摘要：通过某食堂项目工程实例，阐述CFG桩复合地基的基本原理和CFG桩设计、施工方法、工艺及质量问题控制措施、复合地基检验，对CFG桩的推广运用具有一定的参考价值。
关键词：长螺旋；CFG桩；设计；施工；检验
1 概述
CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩，是由碎石、石屑（或砂）、粉煤灰掺入适量水泥加水拌和，并用成桩机具制成的高粘结强度的桩型，CFG桩成桩后与桩间土一起通过褥垫层形成CFG桩复合地基。CFG桩的适用范围较广，就土性而言， CFG桩可用于处理粘性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥质土等地基。CFG桩与钻孔灌注桩相比，由于CFG桩体材料可掺入工业废料粉煤灰、不配筋及充分发挥桩间土的承载能力，节省大量钢材，使工程造价大大降低，且CFG桩施工方法技术成熟，工期短，无污染，经济和社会经济效益显著，是目前应用较广泛的地基处理方法。
2 工程概况
广西警察学院仙葫校区2#学生食堂项目，设计为地上3层，混凝土框架结构，柱下独立基础，设计±0相当于绝对高程为87.00，地面标高86.01～88.39m。
根据岩土工程详细勘察报告，项目场地内工程地质情况大致如下：
（1）素填土（Qml）①：黄色、杂色，新近回填，欠固结，主要成分为粉砂，均匀性较好，结构松散，属高压缩性土，层厚平均6.3m，整个场地均有分布，承载力低，未经处理不能作为基础持力层。
（2）粉砂（Q3el）②：褐黄色、黄色，稍密状态，稍湿，与填土接触面局部为饱和状态，成分以全风化粉砂岩为主，主要矿物成分为石英、长石等，属中等压缩性土，层厚平均10.2m，整个场地均均有分布，该土层虽具有一定的承载力，但考虑施工、质量、安全、经济和工期等方面因素，不宜作为拟建建筑的天然地基持力层，如作为拟建建筑基础持力层需进行地基加固处理。
（3）粉砂岩（E2）③：黄色，岩体较完整，风化程度为强风化，粉砂质结构，天然单轴抗压强度平均值0.29 MPa，标准值0.24 MPa，属极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，层厚平均4.5m，整个场地均有分布，具有一定的承载力，可作为拟建建筑的天然地基持力层。
（4）粉砂岩（E2）④：褐黄色、黄色，岩体较完整，风化程度为中风化，粉砂质结构，局部夹钙铁质结合，饱和单轴抗压强度平均值为33.65MPa ，标准值为23.61MPa，属较软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级，该层地勘未揭穿，整个场地均有分布，承载力高，厚度大，是良好桩基础持力层。
根据岩土工程详细勘察报告，项目场地存在一层地下潜水，赋存于②层粉砂中，水量较丰富，稳定水位在82.43m～85.88m之间，水位变化幅度2m～3m，填土属中透水层，需考虑地下水对基础施工的影响。地下水对混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋均有微腐蚀性。
3 地基处理方案
经反复进行经济技术分析后，设计采用CFG桩复合地基进行地基加固处理。
3.1 CFG桩复合地基作用原理
CFG桩复合地基由桩、桩间土及褥垫层三部分构成。褥垫层将上部基础传来的基底压力通过适当的变形以一定的比例分配给桩及桩间土，使二者共同；同时土体受到桩的挤密而提高承载力，桩因周围土的测应力的增加而改善的受力性能，二者共同作用形成一个复合的受力整体，共同承担上部基础传来的荷载。
3.2 CFG桩复合地基设计
⑴CFG桩复合地基设计参数
根据岩土工程详细勘察报告及有关规范，CFG桩设计参数值见表1：
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⑵成桩参数
按矩形布桩，布桩间距1500㎜，桩径Φ500㎜，桩长暂定10.5m，桩头保护层不低于50㎝，面积置换率为8.7%。
⑶单桩竖向承载力计算
①按桩端阻力和桩侧摩阻力计算
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式中：Ra 为单桩竖向承载力特征值； up 为桩的周长；n为桩长范围内的土层数；qsi为第i层土的侧摩阻力特征值；qp为第i层土的桩端阻力特征值；Ap为CFG桩截面积；li为第i层土的厚度。
将设计参数代入式⑴得：Ra= 346 kN≥340 kN
取值Ra = 340 kN
②按桩身强度验算，桩身强度等级按C20考虑
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式中：fspk 为复合地基承载力特征值；m 为面积置换率；β为桩间土承载力折减系数，根据岩土工程详细勘察报告取值0.7；fsk 为处理后桩间土承载力特征值，根据岩土工程详细勘察报告取值60 kPa 。
将设计参数、取值代入式⑶得： fspk =189 kPa≥185 kPa
⑸复合土层压缩模量
Esp=ζEs ⑷
ζ= fspk / fak ⑸
式中：Esp为复合土层压缩模量；Es为天然地基土的压缩模量，根据岩土工程详细勘察报告取值17 MPa；fspk 为复合地基承载力特征值；fak 为天然地基承载力特征值，根据岩土工程详细勘察报告取值60 kPa 。
将取值代入式⑷、⑸得：ζ= fspk / fak= 3.2 Esp=ζEs =54.3 MPa
4 CFG桩施工
4.1 施工方法
本工程采用长螺旋成孔管内泵压混合料成桩法，即利用长螺旋钻机进行Φ500桩钻孔，钻孔至设计深度后，利用混凝土输送泵通过钻杆中心管泵送一定比例拌和的混合料，然后边泵送边提钻形成CFG桩。
4.2施工机械
CFG20-400长螺旋钻机2台，用于成孔、成桩；FM22混凝土泵送车2台，用于输送CFG 混合料；PC60-7小型挖掘机2台，用于清理钻渣。
4.3施工工艺
成桩工艺：施工准备→测放桩位→桩机就位→钻孔至设计深度→钻头上提200㎜→边泵送混凝土边提钻→成孔→桩机移至下一桩位
混合料泵压工艺：商品混凝土进场→混凝土质量检测（试块制作→试块养护→试块送验）→输送混凝土→边泵送混凝土边提钻
4.4 常见施工质量问题及控制措施
⑴堵管控制
混凝土混合料的和易性差和现场操作不当及机械设备故障等容易引起堵管，造成断桩。
控制措施：①混合料配合比要满足要求，确保泵送混合料的坍落度控制在18±2㎝；②连接输送泵管与螺旋钻杆中心管的弯头内径要与输料管内径一样大，且弯头弧度要合理；③泵送混合料和钻杆提升等操作，应选派业务熟练的人员统一指挥，控制好提钻速度。
⑵窜孔控制
桩间距较小，泵送混合料具有一定泵压，造成窜孔。
控制措施：①根据地层情况、桩距适当减小泵压；②施工中采用跳打、隔打施工。
⑶缩径、断桩控制
当打桩连续作业时，新打桩会对已打桩产生挤压，已打桩强度未达到设计要求时，将已打桩挤成扁状、椭圆状或不规则形状，严重的会近成缩经、断桩，另外在粉粘土层遇水会出现缩径现象。
控制措施：①在桩身强度达到要求前，避免振动影响，施工中应根据地层情况、桩距等合理安排的施工顺序和作业间隔时间；②成孔后应及时向孔内泵送混合料，用混凝土在孔内形成的压力阻止地下水渗入孔内。
5 CFG桩复合地基检验
CFG桩复合地基加固处理效果检验采用单桩低应变法检测、单桩竖向抗压静载试验和复合地基平板载荷试验。
5.1单桩低应变法检测
单桩低应变抽检数量不少于总桩数的10%，本工程设计CFG桩总数563根，抽检桩数57根。检测表明桩身强度28d龄期波速在3205～3290m/s，相当于最终桩身强度C20以上。桩身完整性评定为Ⅰ类桩38根，占抽检桩数的66.7%，桩身完整性评定为Ⅱ类桩19根，占抽检桩数的33.3%，无Ⅲ、Ⅳ类。质量缺陷主要表现为缩颈，桩身出现轻微裂缝，分析造成原因主要是设计桩间距为2倍的桩体直径，施工中填土层互相挤压造成。Ⅱ类桩不影响桩身结构承载力的正常发挥，属于合格桩，不需要处理。
5.2 单桩竖向抗压静载试验和复合地基平板载荷试验
本工程单桩竖向抗压静载试验取3根桩检测，复合地基平板载荷试验桩取3个试验点进行检测，压板尺寸1.5 m×1.5m，面积2.25㎡。单桩竖向抗压静载试验结果如表2所示，复合地基平板载荷试验结果如表3所示。
表2 单桩竖向抗压静载试验结果表
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根据现场试验记录绘制的各试验点的曲线分析，单桩竖向抗压静载试验受检的3根桩最大沉降量均在规范规定的允许范围之内，Q—s曲线未出现明显陡降起始点，为缓变型曲线，试验极限承载力均可取最大试验荷载680 kN，承载力特征值均可取最大试验荷载的一半，即340 kN，满足设计要求。复合地基平板载荷试验受检的3根桩的最大沉降量均在规范规定的允许范围之内，且各压力—沉降（P—s）曲线平缓光滑，形态均正常，3个复合地基试验点最大试验荷载均达到370 kPa，受检3个试验点的s/b=0.01所对应的压力大于185 kPa，且大于最大加载压力的一半，试验点承载力特征值均可取最大加载压力的一半，即185185 kPa，满足设计要求。
6 结束语
通过本工程CFG桩加固处理填土地基的实例，说明了该方法加固填土地基作用效果明显，完全满足设计要求，且该方法具有变形小，稳定快的特点，具有明显的经济效益和社会效益，非常适用于对变形要求高的多层建筑的松软地基加固。