浅析CFG复合地基在喀什阳光小区工程地基处理中的应用

马建国

摘要：CFG桩法引入喀什时间不长，为了适应喀什地区工程地质条件、工程环境，工程技术人员经过不断努力在喀什地区得到广泛推广，但CFG桩工程设计施工中遇到许多困惑，由于受到工程环境、工程条件、技术、经济等方面的因素制约，解决问题方法各个工程有许多好经验，值得后续工程技术人员的借鉴、挖掘和推广整理，总结工程实践中好的经验和失误教训，在今后工程实践中少走弯路，推动建筑工程领域技术进步，朝着又好又快方向发展，这是笔者执笔撰写此文意义所在。

关键词：复合地基 ;CFC桩 ;褥垫层; 桩土应力比

Abstract: CFG pile method is introduced into the Kashi time is not long, in order to adapt to the engineering geology conditions in Kashi, environmental engineering, engineering and technical personnel, through continuous efforts in the Kashi area have been widely promoted, but CFG pile design and construction of the project encountered many confused, due to environmental engineering, engineering condition, technology, economic constraints and other factors, to solve method of each project has many good experience, deserve further engineering and technical personnel reference, mining and promote consolidation, summarizes the practical good experience and mistakes in the future engineering practice, take roundabout way less, promote the construction of engineering technology, toward the sound and rapid development, this is the author writes this article significance author place.

Key words: composite foundation; cushion; CFC pile; pile-soil stress ratio

中图分类号 :TU433文献标识码： A 文章编号：

1、工程概况

2012年10月受喀什地直党政机关，事业单位集资建房和统建住房领导小组办公室的委托，新疆岩土工程勘察设计研究院有限公司承担新疆喀什市阳光小区住宅楼及商铺地基处理任务。

阳光小区地基处理工程场地位于喀什市七里桥东南，克孜河东侧，土曼河西侧，场地内十七层住宅楼四十五幢，地下一层。框架结构，基础形式筏板基础，基础埋深-3.3～4.20m。

依据国家有关规范和规程及相关文件：

①.《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）；②.《建筑桩基技术规程》（JGJ94-2008）；③《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；④《工程地质手册》（第四版）；⑤《新疆实施国家2001～2004（岩土工程）系列规范细则》（XJJ035-2006）⑥《喀什阳光小区岩土工程勘察报告》及相关技术文件。

3、工程水文地质条件

工程地质条件：阳光小区原始地貌属于克孜河、土曼河两河之间冲洪积漫滩相洪泛区，自上而下可分为三个结构层，第一结构层为静水及缓慢流水作用下形成的细粒土层，主要以填土、粉质粘土、粉土、淤泥质粉质粘土互层及细砂组成。第二结构层为冲积、洪积间歇性水流作用下形成的粗粒土层，主要以粗砂混卵砾石、圆砾组成。第三结构层为洪泛期间大量冰雪融水冲洪积形成的卵石层。根据《喀什市阳光小区工程住宅楼及商铺岩土工程勘察报告》，场地土的构成为：①填土、②粉质粘土、③细砂、④粗砂混卵砾石，⑤圆砾，⑥卵石。

地基土分析第①层填土：工程性能较差，应予以清除土层；第②层粉质粘土：土质不均匀不宜做为公共建筑及商业建筑天然地基持力层；第③层细砂：青灰色, 稍密，饱和。不宜做为各类拟建筑的天然地基；第④层粗砂混卵砾石：青灰色，松散～稍密，饱和，fak=130kpa；第⑤层圆砾：青灰色，稍密～中密，饱和，fak=280kpa，工程特性良好，可作为天然桩的持力层，第⑥层卵石：青灰色，中密～密实。饱和，fak=320kpa。

根据地下水的埋藏条件及水利特征，初见水位-5.20m，稳定水位-3.60m。补给来源主要为渠道渗透侧向补给为主。另一层承压水赋存于卵石层中，据区域水文地质资料，喀什地区地下水位年变化幅度一般在0.80～1.50m。土层渗透系数3.6×10-4cm3/s。

4、CFG桩概念及适应条件

CFG桩是英文Cement Fly-ash Gravel Pile的缩写，意为水泥粉煤灰碎石桩，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级C15-C30之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。故可根据复合地基性状和计算进行工程设计。CFG桩不用配筋，并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料，工程特性良好，进一步降低工程造价性能较好桩型。CFG复合地基适用范围：1、适用于地质条件较软弱地层，如地层为粘性土、粉土、砂土和自重固结的素填土等地基。对淤泥土应通过现场试验确定适用性。2、适用于条形基础、独立基础也可适用于箱式基础、筏板基础。3、适用于地基承载力较低的土，对承载力较高（如承载力fak=200kpa）但变形不能满足设计要求的地基，可采用水泥粉煤灰碎石桩以减少地基变形。4、对于一般粘性土、粉土、砂土，桩端具有较好的持力层，经水泥粉煤灰碎石桩处理后可适用与高层或超高层建筑地基。采用水泥粉煤灰碎石桩处理后有沉降较小特点。5、对液化地基，可采用碎石桩与水泥粉煤灰碎石桩多桩型复合地基，一般先施工碎石桩，然后在碎石桩中间打沉管水泥粉煤灰碎石桩，既可消除减少液化，又可获得很高的复合地基的承载力。

5、桩基设计与计算

（1）、CFG桩基本参数的选取

1)．水泥粉煤灰碎石桩可只在基础范围内布置，桩径宜取350～600mm。本工程桩径d=400。

2)．桩距应根据设计要求的复合地基承载力，土性施工工艺等而确定，宜取3～5倍桩径；本工程桩中心距s=1.4m（=3.5倍桩径）。

3)．桩顶和基础之间应设置褥垫层，褥垫层厚度宜取150~300mm。本工程取300 mm。

4)．褥垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒径不宜大于30 mm。本工程取300mm。

5.)CFG应选择承载力相对较高的土层作为桩端持力层，本工程桩端持力层为圆砾层，桩长8.5m。

6).虽然本工程场地地下水对砼结构具有中等腐蚀性，本工程CFG桩为复合地基，根据《工业建筑防腐蚀设计规范》和《建筑地基处理技术规范》：将CFG桩桩身砼强度等级由一般情况下取C20提至C25。

（2）、CFG桩的复合地基承载力的验算

CFG桩的复合地基承载力特征值可按下列经验公式估算：

fspk=m＋β（1-m）fsk

式中fspk———复合地基承载力特征值（kPa）

m———面积置换率

Ra———单桩竖向承载力特征值（kN）

Ap———桩的截面积（m2）

β———桩间土承载力折减系数，无经验时可取0.75～0.95，本工程为便于安全，取β=0.75

fsk———处理后桩间土承载力特征值（kPa），如无经验时，可取天然地基承载力特征值。本工程fsk=180 kPa

依据《岩土工程勘察报告》提供的桩基设计参数qs及qp均为桩侧摩阻力特征值和桩端阻力特征值。则根据《喀什市阳光小区岩土工程勘察报告》工程编号：2010-111-7

Ra= qPAP+UP∑qsiLi

Ra=1800×0.1256+3.14×0.4×（50×7+80×1.5）

=226.08+590.32

=816.4kn

由于侧向摩擦阻力与端阻力取值为极限值；

即：Ra=816.4/2=408.2kn

CFG桩面积置换率：

M====0.1256/1.4×1.4=6.4％

则fspk=m＋β（1-m）fsk

=0.064×408.2/0.1256+0.75×(1-0.064) ×130

=208+91.26

=299.26kpa

由上计算可知：采用桩径d=400mm，桩间距s=1.4m,有效桩长8.5m完全满足复合地基承载力特征值。

6、施工方法：

基坑降水：采用明沟与单集水井排水法相结合方式，在基坑开挖后，保持基坑内稳定水位基底下-0.5～-1.0m,，进行施工过程中降水排水。在基坑开挖及基础施工过程中，若降水不及时，土体经水浸泡后，会造成边坡失稳、坍塌，以及地基承载力下降，影响正常施工等。因此在基坑施工中，必须采取有效措施，及时进行排水、降水和地面截水工作。当基坑开挖深度不大、坑壁土体比较稳定、不易产生流砂、管涌和坍塌、土粒不致被带走时，本工程采用明沟与单集水井排水法相结合。

CFG桩成孔：采用长螺旋成孔，长螺旋成孔管内泵压砼成桩施工工艺，混凝土地泵 HBT40，内径150mm的灌注导管灌注砼，采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG）法对地基进行处理，处理后符合地基承载力特征值fak≥250kPa，水泥粉煤灰碎石桩（CFG）直径400㎜，设计有效桩长8.5m，桩顶标高为-4.70m，桩中心间距为1.4m，桩身材料采用C25砼，桩体原材料采用商混C25混凝土配比设计，施工时桩顶需高出设计标高500㎜作为保护桩头，待基槽开挖时用人工将高出部分剔除，不可采用机械开挖，以免破坏桩身。

褥垫层：在桩顶面铺设300mm厚褥垫层，调整基底压力分布，使荷载通过垫层传至桩和桩间土上，保证桩间土承载力的发挥，垫层材料用戈壁碎石土，最大粒径不大于30mm.。

7、CFG桩基检测：CFG桩检测试验方法1)低应变反射波法：通过手锤或力棒敲击桩头激发应力波，应力沿桩身向下传播，当桩身存在波阻抗差异，应力波产生的反射被安装于桩头的传感接收，并传输到基桩动测仪，运用低应变分析软件，对反射波进行处理、分析，得到桩身质量完整的信息。本工程全部桩的10%检测，检测结果：Ⅰ类桩占45.1%，Ⅱ类桩占54.8%，99.9%的桩应力反射波曲线反应规则，桩底反射明显，桩身完整，桩身砼密实，经缺陷处理，合格率为100%，2）平板载荷试验法：主要用于测试承压板下应力主对范围内岩土承载力和变形特性，测定复合地基承载力，最大加载量按复合地基承载力标准值的2.0倍，分为8～10级，本工程加载最大量为500kpa,累计沉降量22至25mm,试验曲线表明，曲线呈平缓规则排列，未达到破坏荷载，本工程单桩竖向承载力特征值大于280 kpa，复合地基承载力特征值大于250kpa,满足设计要求。实例喀什阳光小区A区6#楼平板载荷试验综合成果图表，详见图表1图

8、工程总结

本文通过对CFG桩复合地基作用机理的理论研究,并在此基础上依据工程实例对影响其施工、承载性能等因素进行分析探讨,主要内容有：1.综述CFG桩复合地基的发展和研究现状,指出CFG桩复合地基存在的主要问题；2.对CFG桩复合地的作用机理进行了分析,并讨论工程中设置褥垫层的合理厚度；3.结合工程实例对CFG桩复合地基中的单桩在竖向荷载作用下的工作性状作了较深入的研究。4.研究褥垫层厚度，桩土应力比的影响,其对CFG桩复合地基工程的设计和施工具有指导意义。CFG桩复合地基是一种经济、可靠的地基处理技术,该技术比天然地基能更好的提高地基承载力、更易控制地基变形,故在我国得到迅速的发展与广泛的应用。