王冬丽
中煤科工集团北京华宇工程有限公司 河南省平顶山市 467002
摘 要：随着我国城市规模的扩大，高层建筑数量快速增加。根据实践可知，高层建筑基底荷载相对较大，采取适宜的地基处理方法十分重要。CFG 桩复合地基技术近年来应用较多，其承载力强，可处理土层种类广泛，在节能环保、经济性方面具有较大优势。
关键词：高层建筑；地基基础；CFG 桩复合地基；施工技术
1.CFG桩概述
通过分析CFG桩复合地基的受力原理我们可以清楚的看出，CFG桩和承台之间通常会设置10公分到30公分厚的褥垫层,因此该复合地基是由CFG桩和土层来共同承担上部结构传下来的荷载,但是由于桩土之间应力比是非常大的,所以由CFG桩竖向承担的荷载比例很大。导致了绝大部分的水平荷载都被承台四周的土层以及承台底的桩间土所承担，并且通常由于CFG桩复合地基的置换率也比较低，因此其水平荷载由CFG桩基承担的比重就很小。简单地说，CFG桩其实就是以承担上部结构的竖向荷载为主的。经过一系列的工程实践结果以及模拟实验数据可知，如果褥垫层在CFG桩复合地基中的厚度可以超过10公分，那么CFG桩体发生水平折断问题的机率就很低，这就意味着CFG桩在该复合地基中不会失去工作能力。不难看出，在复合地基中，CFG最突出的作用就是肩负上部结构传送过来的竖向承载力。因此CFG桩复合地基的处理方法在取土成孔柱锤夯扩作用下是完全能够得到保证的。
2 高层建筑地基要求
高层、超高层住宅可较好地节约土地，提高资源利用率，符合现代城市发展需求。然而，高层建筑项目对地基基础承载力、稳定性均提出了较高要求，必须根据场地工程地质条件
合理选择地基基础形式，以保证项目安全可靠。基于此背景，复合地基的概念逐渐发展起来，通过在土体内设置增强体，由增强体与土体共同承受荷载，减小地基沉降。在工程实践中，增强体主要是桩体，包括碎石桩、CFG桩、水泥土桩等。本文主要围绕 CFG 桩复合地基技术展开分析，CFG 桩本身属于高黏结强度桩，由此形成的复合地基承载力高，施工技术成熟，被广泛应用于各种结构形式的高层建筑。
3 CFG桩特点与工作原理
3.1CFG桩特点
首先，CFG桩具有高粘接性与高强度性。CFG桩属于复合型桩，在地基处理的时候，应用CFG桩能够直观地控制地基处理技术。
实际应用的时候，将常见的相对比较廉价的原料混合料搅拌后即可组成CFG桩，其通常由粉煤灰与砂石共同组成。原料的配比对CFG桩的强度具有一定的影响，但控制在C5至C25之间，就能够促使其维持在刚性与柔性之间。CFG桩的作用就是促使桩与桩共同承担荷重，由此便可计算和设计性状。其次，CFG桩造价较为低廉。对比发现CFG桩的造价基金仅仅是桩基的一半。建筑工程施工中使用CFG桩，不仅可以达到操作简便的要求，还能够有效降低造价。事实上，CFG桩应用如此广泛有部分原因是其经济性的特点。与此同时，无计算配筋，可将工业中产生的废料粉煤灰与石屑作为原料，这样就能够进一步降低造价。
最后，CFG桩适用范围广。相对于其他地基处理，CFG桩的适用范围非常广泛，如砂土、黄土、杂填土、黏土、粉土等均可使用CFG桩进行地基处理。但需注意，如在淤泥土质中应用，应预先对其进行现场试验，然后才可确定。CFG桩应用的基础形式多样，可独立、条形，同时还可用于箱型基础与筏板基础，工业厂房与民用建筑均可使用CFG桩。可见，CFG桩的使用空间非常的广泛。
3.2工作原理
CFG桩复合地基的加固机理包括置换作用和挤密作用，其中置换作用占主体。当CFG桩用于挤密效果好的土层时，既有置换作用，又有挤密作用;当用于挤密效果差的土层时，挤密作用就很弱，就只有置换作用。在CFG桩复合地基中，由桩所承担的荷载处于40%～75%之间，比碎石桩在承载力方面至少提高4倍以上。
在CFG桩复合地基中，软基处理质量的核心是设置褥垫层，是始终确保桩间土发挥作用的关键。在荷载作用下，桩体的强度和模量比桩间土还要大还要强，桩顶应力比桩间土表面应力大。由散体材料构成的褥垫层能够确保桩间土共同参与工作，将承受的荷载向较深的土层中传递，同时相应的减少桩间土承担的荷载比例。不难看出，褥垫层的作用在于确保荷载通过褥垫层传递到桩间土上，确保桩间土与桩共同来承担上部建筑物传下来的荷载，以此来大幅提高复合地基的承载力，减少复合地基的沉降变形，确保复合地基稳固安全。
4高层建筑长短桩复合地基类型及应用范围
高层建筑长短复合地基有长桩和短桩，它们可以采用同一种桩类型，也可以采用不同种桩类型，通常刚度较大的桩比较适合长桩，比如钢筋混凝土桩、低强度桩、钢管桩等桩型，它们的主要作用是将应力传递给深层持力层；通常散体材料或柔性桩比较适合短桩，比如碎石桩、水泥土桩、石灰桩等桩型，主要作用是加固浅层土体。长短桩复合地基根据长短桩不同位置可以分为三种类型：长短桩间隔式、内短桩外长桩式、内长桩外短桩式。
长短桩复合地基的应用范围比较广泛，主要应用在杂填土、湿陷性黄土、液化土、淤泥质土、黏性土、粉土、砂土、深厚软土、土质较好的两层持力层（不同长短桩型放在不同的持力层上）等。
5主要影响因素的理论探讨
5.1褥垫层厚度对沉降、荷载分担比的影响
在对高层建筑长短桩复合地基整体性状的研究中，我们可以得到沉降及荷载分担比随褥垫层厚度变化曲线。根据褥垫层厚度变化曲线可知，当褥垫层从无到褥垫层厚度为120mm时，筏板底的差异沉降变化不太明显，平均沉降从无褥垫层时的38mm到120mm厚褥垫层时增大2.5mm，随着褥垫层厚度的不断增加，筏板底的平均沉降变化平缓，说明超过某一厚度后继续增加褥垫层厚度对筏板底沉降影响可以忽略不计。分析认为无褥垫层时，上部荷载主要由桩体来承担，由于其刚度大、压缩性小的特点，导致筏板底沉降较小；增加褥垫层后，桩顶向褥垫层刺入，导致筏板底沉降增大，但这一变化不明显。
5.2长桩长度及置换率对沉降、荷载分担比的影响
高层建筑长短桩复合地基整体性状的研究中得到沉降及荷载分担比随长桩长度、长桩置换率变化曲线。筏板底的平均沉降随长桩长度的增加而显著减小，当长桩长度由7m增长至18m时，沉降减少30mm，继续增加，沉降降幅减小。筏板底的差异沉降随着长桩长度增加变化缓慢。分析认为由于长桩长度的增加，桩侧摩阻力逐渐发挥作用，同时桩体将承受的所有荷载传到深处持力层中，导致筏板底沉降减小，但这种效果在超过18m后逐渐减少。说明在复合地基中长桩长度在减少筏板底沉降时有一定的局限性。
5.3短桩长度及置换率对沉降、荷载分担比的影响
对高层建筑长短桩复合地基工程性状的研究中得到沉降及荷载分担比随短桩长度变化曲线。当短桩长度小于7m时，长桩荷载分担比缓慢减少，土体和短桩的荷载分担比缓慢增加；当短桩长度大于7m后，长桩荷载分担比下降明显约0.45，土体增加较快约0.42，短桩变化较小约0.13，这说明短桩长度对桩土荷载分担比影响较小。
5.4上部结构刚度对沉降、荷载分担比的影响
随着施工的进行，楼层持续增加，即上部刚度增加，筏板底的平均沉降也逐渐增大，超过16层后，沉降继续增大，但增幅较缓。筏板底的差异沉降曲线呈直线状，基本变化不大。说明上部刚度对筏板底沉降影响有限。上部刚度的变化对桩土荷载分担比的影响较小，长桩荷载分担比略下降约0.5，短桩基本没有变化，土体略上升约0.4，说明长短桩复合地基中长桩和土体主要来承担上部荷载，短桩用来加固浅层土体。
结语
在高层建筑众多复合地基类型中，CFG 桩凭借施工便捷、速度快、成本低等诸多优势得到广泛应用。在 CFG 桩复合地基技术应用中，需根据项目实际情况合理确定施工方案，规范落实每道工序，做好相关检测检验工作，及时发现、处理问题桩，将地基变形控制在设计要求范围内，为后续作业奠定坚实的基础。
参考文献：
［1］ 杨军.CFG 桩复合地基技术及工程应用研究［J］.工程技术研究，2019，4（8）：54-55.
［2］ 徐变.CFG 桩复合地基检测常见问题与改进方法研究［J］.城市住宅，2020，27（2）：138-139.