CFG技術在土建施工過程中的應用探究

王 遷 華

(山西八建集團有限公司，山西 太原 030027)

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CFG技術在土建施工過程中的應用探究

王 遷 華

(山西八建集團有限公司，山西 太原 030027)

論述了CFG樁的承載原理，通過對比CFG樁與普通管樁的技術特性及經濟性，分析了CFG樁需改進的問題，并結合實際案例，總結了CFG樁的施工要點，有利于促進CFG樁在工程中的推廣應用。

CFG樁，地基，承載力，經濟性

0 引言

CFG樁是指主要由水泥、粉煤灰和碎石等材料混合使用而制成的一種樁。由于這種樁強度較一般的混凝土樁低，所以可以更好地利用各個樁之間的土層，充分發揮出樁間土層的承載能力，并且將荷載通過樁與樁間土的共同作用傳遞到更加深層的地基之中，相比傳統的混凝土樁具有更好的技術指標。CFG樁在進行設計的過程中，不用考慮配筋的計算問題，因為它只需要通過調整樁內水泥的比例就可以調整整個樁的整體強度，在較大程度上能夠減少樁的設計工作量。由于CFG樁的技術特性，設計人員需要對褥墊層的設計投入更多的精力，這是CFG樁的關鍵技術之一，它的存在決定了CFG樁是否能夠順利的將荷載傳遞到樁間土層中去，在實際工作中應該多加關注。

1 CFG樁的承載原理

在地基處理中所用的樁種類繁多，各種不同的樁適應于不同的地基情況。其中，CFG樁屬于復合地基處理技術中的一種方法，應用較為廣泛。

CFG樁在承受上部建筑主體結構傳來的豎向荷載時，雖然樁和樁間土都會發生一定的沉降，但是由于樁的變形模量遠遠大于土層的變形模量，造成樁的變形比土小，于是樁相對于土就向上發生了一段位移，這段位移對于上部主體結構來說是不利的。它會造成主體結構與地基之間接觸面積減小，從而影響結構安全。但是在設計CFG樁時要考慮褥墊層，由于該結構的存在，能夠保持基礎與樁間土層的良好接觸，使荷載能夠由CFG樁與樁間土所形成的地基整體來共同承擔。因此，褥墊層提高了地基整體的承載能力，減小了地基變形，是CFG樁施工的核心技術。一般在進行設計時，褥墊層的厚度直接根據規范取值，而樁的承載力大小則需要根據公式進行計算。對于單個樁，計算公式如下：

(1)

其中，Up為樁的周長；qs,i為第i層土極限側阻力，按建筑樁基技術規范規定取值；hi為第i層土厚度；qp為第i層土極限端阻力，按建筑樁基技術規范規定取值；k為調整系數，k=2.0；Ap為樁的截面面積。

Rk=ηR28Ap

(2)

其中，η為系數，取0.3～0.33；R28為樁體28 d立方體塊強度。

這兩個公式分別適用于長樁和短樁，在設計時應該分別使用。

另一方面，由于CFG樁特殊的承載方式，使得它在實際使用中不需要考慮配筋的問題，而是直接通過改變樁中水泥的比例、樁的長度以及褥墊層的厚度等參數來達到控制復合地基強度的目的，這在實際工程中可以節省部分工程造價。

2 CFG樁與普通管樁的對比

2.1 CFG樁在技術層面需要改進的問題

從技術層面上來說，CFG樁采用的是靜壓施工或者錘機施工的方式，產生的噪聲很小并且錘機的穿透能力較強，相比于普通管樁更加簡單、方便，在實際工程中CFG樁的施工也需要關注一些特殊的技術要點。

首先，CFG樁采用的是管內泵壓成樁的方式，在實際工程中經常會遇到由于混凝土的攪拌質量、操作人員的失誤或者設備本身存在缺陷而導致堵管的發生，需要現場施工人員及時檢查泵送管道的工作狀態是否正常。其次，由于在現場鉆孔時泥漿的比重本來較大，容易造成泥漿附著在孔壁之上，如果地下水位較高，泥漿還有可能滲透到混凝土中導致斷樁或者縮徑，這一點相比于普通管樁的施工顯得更加麻煩。這需要現場施工人員準確判斷鉆機抬升速度與混凝土的泵送速度。再次，由于CFG樁采用現場直接澆筑的方式，并且屬于隱蔽工程，不方便現場監理，容易發生偷工減料的情況，所以施工質量與普通管樁相比難以控制，這一點需要施工人員提高工程質量安全意識，加強現場監管力度。最后，在實際工程中，CFG樁澆筑完成后會在樁頂多留出約0.5 m的高度，這部分樁在后續的施工中會將其鋸掉，每個樁頭截斷的費用在5元～10元之間，存在著樁頭材料的浪費與后期鋸樁的費用。但是相比普通管樁加工成型之后運輸到施工場地所需要的費用，CFG樁還是具有一定的成本優勢。

CFG樁的環境適用性比不上普通管樁，但是在合適的地方，CFG樁比普通管樁更加方便，更加節省材料。

2.2 CFG樁的經濟性分析

CFG樁目前在國內的應用并不是非常廣泛，從經濟方面來說，是因為相比于普通PHC管樁，CFG樁的造價顯得更為昂貴。以某小區16層的普通建筑為例說明CFG樁的經濟性指標。16層的大樓每層面積約為400 m2，根據相關公式進行計算得出，采用CFG樁的地基造價大約是在50萬元，而采用普通PHC管樁的地基造價大約是45萬元，每棟樓節省工程造價僅為5萬元。所以單從造價來說，CFG樁的經濟效應并不是特別突出，但是隨著國家大力推行綠色施工以及可持續發展，CFG樁比普通管樁產生更少的污染，對于周邊環境更加友好，減少了采用普通管樁施工時所花在減噪方面的資金。所以，CFG樁的采用與否要具體看工地周邊的環境以及工程設計要求等條件，施工設計人員應該全方面的分析以便得出最經濟的方案。

3 工程實例以及可資借鑒的經驗

3.1 工程案例概述

以某市教育中心的實際工程案例說明CFG樁在實際工程中的設計及應用問題。

該工程包括中學周圍，地處城市商業街區，設計了各種用途的大樓共14棟，此外還有用于生活附屬用房共兩排。采用CFG樁的建筑有學校的圖書館以及報告廳這兩棟，其中圖書館設計為地上4層的鋼筋混凝土框架結構，而報告廳設計為地上3層的鋼筋混凝土框架—剪力墻結構。雖然這兩棟樓并不屬于高層建筑，但是經過現場仔細勘查，設計所處的位置基礎土層承載力并不能滿足使用要求，需要采用CFG樁復合地基加固的方式。

在進行樁設計之前，相關部門取得了工程所在地的地形地貌以及地層地質條件，考慮到滿足工程設計需要，在圖書館以及報告廳的靜壓區基礎之下設計了約300 mm厚的褥墊層，防止主體結構在軟弱地基上的沉降差過大而影響工程質量。

3.2 樁體施工流程要點

除了前期按照設計圖紙要求放出樁所在的具體位置之外，在CFG樁的整個施工中，嚴格按照施工流程進行施工。具體到上述工程之中，施工流程應遵循以下步驟：

1)鉆孔前嚴格對準鉆機。CFG樁作為復合基礎中重要的組成部分，質量的好壞直接決定了基礎的承載能力是否達標。在進行現場樁的施工時，應該嚴格保證鉆機的垂直偏差不大于1%，并且在后續過程中應該隨時觀察鉆機上垂球的位置，保證成孔質量。

2)隨時控制鉆孔速度。在開始鉆孔之前，除了對準鉆機與孔的位置之外，應該隨時控制鉆機鉆進速度。鉆孔應該遵循先慢速后快速的原則，如果發現鉆機異常，例如搖晃或者難以繼續鉆進時，應該及時放慢鉆進速度，檢查存在的問題并加以糾正，這樣一方面是為了保護鉆桿，另一方面也是為了保證成孔質量。

3)混凝土輸送與鉆機拔出速度一致。鉆機在完成鉆孔之后，應該先將鉆桿中間的芯管充滿混凝土，然后再進行鉆機的拔取工作。混凝土應采用泵送方式灌注。如果采用先拔管后添加混凝土的方式，易造成樁質量不達標。一般來說，鉆機拔出的速度大約控制在2 m/min～3 m/min比較合適，樁內混凝土不容易產生氣泡，混凝土泵送機更加容易配合。最后，為了滿足后續施工相關要求，灌注的樁身比設計要求高出約0.5 m。

4)成樁后按規范檢驗，確保工程質量。基礎是土建工程中至關重要的一環，對于CFG樁，在成樁28 d之后，應該及時按要求進行低應變試驗及復合地基承載力試驗來確定樁是否符合質量要求。具體檢驗數量按照不同的試驗方法有不同的要求，其中低應變應保證在總樁數的10%以上，而對于復合地基承載力試驗的樁數應該保證在2%以上，要注意防止檢測數量不滿足規范要求的問題。

4 結語

CFG樁基礎作為建筑工程地基處理的重要方法，能夠克服傳統基礎施工的噪聲污染、施工進度慢等缺點。CFG樁雖然在經濟指標上沒有獨特優勢，但是它勝在施工方便，環境影響小，并且樁體材料便宜，總體來說是一種較為理想的施工工藝。在工程施工中，應嚴格按相關規程操作，注重褥墊層的設計，控制好鉆機位置、泵送速度、鉆機拔取以及質量檢驗工作，使這一技術在建筑工程中得到更好的應用。

[1] 蘇肖康.CFG樁復合地基的技術特點[J].知識經濟,2012(18)：112-113.

[2] 沈宇鵬，毛遠鳳，荊 鵬，等.PHC與CFG樁復合地基在高速鐵路基底中處理效果試驗對比[J].巖石力學與工程學報,2014(S2)：4174-4180.

The application of CFG in civil engineering construction process

Wang Qianhua

(The8thShanxiConstructionGroupCompanyLimited,Taiyuan030027,China)

This paper discussed the bearing principle of CFG pile, through the comparative analysis on the technology characteristics and economic of CFG pile and common pile, analyzed the improvement problems of CFG pile, and combining with the actual case, summarized the construction main points of CFG pile, advantageous to the promotion and application of CFG pile in engineering.

CFG pile, foundation, bearing capacity, economy

1009-6825(2016)22-0081-03

2016-05-22

王遷華(1974- )，男，工程師

TU473.1

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