CFG樁的影響

2.1 復合地基的檢測試驗

在工程復合地基完成相應部位的施工后，根據(jù)規(guī)范要求要對施工結果進行必要的檢測，采用單樁復合地基載荷試驗和低應變動力測試相結合的綜合評定試驗方案。采用低應變動測檢測樁身的完整性，抽檢數(shù)量不少于總樁數(shù)的10%；采用靜載試驗檢測單樁復合地基承載力和單樁抗壓承載力，兩種檢測的總數(shù)量不少于總樁數(shù)的1%，復合地基檢測不少于3點。

以某項目高爐本體為例根據(jù)檢測報告對復合地基檢測結果進行分析：靜載荷試驗隨機抽取了5處樁，檢測結果均為合格。低應變動測隨機抽取了44根樁進行了低應變動測樁試驗，其中包括靜載荷試驗的5根樁。動測試驗結果如下：231號樁在14.5 m左右有一定程度的縮徑；其余4根樁樁身完整，質(zhì)量良好。從231號樁動測結果看，它的樁底反射不明顯，且反射時間相對較長，這說明樁底存在不實的結構。下面對復合地基和231號樁試件樁樁身質(zhì)量問題進行分析。

2.2 對施工過程的原因分析

低應變動測試驗中發(fā)現(xiàn)存在質(zhì)量問題的231號樁和其余4根試件樁是從基槽四角和中央五個方位各選一根樁組成的試件組，它們之間的施工條件基本相同，如：施工工藝、施工機械、施工人員等。此外，他們彼此之間存在一定的距離，這說明它們之間可能存在地質(zhì)水文特征的區(qū)別。

為了弄清產(chǎn)生樁身質(zhì)量問題的原因是偶然性現(xiàn)象還是具有區(qū)域性的特征，231號樁附近一遠一近又分別選取了2根樁，進行單樁靜載荷試驗和低應變動測樁試驗的綜合鑒定。靜載荷試驗結果表明：231號樁附近的2根樁單樁承載力均能滿足設計要求。動測樁結果表明：遠處樁的樁身完整性很好，樁底反射明顯，樁底較實；而近處樁動測試驗結果類似231號樁的動測試驗結果。根據(jù)水文地質(zhì)情況的分析，粘質(zhì)粉土以及砂質(zhì)粉土，中砂層及局部夾砂質(zhì)粉土屬于透水性好的土層且處于飽和狀態(tài)，極易產(chǎn)生水頭較高的局部特征，在壓灌過程中造成鉆頭閥門打不開或打開的壓力不足，形成斷樁或縮徑。

2.3 水頭壓力下產(chǎn)生樁身質(zhì)量問題的修正建議

（1）當樁端在透水性好、水頭高的砂土或卵石層中時，閥門外側壓力大于閥門內(nèi)側壓力時，閥門會發(fā)生打不開的情況。修正建議：增加泵送壓力或調(diào)整樁端下料高度、角度等，在這樣的情況下完成壓灌泵后，應對樁體進行必要的質(zhì)量記錄，結合現(xiàn)場的情況對樁身質(zhì)量進行初步判斷，如記錄：壓灌砼的壓力表數(shù)值突然變大或砼不下料等情況，在施工任務完成后重點對此樁位進行地基檢測試驗。

（2）當樁端在透水性好、水頭高的砂土或卵石層中時，存在壓灌后的砼樁身受到水頭壓力的影響，施工質(zhì)量存在問題。修正建議：施工任務完成后應對施工過程中存在不良記錄和質(zhì)量隱患的樁位重點進行地基檢測試驗，對不合格的樁位及時 進行設計修正，補樁或者采取其他必要措施。

3. CFG樁造價控制及處理結果對比

3.1設計階段

設計階段首先要考慮滿足整體地基承載力，其次考慮特殊部位的地基承載力。以免整體打樁完成后，因承載力不足而補樁；另外，在滿足承載力要求的前提下，基坑斜面上盡量少布樁，以減少后期斜面鑿樁頭的施工難度。

3.2 施工階段

在施工準備階段，鉆機選型要充分考慮施工場地情況。避免鉆機體積過于龐大而現(xiàn)場場地狹小，上下基坑和鉆孔移位時行動困難，從而延誤工期。其次，需合理安排鉆孔行走路線，合理布置配套設備。防止漏樁和減少不必要的管線敷設，從而節(jié)約成本。鉆出的土方要及時清運出基坑。余土如果不及時清運有時候會影響到鉆孔的定位精度，造成樁位偏移，更為嚴重的會需要補樁使得成本加大。

3.3 處理結果對比

與散體樁、柔性樁比，CFG樁增強體的強度高、剛度大，可全長利用樁側阻力，將荷載傳到較深的土層，可以承擔更多的荷載，因此承載力提高幅度較大。

CFG樁的樁土應力比可達20～40，而碎石樁為2.0～4.0，水泥攪拌樁為5～8，旋噴樁為5～20，灰土樁為9～15，散體材料樁的地基承載力提高幅度約為30%～50%，由此可見CFG樁比其他增強體剛度要大得多，也就意味著增強體承擔的荷載更多。水泥土樁、灰土樁的地基承載力提高幅度約為50%～100%，而CFG樁的地基承載力提高幅度可達100%～300%。

4. 其他

CFG樁復合地基適用于處理粘性土、粉土、砂土等，淤泥質(zhì)粘土亦有成功的先例。當場地內(nèi)局部地區(qū)存在透水性好的土層且處于飽和狀態(tài)時，極易產(chǎn)生水頭較高的局部特征，在CFG樁的施工過程中造成鉆頭閥門打不開或打開的壓力不足，形成斷樁或縮徑，會對鉆孔壓灌CFG樁復合地基的施工質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，應采用試樁等預控措施加以防范。對于出現(xiàn)質(zhì)量問題的樁位，應結合復合地基檢測試驗結果進行充分分析，必要時進行補樁、補強等修正設計。

參考文獻：

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