CFG樁的應用

趙偉貞

摘 要：介紹CFG樁的適用范圍、加固機理、設計計算、施工工藝、指標檢測等應用中的常見問題。

關鍵詞：CFG樁；應用

CFG樁是英文Cement Fly-ash Gravel Pile的縮寫，意為水泥粉煤灰碎石樁，由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，用各種成樁機械制成的可變強度樁。通過調整水泥摻量及配比，其強度等級在C15-C25之間變化，是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型。CFG樁和樁間土一起，通過褥墊層形成CFG樁復合地基共同工作，故可根據復合地基性狀和計算進行工程設計。CFG樁一般不用計算配筋，并且還可利用工業廢料粉煤灰和石屑作摻和料，進一步降低了工程造價。

1 適用范圍

CFG樁具有承載力提高幅度大，地基變形小等特點，并具有較大的適用范圍。就基礎形式而言，既可適用于條基、獨立基礎，也可適用于箱基、筏基；既有工業廠房，也有民用建筑。就土性而言，主要是在處理砂土、粉土、粘土、淤泥質土和自重固結已完成的素填土地基。對淤泥質土應按地區經驗或通過現場試驗確定其適用性。

CFG樁不僅用于承載力較低的土層，對承載力較高但變形不能滿足要求的地基，也可采用水泥粉煤灰碎石樁以減少地基變形。對于一般粘性土、粉土或砂土，樁端具有好的持力層，經CFG樁處理后可作為高層或超高層地基。對于可液化土層，可采用碎石樁和CFG樁多樁型復合地基，一般先施工碎石樁，然后在碎石樁中打沉管CFG樁，既可消除地基土的液化，也可獲取很高的地基承載力。

2 加固機理

CFG樁中單樁承載力主要來自全樁長的摩阻力和樁端承載力，樁越長，樁的承載力越大，以置換率10%計，樁承擔荷載占總荷載的40%～75%。地基承載力提高比較大，能達到處理前的4倍或更高。增加樁長可以有效減少變形，總的變形量比較少，主要適用于多層或高層地基。CFG樁不同于碎石樁，其樁身有一定的粘結強度。

3 設計與計算

CFG樁復合地基設計主要確定以下五個參數，分別是樁長、樁徑、樁間距、褥墊層厚度及材料。設計時除應滿足地基承載力和變形條件，還要考慮以下諸多因素并進行綜合分析來確定設計參數。即設計時要明確地基處理是為了解決地基承載力問題、變形問題、還是液化問題，解決問題的目的不同，采用的工藝、設計方法、布樁形式均不同。CFG樁樁復合地基設計中設計參數確定如下：

3.1 樁長

CFG樁復合地基要求樁端落在好的土層上，這是CFG樁復合地基設計要求的一個重要原則。因此，樁長是CFG樁復合地基設計時首先要確定的參數，取決于建筑物對承載力和變形的要求、土質條件和設備能力等因素。設計應根據勘查報告分析各土層，確定樁端的持力層和樁長，并計算樁端承載力。

3.2 樁徑

CFG樁樁徑的確定取決于所采用的成樁設備。一般設計樁徑為350～600mm。

3.3 樁間距

一般樁間距s=（3～5）d，樁間距的大小取決于設計要求的復合地基承載力和變形、土性、和施工機具。一般設計要求的承載力高時s取小值，但必須考慮施工時相鄰樁的影響，就施工而言，希望采用較大的樁距和較大的樁長，因此s的大小應綜合考慮。A.對擠密性好的土，如砂、粉土和松散的填土等，樁距可取較小值；B.對單雙排布樁的條形基礎和面積不大的獨立基礎等，樁距可取較小，反之，筏基和箱基以及多排布樁的條基或設備基礎等，樁距應放大；C.地下水位高或地下水豐富的建筑場地，樁距也應適當。

3.4 樁體強度

原則上樁體配比按樁體強度控制，樁體試塊抗壓強度應滿足下式要求fcu>3Ra/Ap

3.5 褥墊層厚度及材料

褥墊層一般取10～30cm為宜，當樁徑或樁間距過大時，還可以適當加大褥墊層厚度。

CFG樁的適用范圍很廣。在砂土、粉土、粘土、淤泥質土、雜填土等地基均有大量成功的實例。

4 施工工藝

4.1 根據現場條件選用下列工藝

（1）長螺旋鉆孔灌注成樁，適用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密實以上的樁土；（2）長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料灌注成樁，適用于粘性土、粉土、砂土，以及對噪聲或泥漿污染要求嚴格的場地；（3）振動沉管灌注成樁，適用于粉土、粘性土及素填土地基。

4.2 材料要求

（1）混凝土、混凝土外加劑和摻和料：緩凝劑、粉煤灰，均應符合相應標準，摻量應根據施工要求通過試驗室確定；（2）嚴格按照配合比配制混合料；（3）長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料灌注成樁施工的坍落度宜為160～200mm，振動沉管灌注樁成樁施工的坍落度宜為30～50mm，振動沉管灌注成樁后樁頂浮漿厚度不宜超過200mm；（4）長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料成樁施工在鉆至設計深度后，應準確掌握提拔鉆桿時間，混合料泵送量應與拔管速度相配合，遇到飽和砂土或飽和粉土層，不得停泵待料；沉管灌注成樁施工拔管速度應按勻速控制，拔管速度應控制在1.2～1.5m/min左右，如遇淤泥或淤泥質土，拔管速度應適當放慢。

4.3 注意事項

（1）冬期施工時混合料入孔溫度不得低于5℃，對樁頭和樁間土應采取保溫措施；（2）施工垂直度偏差不應大于1%；對滿堂布樁基礎，樁位偏差不應大于0.4倍樁徑；對條形基礎，樁位偏差不應大于0.25倍樁徑，對單排布樁樁位偏差不應大于60mm。

5 效果檢驗

根據工程實際情況，CFG樁主要技術指標為：（1）樁徑宜取350～600mm；（2）樁端持力層應選擇承載力相對較高的地層；（3）樁間距宜取3～5倍樁徑；（4）樁身混凝土強度滿足設計要求，通常不小于C15；（5）褥墊層宜用中砂、粗砂、碎石或級配砂石等，不宜選用卵石，最大粒徑不宜大于30mm。厚度150～300mm，夯填度不大于0.9。

以上參數根據實際地質條件、基礎及結構類型、地基承載力和變形要求等條件或現場每臺班或每日留取試塊1～2組確定。

參考文獻

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