高層建筑CFG樁復合地基施工要點

摘 要：經濟社會的進步，對高層建筑技術的需求也愈來愈大，尤其是在近些年來，城市大型的高層建筑設計技術也取得了迅速成長，其中最為關鍵的CFG樁復合工程就是最重要的施工關鍵技術之一，對于解決城市軟基礎問題具有相當的重要作用，這項關鍵技術目前已經應用于各種城市高層建筑的設計中。本文重點圍繞CFG樁復合基礎在建設過程中需要關注的細節展開剖析，以設計重難點問題為依據，進而給出原因與設計措施。

關鍵詞：高層建筑；CFG樁復合地基；施工要點

復合地基是指 CFG樁、墊層以及樁間土等三個部分所組成的一種體系，它相對于常規的基礎而言，更能從本質上提升地基承載力，并全面降低地基中可能存在的沉降。而采用 CFG樁進行基礎處理，因為其技術難度比較低，并且在建設過程中不需逐個周期的增加加固，只需使用少量的巖渣和煤灰就能夠進行整個建設，從而在某種意義上減少了投資費用，使得項目的總體費用得到了最大限度的優化。CFG樁基的優點，讓它可以以最少的成本獲得最大的收益，所以它的施工方法越來越受人們的重視，目前在中國也得到了廣泛的應用。

一、復合地基簡介

當自然基礎無法達到建（構）筑物對基礎的需要時，為了適應這種需要，人們利用通過對增強體的基礎處理而產生的人工基礎，就形成了復合基礎。復合地基在過程中部分土體結構受到了強化，或被替代，并在天然地基中增加補強筋等，從而構成了由天然地基混凝土主體和強化體兩部分所構成的人工地基。目前一般按照復合地基荷載傳導原理，把復合地基再分為豎向強化體復合地基和側向強化體復合地基兩種，并將豎向強化體復合地基再分為散體鋼樁復合地基、柔性樁復合地基和剛性樁復合地基三類。樁、樁之間和基礎之間還必須覆蓋著一定厚度的褥墊排水層，而褥墊排水層又是超高黏結的樁和復合地基的主要構件。

二、CFG復合地基工程特性

（一）CFG樁復合地基的加固原理

1.樁體的置換作用。混凝土體結構通過水化反應和與粉煤灰水泥的凝硬化學反應后，還可以生成不溶于水的新的結晶物質，并進一步延伸充填在瓦礫與巖屑之間的縫隙內，與骨材結構緊密連接在一起，從而大幅度提高了樁體結構的抗剪剛度與應變模量。樁體結構也完全替代了原有的混凝土體結構，樁身與樁內地形成了復合地基結構，比原來的地基承載能力大大提高。

2.褥墊層的作用。CFG樁的復合基礎在豎向壓力情況下，樁體完整性會被褥墊排水層刺入，而樁體完整性上部的墊面材料就會在周圍進行流動，從而促進樁間土壤和地基底部始終保持接觸，同時還會提高樁間土壤的壓縮率，從而充分發揮了樁與土壤之間的強度，樁土共同效果也得以提高。

3.擠密有增筋的效果。CFG在成樁的過程中，因為水泥綜合利用和水泥粉的熱水化時，大量吸取了周圍軟土中的水分，并發熱和膨脹，對混凝土體產生了重要的熱擠密影響。另外，CFG樁體也發揮著補強筋的功能，從而增加了混凝土體的抗剪力等。

（二）CFG樁的材料構成

CFG樁樁體材料主要有水泥、石膏、粗骨料、Ⅲ級以下或Ⅲ級以上的粉煤灰及粉煤灰激發劑等，然后將它們按照適當的比例混合后，再加水強制攪拌即成。CFG樁強度等級一般為C15～C20，宜選用425號早期強度增長較快的普通硅酸鹽水泥。粗骨料可選用冶金礦渣粗骨料，粒化高爐礦渣是一種具有潛在活性的材料，宜選用這種礦渣粗骨料。粉煤灰的MgO含量不宜過高，以免影響安定性，多孔玻璃體的含量也不能太高，以免降低粉煤灰的活性。

三、CFG樁復合地基主要作用

（一）相互置換

CFG樁復合基礎的樁體與樁間土之間也是有一些區別的，而且他們之間所使用到的建筑材料也有一些不同，這也決定了二者的各種特點。可以認為，樁間土壤泊松度較大，但與樁體強度、柔韌性比較，它更為優秀，因為樁體所需要的土壤承受力大大大于地樁內土的壓力。所以說，CFG既可以置換土壤，同時，也可以極大地增強地基承載功能，從而增加土壤承受力。

（二）向外排水

CFG樁具有一定的排澇功能，也就是說樁體的排澇能力也是一定具有的，這樣就從根本上消散了縫隙中的水壓，使有效應力范圍進一步擴大。即使是在CFG樁復合基礎的成樁階段開始時，膠結的排水通道其實也已在樁體完整性上形成了，這樣才能進一步加快樁體完整性周圍土層的固結速率。因此可以看出，排水功能也是不可缺的重要部分。

（三）對土的約束作用

在完成了CFG樁的基礎澆筑工作的同時，樁體充分發揮功能，并在一定程度上抑制了樁內地基側方下沉現象的出現。假如與設定的實際荷載量水平一致，則在無樁體限制力量的前提下，樁與土出現橫向變化的可能性將會比較大，這也造成了水平變形可能的發生。這也就是，由于具有了CFG樁對混凝土結構的控制力，才真正保證了橫向變化發生的可能性，也因此最大程度地限制好了垂直變化，也同時提高了限制力量的有效程度。

四、常見問題及對策

（一）堵管問題

1.物料的混合比例。樁的施工要采用符合工程規范的材料，要充分保障混合材料的規格，在混合材料中，粉煤灰和細骨粉的含量太低，會降低施工的和易性，從而出現堵管的現象。只有對混合料之間的配比進行全面的把握和合理的控制，確保將粉煤灰摻量控制在70kg/m～90 kg/m的整體范圍內，將坍落度合理地控制在160 mm～200 mm的范圍內，才可以有效地提升施工效果，確保工程質量。

2.沒有正確的操作方法。在鉆孔的混凝土達到預定標高后，便開始了混凝土料的輸送過程，先要開啟排氣閥，將管道中的氣體排放出去，再由刀具的管道或輸送管進行輸送，發現有混凝土物料后即可進行提鉆，但此時也要把握好時機，不能提前，也不能過遲，否則提鉆遲了，原有的混凝土就會由于壓力過大而將已定量輸送的混凝土物料擠壓出去，也會造成更嚴重的堵塞。

（二）樁體空芯環節

樁體完整性空芯現象就是在施工中排氣閥存在了一部分的問題所造成的。浮船塢在開挖后，管內是不會有氣體，但是如果周圍到處有氣體，還是會發生這類現象。只要確定混合料輸送了，那么排除閥門就可以進行正常運行，并自行排除空氣。如果排除閥門堵住了，則無法迅速、同步地將空氣全部排除，這種時候，如果樁內已產生大量殘余空氣，這就極容易產生空芯。所以只有經過進一步地加大治理力度，并進行日常監測、檢測、處理的操作，才可以防止此類情況產生。

（三）樁端飽滿問題

樁端飽滿問題就是由于在澆筑工程中進行先提鉆，然后再進行水泵送造成的問題。發生了這類情況的地方，一旦處理不善，就可能導致在鉆頭磨損上的混凝土直接落入樁中，或者滑落在最下方，工程不能正常進行，降低了CFG樁的樁端結構所形成的強度。在實際施工中，企業就需要認真細致地把握好成樁和泵送混凝土工作，以保證泵料、提料工作同步進行，才能有效處理好這類情況。

五、CFG樁與基礎在具體工程中的運用

（一）CFG樁施工

1.鉆進位置。在 CFG樁施工過程中，在鉆孔就位時，必須保證鉆桿與樁心保持相對位置，并利用鉆塔上的豎桿進行定位，并持續調整糾偏角，保證樁身垂直度偏差小于1%。

2.混合液。首先要按照比例來配制，這樣才能更精確地計算出每一種材料的重量，在加料的時候，應該先放入石塊，再放入水泥、粉煤灰、外加劑，最后放入沙子，這樣水泥、粉煤灰、外加劑就會被夾在沙子和石頭之間，不會到處都是，而且很容易混合在一起。拌料塌落率為16 cm～20 cm，每盤料拌和時間60秒。冬季澆注后，為了防止混凝土受損，應控制在70攝氏度以下。若采用商業水泥，則其混凝土的進模溫度不得低于5攝氏度。

3.成井方法。在進行鉆探前，必須關閉鉆頭的磨削閥門，將刀具移到與地面接觸前，才能打開艙門，進行鉆探。在打孔時，為減少刀具的搖擺，打孔速度宜由慢轉快，這樣也容易發現打孔誤差，便于事后糾正。但是，在成孔期間，若發現刀具搖動，或難以鉆孔，則應立即減慢鉆井速度，以免引起樁孔傾斜、移動，或損壞鉆桿等鉆具。當鉆至預定的樁長時，必須在鉆井塔體上對應的位置有明顯的標志，以便于施工時對樁長進行控制。在鉆探中，在與砂巖、砂巖地層相接觸時，導軌會產生輕微的搖擺，且進速顯著降低，但仍可根據導軌與砂巖地層相接觸來判斷刀具與砂巖地層的接觸深度。

4.灌流和自動抽吸。在 CFG樁成孔至預定深度并停止鉆井后，用液壓泵將泥漿注入，待泥漿完全充滿刀具芯管內后，啟動自動拔出。成樁必須連續進行，不能隨意中斷，成樁的提升速度要控制在2米/分鐘～3米/分鐘。如果因為其它原因，在澆注時不能繼續進行，則要根據地質情況，選擇合適的土層，并且要避免在全飽和砂土、水粉顏料土的地區進行。在施工過程中，可以用水泥袋裝好，密封好。

5.移法。指在最后一根樁基的挖掘工作結束后，將鉆機移到下沉線位置。由于 CFG樁在澆注時，噴出的泥沙較多，因此常常會發生鄰近樁位的情況，但是有時也會因此造成原來已確定的樁位發生偏移。因此，在下一根樁澆注完畢前，通常都要對其位置進行復檢，確保其位置準確。

（二）基坑開挖

由于很多高層建筑是先進行CFG樁施工，后進行基坑開挖，所以一定要注意加強對CFG樁的成品保護。挖掘地基前，要使用大挖掘機施工時，先對地基上約15m的混凝土體積進行預留，在打開施工場地后，用小型鏟斗機械進行樁間土，同時進行人工清槽。測量員也應該在施工過程中隨時掌握好施工力度，避免超挖。在施工中可以止水帷幕樁作為施工的邊線，但也一定要注意，切不可損壞止水帷幕樁。基坑開挖的過程是個連續的過程，大挖機、小挖機和人形成階梯形作業面，采用后退式開挖，可以隨時將樁間土和人工剔鑿的樁頭運走。

（三）清土及CFG樁樁頭處理

一是棄土清運。在CFG樁施工中，由于采用排土成樁的工藝，樁長和樁間距也就決定了所排出的土量大小，在施工中及時清運打樁棄土對于保證CFG樁的正常施工非常重要，它也可節省了在施工中找樁位和設備就位的時間，從而加快了施工進度，若施工中存在竄孔可能時，及時清土還有利于發現竄孔樁位，并迅速采取措施。及時清除打樁棄土，還可減少區域內垃圾的拌料強度，因而降低了清除的困難。清運打樁的棄土應利用電動設備進行處理，或推到場邊堆置很久，風干后才能運到現場。

二是樁頭處理。清除了土層之后，要將在樁上面設置好了標高的鋼樁完全斬斷，具體措施為：用切割器在樁的頂端標高上環形切割近10mm的深度，用大錘的打擊來斬斷鋼樁。擊打時一定要把握好高度，并調整擊打的正確時機，以防止由于用力不正確而造成樁體斷裂，在截斷時也可以鋼釬和小錘將樁頂部修平至原設計的高度以內。但如果在施工過程中，因未知原因造成的樁體完全性斷裂在樁頂至設計標高以內的，需要采取相應的補救措施時，可直接接樁至原設計樁頂標高。

CFG樁的地基，有著加固性能好、施工簡單、費用便宜、檢測收費相對較低一系列優勢，所以受到施工監理和工程設計部門的重視，特別是高層建筑中的運用應用越來越多。但我們施工人員一定要充分了解其工程特性，掌握其施工工藝要點，提高建筑地基質量，為業主提供高質量的建筑產品。

結束語

在新科技迅速發展的大背景下，智能施工技術越來越成為建筑業所關注的焦點及其未來趨勢，其理由主要包括：減少了施工的技術困難；可以實現資金節省；對人力、物力、財務等進行了規范化管理；可以提高建筑物的整體施工品質。然而在現實上效果卻差強人意，管理認識不足、實踐經驗匱乏、技術條件落后成為當前建筑智能化施工中顯露的主要問題，也成為人們迫切需要破解的難題。

參考文獻：

[1]李浩，李春艷，張嵩，等. 建筑工程中地質特征及巖土工程支護研究[J]. 能源與環保，2023，45（01）：181-186.

[2]羅森林，孔令宇，陳先軍，等. CFG樁復合地基在建筑工程中的應用[J]. 佳木斯大學學報（自然科學版），2023，41（01）：147-149.

[3]陳杰. 高層住宅CFG樁復合地基應用實例[J]. 工程機械與維修，2022（05）：133-135.