CFG桩应用技术

作者：谢晓明 来源：武汉市第二市政工程有限公司 日期: 2006-7-19

CFG桩用于处理加固软土地基是20世纪90年代出现的一种地基处理技术。CFG桩由水泥、碎石、粉煤灰掺水拌合，用普通振动沉管机施工而成，具有粘性强度高的特点，CFG桩、桩间土、褥垫层共同组成复合地基，具有使地基承载力提高幅度大，而且有很大可调性的优点。

一、工程简介

武汉市中环线南环段野芷立交道路工程K6+775～K7+200段，场地现状地形多为湖塘、地形标高变化在16.00～18.00m之间，工程施工需将湖塘水抽干清淤后，进行回填路堤土方，回填高度在4～7m之间。

回填土底层的原状土层，从地勘资料反映的数据来看，为粘土和亚粘土，其地基承载力分别为70kPa和90kPa，不能满足道路土基的质量要求。

二、设计方案和技术参数

结合本工程的具体情况，采用CFG桩复合地基技术参数见表1。施工CFG桩时，先清除浮淤再回填土至桩顶设计标高以上50cm，桩顶标高高于设计桩顶标高至少50cm。在CFG桩顶面选用级配碎石砂做褥垫层，铺设层厚为30cm。

三、施工技术 1.施工特点

（1）CFG桩不需要排泥，不污染环境，施工工艺简单，施工速度快。 （2）CFG桩灌注的砼具有一定的粘结强度和良好的和易性，使其在振动沉管中不易离析，泌水，从而保证桩身施工质量。

（3）CFG桩复合地基承载力提高幅度大，沉降量小，加固软土地基效果显著，具有广泛的适应性。

（4）由于粉煤灰不断发生水化反应，使桩身砼的后期强度增大，这对CFG桩承受上部荷载有了可靠保证。

（5）CFG桩体内不设钢筋笼，可节约大量钢材，从而降低工程造价。 2.施工工艺

振动沉管灌注CFG桩按照设计桩基平面布置图，将预制的钢筋砼桩尖，准确地埋入地表之下，桩身垂直套入桩尖，通过振动挤压将桩管沉入设计高程，桩尖进入持力层1.0～1.5m，再灌注水泥粉煤类碎石砼，边振动边拔管，直到桩管全部拔出成桩。

3.施工流程：

平整场地→测量标高、放线放桩位→桩机就位→放置桩尖、沉管→沉管到设计深度→测记最终贯入度及孔深→边灌注、边振动、边拔管→成桩→清除设计标高以上的→桩间土和桩头→CFG桩检测→验槽→褥垫层

施工→ CFG桩复合地基验收。 4.施工方法

（1）施工前按设计要求进行桩位测放，并对测量基线，水准点及桩位进行复核，桩基定位桩及施工区附近的水准点，设置在不受桩基施工影响的地方。

（2）将钢筋砼预制桩尖，按测放的桩基点位准确地埋入地表30cm以下处，桩管垂直套入桩尖，桩管与桩尖的轴线重合，桩管内壁保持干净。

（3）桩管沉入到设计标高，桩尖进行持力层，并判定该深度或贯入度是否达到设计高程。符合要求后方可终止沉管。

（4）终止沉管后尽快灌注砼，桩管内注满砼后，先振动5～10s，再开始拔管，边振动边拔管，每拔0.5～1.0m，停拔5～10s，但保持振动，直到桩管全部拔出。

（5）拔管速度按均匀线速率控制，一般土层以1.2～1.5m/min，软土层以0.6～0.8m/min控制。

（6）为防止出现桩身缩颈和断桩，除控制拔管速度和高度外，还可采用短拔（0.3～0.5m）长振（15～20s）法施工。

（7）在拔管过程中，桩管内至少保持2m以上高度的砼，或管内砼高度不低于地面。

（8）沉管拔出地面，确认桩的质量符合要求后，用湿粘土封顶，然后移动钻机，继续进行下根桩施工。

（9）打桩顺序，采用隔排隔桩跳打法施工。 5.技术质量措施

（1）桩机定位，管深检测：桩机定位后必须保持平正、稳固，确保施工中不发生倾斜、位移，在机架上设置控制沉管深度的标尺，以便施工中进行观测记录。

（2）砼施工配合比：施工前，进行原材料试验检测，试验室出具设计配合比通知单。

（3）桩位正确：沉管前，检查桩位是否正确，桩管入土时，桩的平面位置偏差不得大于5cm。

（4）桩身垂直度：

a.桩机就位后，用水平尺调整机座，并备以枕木垫于管下，使桩机前后高差小于2cm，横向高差小于10cm。

b.正侧面用线垂校正桩管，桩管垂直度不超过1.5%的桩长值。

c.桩管沉入过程中，若发现桩身有偏斜和位移，则应停止沉管检查，待纠正后再下沉。

（5）桩顶标高控制：用水准仪控制桩顶高程，在桩机上标明尺寸标记，以便在沉管和终止沉管时，观测记录桩管的入土深度。

（6）施工记录：认真填写桩基记录表格，如实反遇桩基施工情况，记录最后2个2min的贯入度及最后1m的沉管时间和总沉管时间，桩管入土深度和成桩时间。打桩时，每打完一根桩，在施工图上做好标记，并校核桩数、桩位、防止漏桩。

6.褥垫层 (1)褥垫层作用

a.使桩顶人为地向上刺入，使桩间土一开始就分担较大份额的上部荷载，较好地发挥桩间土的承载力。

b.依靠褥垫层材料与基础底面的摩擦，使CFG桩复合地基具有一定抵抗水平荷载的能力。

c.对地基的不均匀沉降，有一定的补偿作用。 (2)褥垫层施工

褥垫层位于桩顶和桩间土的上部，厚度为10-30cm的级配碎石砂结构。采用碾压的施工压实，每层材料摊铺均匀，一般压实不少于3遍，压到密实度不松动为止。

四、CFG桩检测 1．试验方法与设备 （1）低应变反射波法试验

a.方法：通过手锤或力棒敲击桩头激发应力波，应力波沿桩身向下传播，当桩身存在波阻抗差异时，应力波产生的反射被安装于桩头的传感器接收并传输到仪器，运用低应变分析软件，对反射波进行处理、分析，得到桩身质量完整性的信息。

b.设备：RS-1616KP基桩动测仪、16100传感器，尼龙锤。 (2)单桩竖向抗压静载试验

a.加载方式：采用慢速维持荷载法油泵逐级加载，共分10级加载和5级卸载，每级加载量为22KN。采用桁架、主梁、工字钢搭成的压重平台反力装置，砂包堆积，最大加荷量为220KN。

b.荷载与沉降观测：荷载值通过压力表测量，由千斤顶的标定曲线换算给出，承载板沉降通过对称正向布置于承载板百分表测量。

c.设备：VD-2000千斤顶、压力表/压力传杆器、百分表/位移传杆器。 (3)单桩复合地基承载试验

a.加载方式：最大加载量按复合地基承载力标准值的2倍即220kPa进行，分为10级，每级加载量为 22kPa，第一级加载量为44kPa，总堆载量450kN。采用1.5m的圆形承压板、板底铺3mm中粗砂找平层，采用油压千斤顶加载，工字钢搭设堆载平台，砂袋堆积提供反力，最大压重量450KN。

b.荷载与沉降观测：荷载值通过压力表测量，再由千斤顶的标定曲线换算给出，测试仪自动记录，沉降通过承压板两边对称架设的机械或百分表测量。

c.设备：与单桩竖向抗压静载试验相同。 2.数据整理和分析 (1)低应变反射波法

根据检测所得数据，桩身结构完整性试验结果见表2：

(2)单桩竖向抗压静载试验，复合地基试验在桩施工结束28天后，根据规范取总量0.5%-1.0%做试验，下面仅以11#桩为例，分析整理数据，总结试验结果。 表3 地基静载试验数据表

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(3)数据分析

测试法结果表明：11#桩当荷载加到220kN时，未出现明显的比例极限，其沉降量均在规定允许值40mm范围内，且Q-s曲线平缓，无明显拐点和陡降段，s-lgt曲线呈平缓规则排列，未达到破坏荷载，因此，其单桩竖向静压载极限承载力均大于110kN，单桩复合地基承载力特征值均大于110kPa，满足设计要求。 运用低应变反射波法检测的36根桩，其中Ⅰ类桩34根，Ⅱ类桩2根，说明桩身整体性完好。

五、结束语

1.在软土地基上施工公路和城市主干道，地基处理至关重要，必须认真调查地质情况，综合分析各种地基处理方法，通过论证，确认优化的处理方法，保证其达到设计要求。

2.CFG桩具有刚性桩的性状特征，具有明显的端承和侧阻作用。适用于多种土层施工。级配砂石褥垫层作为复合地基技术的一个重要组成部分，具有调整桩、土荷载分担比，减小基础底面应力集中的作用。

3.CFG桩第一次应用于武汉市中环线南环段工程的软土地基处理，笔者结合桩基施工实践，对CFG桩的应用技术进行了初步探讨，CFG桩对各土层的适应性进行了摸索，积累了一定的经验。无疑，武汉市中环线南环段野芷立交道路工程利用CFG桩处理地基的成功实践，为今后类似工程的施工提供了一个成功的实例。