CFG桩复合地基的施工技术与控制措施

CFG桩复合地基的施工技术与控制措施摘要:CFG桩复合地基，通过改变桩长、桩距、褥垫厚度和桩体配比，使复合地基承载力大幅度提高。它具有沉降变形小、施工简单、造价低、承载力提高幅度大、适用范围广、社会和经济效益明显等特点。近些年来在全国各地多层、高层、超高层建筑，工业厂房及公路、铁路工程地基处理中得以广泛使用。本文介绍了CFG桩复合地基的基本原理、特点和适用范围,阐述施工工艺及其施工要点,对CFG桩复合地基施工技术及其常见问题进行分析，并提出了切实可行的解决措施。关键词:CFG桩复合地基;施工流程;施工要点;质量控制措施中图分类号：TU4文献标识码：A文章编号：1.基本原理CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩(即CementFlyashGravelpile)的简称,它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和成高黏结强度桩,并由桩、桩间土和褥垫一起组成复合地基的地基处理方法。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接,它提供向上贯入的条件来调整桩、土应力比,实现桩、土协调变形,保证了桩间土始终参与工作,充分利用桩间土的承载力。桩和桩间土共同承担地基传来的荷载,并将荷载传递到深层地基中,使复合地基承载力大幅度提高,地基变形得以降低和控制,在地基处理工程中得到广泛应用,具有较好的技术和经济性能。褥垫层是CFG桩复合地基的一个重要部分,亦即复合地基是由CFG桩体、桩间土和褥垫层共同组成的,缺一不可,这里所指的褥垫层不是基底下常作的100mm厚素混凝土垫层,而是在桩顶和该素混凝土垫层之间由粒状材料组成的散体材料垫层。若基础和桩之间不设褥垫层,在垂直荷载作用下,桩和桩间土的工作原理和桩基类似,在给定荷载作用下,桩承受较多的荷载,随着时间的增加,桩就会产生一定的沉降,荷载逐渐向土体转移;土承担的荷载随时间的逐渐增加,桩承担的荷载随时间的逐渐增加而逐渐减少。这样存在一个桩承担的荷载逐渐向桩间土转移的过程。当在基础和桩之间增设一定厚度的褥垫层后,基础承受荷载时,桩和桩间土都要发生沉降变形,由于桩的模量比土的变形模量大得多,因而桩体比土的变形小,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,垫层材料不断调整补充到桩间土上,以保证基础始终把一部分荷载传到桩间土上,也就能保证在任何荷载作用下桩和桩间土始终参与共同承担荷载。2.特点和适用范围CFG桩是在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥,加水拌和后制成具有一定强度的桩体。其骨料仍为碎石,用掺入石屑来改善颗粒级配;掺入粉煤灰来改善混合料的和易性,并利用其活性减少水泥用量;掺入少量水泥使其具有一定的粘结强度。与普通桩基相比，由于CFG桩具有施工速度快、工期短、速度快等特点。一台设备1015d大约可处理1000m2地基，经济效益和社会效益非常显著。其特点是:可使承载力在较大范围内调整;有较高的承载力,承载力提高的幅度在250300%,对软土地基承载力提高更大;沉降量小,变形稳定快,如将桩落在较硬的土层上,可较严格地控制地基沉降量(在30mm以内),特别是它有效解决了不均匀沉降问题;施工工艺简单,成桩质量高,如长螺旋钻孔管内泵压混合料施工时成孔成桩一次完成,不存在清孔、护壁、塌孔等现象,施工过程能有效防止塌孔、断桩、缩径等质量问题的发生,易于控制施工质量,而且无污染,现场施工干净;施工工期短,平均施工时间比普通钻孔桩基础缩短三分之一以上;由于大量使用粉煤灰,桩体材料具有良好的流动性与和易性,灌筑方便;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,可节省投资。CFG桩具有施工噪音低,施工速度快,是一种高效、安全、方便、环保的施工方法。CFG桩复合地基不受地下水位的限制,适用性强,应用广泛。适用于条形基础、基础,也适用筏基、箱形基础。就土性而言,适用于处理杂填土、淤泥质土、非湿陷性黄土、粉土或砂土等地基。由于CFG桩复合地基可以大幅度提高地基承载力、改善桩间土性能、减小沉降,因而可以广泛应用于高层建筑物以及机场、堆场、路基工程、桥梁工程、储油罐等工程的地基处理。CFG桩复合地基技术采用的施工方法各有自身的优点和适用性:长螺旋钻孔灌注成桩适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土;长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩,适用于粘性土、粉土、砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地;振动沉管灌注成桩,适用于粉土、粘性土及素填土地基。3.CFG桩复合地基效应主要有：（1）置换作用CFG桩复合地基就桩体和桩间土的材料特性而言，原天然土的泊松比较CFG桩大，而桩体的强度和弹性模量远远大于桩间土，其承担的荷载也远大于桩间土，可见土被CFG桩置换是复合地基承载力得到提高的主要原因之一。（2）排水作用桩体的排水作用有利于孔隙水压力消散，有效应力增长。CFG桩复合地基在成桩初期，桩体实际上己构成了固结排水通道，加速了桩体周围土的固结过程，桩体的排水作用较为明显。（3）桩间土的改良作用经过对CFG桩复合地基加固前后桩间土的物理力学性质的试验分析表明，桩间土的物理力学性质得到了较大提高，一般含水量降低14%19%，天然容重增加1.03%2.2%，孔隙比降低13%以上，压缩系数减小n%52%，而静力触探贯入阻力提高30%以上。同时发现，在加固范围内，CFG桩对粘性土或粉土的工程性质改善较明显，而对砂类土基本没有改变，但振密效果比较显著。（4）桩对土的约束作用在群桩复合地基中，桩对桩间土具有阻止土体侧向变形的作用。相同荷载水平条件下，无侧向约束时土的侧向变形大，从而使垂直变形大。由于桩对土体侧向变形的限制，减少了侧向变形，也就减小了垂直变形，使复合地基抵抗垂直变形的能力有所加强。4.复合桩基材料一般水泥采用强度等级32.5MPa的普通硅酸盐水泥。碎石粒径2050mm,松散密度1390/m3,杂质含量小于5%。石屑粒径2.510mm,松散密度1470/m3,杂质含量小于5%。褥垫层材料宜用中砂、粗砂、碎石或级配砂石等,最大粒径不宜大于30mm。不宜选用卵石,卵石咬合力差,施工扰动容易使褥垫层厚度不均匀;亦可采用灰土垫层作褥垫层。在施工前,应将原材料送至检测中心进行化验和做混合料的配合比试验。一般可参考以下数据进行试配:水泥、粉煤灰、碎石混合料的配合比抗压强度可在C520之间变化,一般为C520,密度大于2000/m3。最佳石屑掺量(石屑量与碎石和石屑总重之比)约为25%左右;水灰比(水与水泥用量之比)X/c为1.011.47;粉煤灰与水泥重量之比F/c为1.021.65。我们广东地区广泛采用C20上下的普通混凝土,并掺入适量粉煤灰。5.施工前的准备工作首先准备建筑物场地工程地质报告和必要的水文资料及桩基施工图,调查建筑场地邻近的高压电缆、电线、地下管线、地下构筑物及障碍物及相关资料的收集,了解主要的