浅谈CFG桩复合地基在工程中的应用

孙辉

摘要：CFG桩复合地基是由CFG桩、褥垫层及桩间土构成，其构造有一定的特殊性。CFG 桩复合地基处理技术，具有施工速度快、工期短、质量容易控制及工程造价低廉等特点。通过近几年大量实际工程的应用，得到了许多宝贵的经验，同时也得到了更大的推广。

关键词：CFG桩；应用

Abstract: CFG pile composite foundation is by CFG pile serveral problems between pile and soil structure, its structure has some particularity. CFG pile composite foundation treatment technology, with construction speed is quick, short construction period and easy to control the quality and engineering of low cost etc. Characteristics. Through the application of practical engineering in recent years, got a lot of valuable experience, but also get larger promotion.

Keywords: CFG pile; application

中图分类号：K826.16文献标识码：A 文章编号：

1.CFG桩复合地基简介

复合地基是指天然土层和加固材料相互作用组成持力层而共同分担上部结构荷载的人工地基。作为一种有效手段，它已在地基处理工程中得到广泛应用[1～3]。CFG 桩，即水泥粉煤灰碎石桩，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑和砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基，由中国建筑科学研究院地基研究所研制成功，在工程界得到越来越广泛的应用。实践证明，CFG 桩复合地基基础工程总造价通常比碎石桩、灌注桩、预制桩方案低很多。

2. CFG桩复合地基加固作用机理

CFG桩复合地基是由CFG桩、褥垫层及桩间土构成，其构造有一定的特殊性。 对于CFG桩复合地基，桩间土起着分担一部分荷载，并对桩体产生一定的约束作用，从而使桩充分发挥其作用。褥垫层起着调整桩与桩间土之间的荷载分担比的作用，以保证桩与桩间土共同承担上部基础传来的荷载，从而减少基础底面的应力集中，有利于防止桩顶刺入上部基础，此外CFG桩除了能承受较大的竖向荷载，还能有效地克服水平荷载，它使复合地基承载能力提高较大，变形模量也提高较大，还可以通过调节桩长、桩距、桩径、桩体配合比及垫层厚度等设计参数，来调整地基承载力，减小建筑物沉降，因此，CFG桩复合地基是软弱土层地基处理的比较好的方案。

对于CFG桩复合地基，其复合地基作用效应主要表现在以下几方面：

1) 置换作用(桩体效应)

由于CFG桩桩体模量和强度大于桩间土，因此在上部荷载作用下，桩项应力大于桩间土应力，桩将分担大部分荷载，并将荷载传递到较深的承载力较好的土层，从而减小了桩间土分担的荷载。在工程实践中，置换作用也叫桩体效应就是指这种使复合地基承载力相对于天然地基得到提高，并使变形减小的作用。工程实践表明，复合地基桩体材料决定置换作用的大小，粘结强度高的桩置换作用较大，并且粘结强度越高，置换作用越大，而散体桩置换作用较小。

2) 褥垫层的作用

褥垫层的作用是CFG桩复合地基的一个核心技术，CFG桩的许多特性都与褥垫层有关，褥垫层主要有以下作用：①保证桩与土共同承担荷载。对于设置了褥垫层的CFG桩复合地基，由于褥垫层的存在，随着时间的增长，桩体将不断刺入褥垫层，而褥垫层由于受压，将发生向周围流动，正是由于褥垫层的这种流动补偿，使得桩间土与基础底面始终保持接触，并使其压缩量增大，从而充分发挥桩间土的承载力，保证桩与桩间土共同作用。②调节桩、土荷载分担比。在不设褥垫层的情况下，桩将承受很大的荷载，桩间土将承受极小的荷载。而在CFG桩褥垫层作用下，桩与桩间土将共同分担荷载。③减小基础底面的应力集中。CFG桩褥垫层在减小基础底面的应力集中也有显著的效果，其可以避免因应力集中而造成的基础冲切破坏。

3) 排水作用。

由于CFG桩桩体具有良好的透水性，因此其有利于孔隙水压力的消散、使有效应力得到提高，并使桩间土强度达到增长，从而提高复合地基承载力。

4) 挤密作用。

CFG桩还有较为明显的挤密作用，尤其表现在当采用挤土和振动成桩工艺时，在松散砂土、松散细砂、粉土中，会使桩间土的孔隙比减小，使其密实度增加，从而提高桩间土的模量和强度。

3. CFG桩复合地基变形机理

CFG桩在承受上部荷载时，桩与桩间土将按面积置换共同分担荷载，但由于桩体模量远大于土体模量，因此桩体的变形将小于土体变形，这就使桩刺入褥垫层，而随着这个过程，垫层散粒体材料不断发生调整并始终与桩间土接触，而桩的上部土体将对桩产生负摩阻力，下部土体产生正摩阻力，这就产生了一个中性点，而随着土体的不断固结变形，中性点将不断下移，荷载也越来越集中到桩，中性点以下的正摩阻力将不断增大，随着荷载的不断集中，桩端的端阻力将达到极限，桩将下刺入下卧层，而随着桩分担荷载的增大，桩刺入下卧层刺入量将不断增加，最终达到一个平衡状态，但这个过程实际上是一个反复协调的过程，它涉及多种介质与界面，并且发生多种变形。但通过褥垫层的作用，使得基础始终与褥垫层接触，桩间土始终与桩共同工作，充分发挥其承载力。

由此可见，CFG桩复合地基设置褥垫层，使得桩的沉降对桩间土承载力的发挥作用影响不大，即使桩端为承载力较好的土层，褥垫层也能通过其调节作用将荷载传递到桩间土，以保证桩与桩间土共同工作。

总体来说，桩间土的变形、褥垫层的调整补偿作用以及桩的刺入变形是一个反复协调的过程，不断循环的过程，随着这个过程，土体将不断固结变形，不断密实，从而强度逐渐增长，最终达到一个平衡点。

目前认为CFG桩复合地基的总变形量包括三部分：其一是加固区变形量；其二是下卧层变形量；其三是褥垫层的变形量。由于褥垫层的变形量较小所以常常将其忽略

4. CFG桩复合地基在工程中的应用

CFG桩复合地基可适用于各种各样的基础形式，例如独立基础、条形基础、箱形基础以及筏形基础均可采用CFG桩复合地基。自从1997年CFG桩复合地基成套技术被列为国家级工法，并制定标准后，在我国工业和民用建筑工程中得到了广泛的应用。

1993年在建科院的组织下，在南京浦镇车辆厂进行了地基处理试验，对CFG桩复合地基变形特性进行了研究，并提出了变形计算方法。2000年在湖北武汉的北岗小区，采用的CFG桩复合地基进行地基处理，取得了良好的效果。CFG桩复合地基在西安的非湿陷性黄土场地中也得到了较广的应用，比如城西人家住宅小区，建筑高度达到了56.7米，取得了很好的效果。

当前随着高速铁路的发展，复合地基也被逐渐运用于高速铁路地基处理中，尤其表现为CFG桩复合地基，其相对于其它复合地基有在承载力提高及沉降控制的优势，因此目前高速铁路中常采用CFG桩复合地基，如京沪高铁、武广客运专线等，

5.结论

每一种地基基础处理方法，都有其使用的地质条件和范围，以及特定的施工方法，在不同的条件下，会遇到不同的问题，都要有不同的处理方法。 CFG 桩复合地基处理技术，具有施工速度快、工期短、质量容易控制及工程造价低廉等特点；同时由于各工程地质条件差别很大，以及周围环境条件的不同，近几年来施工中遇到很多不同的问题，有些导致了不同程度的经济损失，应引起足够的重视并加以研究，为以后工程提供经验，防患于未然。