淺談CFG樁的應用

摘 要：如果地基承載力不足，就可以判定為軟弱地基，就必須采取措施對軟弱地基進行處理。鞍山佳兆業項目中，采用水泥粉煤灰碎石樁法對回填土地基進行加固處理取得了很好的效果。

關鍵詞：地基加固處理；水泥粉煤灰碎石樁

1、引言

基礎是建筑物和地基之間的連接體。基礎把建筑物豎向體系傳來的荷載傳給地基。從平面上可見，豎向結構體系將荷載集中于點，或分布成線形，但作為最終支承機構的地基，提供的是一種分布的承載能力。如果地基承載力不足，就可以判定為軟弱地基，就需要采取措施對軟弱地基進行處理。常用的地基處理方法有：換填墊層法、強夯法、砂石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預壓法、夯實水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴樁法、單液硅化法和堿液法等。

工程簡介：

鞍山佳兆業場地內地面高差較大，北高南低，北部為建筑棄土，最高為34.51m，南部為廢棄魚塘，魚塘水深約5.00m，場地內填土欠固結，埋深變化較大，不能做天然地基持力層，且場地內基礎型式種類眾多，有獨立基礎、條形基礎、梁式筏板基礎。因場地內填土埋深變化較大，經過綜合分析比較，確定采用水泥粉煤灰碎石樁法對地基進行處理。

2、水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）

簡稱CFG樁：由G-Gravel（碎石）、石屑、F-Fly-ash（粉煤灰），摻適量C-Cement（水泥）加水拌合，用各種成樁機具制成的、具有可變粘結強度的樁。樁體中碎石為粗骨料，石屑為中等粒徑骨料，可使級配良好；粉煤灰具有細骨料和低標號水泥的雙重作用。

（1） CFG樁和樁間土一起，通過褥墊層形成CFG樁復合地基。

（2）CFG樁不僅僅用于加固軟弱地基。

（3）CFG樁復合地基的置換率一般不大于10%。

（4）對擠密效果好的土（如砂土、粉土、素填土），CFG樁既有擠密作用，又有置換作用；對不可擠密的土（如塑性指數高的飽和軟粘土），CFG樁復合地基承載力的提高只與置換作用有關。

3、設計原則

（1）CFG樁可只在基礎范圍內布置，樁徑宜取350～600mm。

（3）樁距應根據設計要求的復合地基承載力、土性、施工工藝等確定，宜取3～5倍樁徑。

4、褥墊層

（1）褥墊層是CFG樁和樁間土形成復合地基的必要條件，亦即褥墊層是CFG樁復合地基不可缺少的一部分。

（2）工程中，散體樁（如碎石樁）和低粘結強度樁（如石灰樁）復合地基，有時可不設置褥墊層，也能保證樁與樁間土共同承擔荷載。

（3）褥墊層材料：由粒狀材料組成的散體墊層，可用碎石（30～50mm）、級配砂石（最大粒徑≤30mm）、粗砂或中砂，多采用級配砂石。

（4）褥墊層厚度：100～300mm。

（5）褥墊層寬度：大于基礎寬度，其寬出部分不小于褥墊層厚度。

（6）褥墊層施工方法：虛鋪后多采用靜力壓實。樁間土含水量不大時亦可夯實。

5、褥墊層的作用

（1）保證樁與樁間土共同承擔荷載：設置褥墊層，無論樁端落在一般土層還是堅硬土層，都可保證基礎始終通過褥墊層把一部分荷載傳到樁間土上，即樁間土始終參與工作。

（2）調整樁與樁間土垂直荷載的分擔作用（樁土應力比）：CFG樁復合地基中樁土應力比n一般在1.0～4.0間變化。樁承擔的荷載占總荷載的百分比一般為40%～75%。對碎石樁，n一般在1.4～3.8間變化。CFG樁復合地基樁土應力比n具有較大的調整性：其他參數不變時，減小樁長可降低樁土應力比，增加樁長可提高樁土應力比；增加褥墊厚度可降低樁土應力比，減少褥墊厚度可提高樁土應力比。

（3）調整樁與樁間土水平荷載的分擔作用（樁土剪應力比）：改變褥墊層厚度，可以調整樁與樁間土承擔水平荷載的比例。褥墊層越薄，樁承擔的水平荷載越多，褥墊層越厚，樁間土分擔的水平荷載越多。

（4）減少基礎底面的應力集中：褥墊厚度大于100時，樁對基礎底面產生的應力集中顯著降低。

6、CFG樁復合地基的工程特性

（1）承載力高，可調性強。

（2）適用范圍廣：既可適用于獨立基礎和條形基礎，也可適用于筏基和箱形基礎。就土性而言，可用于填土、飽和及非飽和粘性土。既可用于擠密效果好的土，又可用于擠密效果差的土。

（3）樁體的排水作用：CFG樁成樁時的振動作用，會使土體內產生超孔隙水壓力，剛施工完的CFG樁是一個良好的排水通道，孔隙水沿著樁體向上排出，直到CFG樁體結硬為止。

（4）時間效應：CFG樁施工時，會對樁間土產生擾動，特別是對高靈敏度土，土的結構強度喪失、強度降低。施工結束后，隨著恢復期的增長，結構強度恢復，樁間土的承載力會恢復并有所增長。

7、CFG樁施工方法

（1）長螺旋鉆孔灌注樁：適用于地下水埋藏較深的粘性土，成孔時不會發生坍孔現象。周圍環境要求噪音、泥漿污染比較嚴格的場地。

（2）泥漿護壁鉆孔灌注樁：適用于分布有砂層的地質條件，以及對振動噪音要求嚴格的場地。

（3）長螺旋鉆孔泵壓混合料灌注樁：適用于分布有砂層的地質條件，以及對噪音和泥漿污染要求嚴格的場地。

（4）振動沉管灌注樁：適用于無堅硬土層和密實砂層的地質條件，以及對振動噪音限制不嚴格的場地。由于施工效率高，造價相對較低，目前使用較多。

8、保護樁長

保護樁長是指成樁時預先加長的一段樁長，基礎施工時將其鑿掉。預留保護樁長的原因：

（1）成樁時不可能正好與設計標高一致。

（2）樁頂由于混合料自重壓力較小或由于浮漿的影響，靠樁頂一段的樁體強度較差。

（3）施打新樁時可能使尚未結硬的舊樁受振動擠壓，混合料上涌使樁徑縮小。

（4）保護樁長設置的原則：

（5）設計樁頂標高離地表距離不大時（≤1.5m），保護樁長可取500～700，上部再用土封頂。

（6）設計樁頂標高離地表距離較大時，可設置700～1000的保護樁長，上部再用粒狀材料封頂直到接近地表。

9、開槽及樁頭處理

CFG樁施工完畢，待樁體達到一定強度后（3～7天），方可開槽：

（1）設計樁頂標高距地表不遠時（≤1.5m），應采用人工開挖，防止樁體和樁間土產生不良影響。

（2）基坑較深，開挖面積大時，采用機械和人工聯合開挖：

（3）不可對設計樁頂標高以下的樁體產生損害。

（4）盡量避免擾動樁間土。

（5）預留足夠的人工挖除厚度：人工挖除留置厚度一般不宜小于700。

（6）鑿除樁頭時的措施：

（7）用鋼釬等工具沿樁周向樁心逐漸鑿除多余的樁頭，直到設計樁頂標高，并把樁頂找平，不可出現斜平面。

（8）不可用重錘或重物橫向擊打樁體。

（9）基槽開挖和鑿除樁頭，造成樁體斷裂在設計樁頂標高以下時，需采取補救措施：將斷裂處以上部分鑿除，沿樁周加大100挖至斷裂處，剩余樁體表面鑿平鑿毛，用水沖洗干凈，然后用混凝土澆至設計標高。

10、結論

經過對進行地基處理的建筑物預埋觀測點作沉降觀測，基礎的沉降變形很小，均在規范允許范圍之內， 取得了很好的效果。

參考文獻

[1]建筑地基基礎設計規范（GB50007-2011） ，北京：中國建筑工業出版社，2011.

[2]地基處理基處理技術規范（JGJ79-2012），北京：中國建筑工業出版社，2012.

[3]地基處理手冊（第二版），北京：中國建筑工業出版社，2000.

[4]復合地基理論及工程應用，龔曉南，中國建筑工業出版社，2002.