CFG樁:水泥粉煤灰碎石樁-中文百科頻道

基本原理

粘結強度樁是複合地基的代表，多用于高層和超高層建築中。CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱（即cement fIying-ash gravel pile）。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結強度樁，和樁間土、褥墊層一起形成複合地基。CFG樁複合地基通過褥墊層與基礎連接，無論樁端落在一般土層還是堅硬土層，均可保證樁間土始終參與工作。

由于樁體的強度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應力比樁間土表面應力大。樁可将承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應減少了樁間土承擔的荷載。這樣，由于樁的作用使複合地基承載力提高，變形減小，再加上CFG樁不配筋，樁體利用工業廢料粉煤灰作為摻和料，大大降低了工程造價。

複合地基設計中，基礎與樁和樁間土之間設置一定厚度散體粒狀材料組成的褥墊層，是複合地基的一個核心技術。基礎下是否設置褥墊層，對複合地基受力影響很大。若不設置褥墊層，複合地基承載特性與樁基礎相似，樁間土承載能力難以發揮，不能成為複合地基。基礎下設置褥墊層，樁間土載力的發揮就不單純依賴于樁的沉降，即使樁端落在好土層上，也能保證荷載通過褥墊層作用到樁間土上，使樁土共同承擔荷載。

适用範圍

CFG樁的适用範圍很廣。在砂土、粉土、粘土、淤泥質土、雜填土等地基均有大量成功的實例。CFG樁對獨立基礎、條形基礎、筏基都适用。

施工

CFG樁的施工，應根據現場條件選用下列施工工藝：

1、長螺旋鑽孔灌注成樁，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密實以上的樁土.

2、長螺旋鑽孔、管内泵壓混合料灌注成樁，适用于粘性土、粉土、砂土，以及對噪聲或泥漿污染要求嚴格的場地.

3、振動沉管灌注成樁，适用于粉土、粘性土及素填土地基.

材料要求

1、混凝土、混凝土外加劑和摻和料：緩凝劑、粉煤灰，均應符合相應标準要求，其摻量應根據施工要求通過試驗室确定.

2、嚴格按照配合比配制混合料。

3、長螺旋鑽孔、管内泵壓混合料灌注成樁施工的坍落度宜為160~200mm，振動沉管灌注樁成樁施工的坍落度宜為30~50mm，振動沉管灌注成樁後樁頂浮漿厚度不宜超過200mm。

4、長螺旋鑽孔、管内泵壓混合料成樁施工在鑽至設計深度後，應準确掌握提拔鑽杆時間，混合料泵送量應與拔管速度相配合，遇到飽和砂土或飽和粉土層，不得停泵待料；沉管灌注成樁施工拔管速度應按勻速控制，拔管速度應控制在1.2～1.5m/min左右，如遇淤泥或淤泥質土，拔管速度應适當放慢。

注意事項

1、冬期施工時混合料入孔溫度不得低于5℃，對樁頭和樁間土應采取保溫措施。

2、施工垂直度偏差不應大于1%；對滿堂布樁基礎，樁位偏差不應大于0.4倍樁徑；對條形基礎，樁位偏差不應大于0.25倍樁徑，對單排布樁樁位偏差不應大于60mm。

技術指标

根據工程實際情況，水泥粉煤灰碎石樁常用的施工工藝包括長螺旋鑽孔、管内泵壓混合料成樁；振動沉管灌注成樁和長螺旋鑽孔灌注成樁。主要技術指标為：

1.地基承載力：設計要求；

2.樁徑：宜取350－600mm；

3.樁長：設計要求，樁端持力層應選擇承載力相對較高的土層；

4.樁身強度：混凝土強度滿足設計要求，通常≥C15；

5.樁間距：宜取3－5倍樁徑；

6.樁垂直度：≤1.5%；

7.褥墊層：宜用中砂、粗砂、碎石或級配砂石等，不宜選用卵石，最大粒徑不宜大于30mm。厚度150－300mm，夯填度≤0.9。

實際工程中以上參數根據地質條件、基礎類型、結構類型、地基承載力和變形要求等條件或現場每台班或每日留取試塊1～2組确定。

應用

工程概況

某住宅樓為26層，另有1層地下室，為剪力牆結構。地基采用CFG樁複合地基進行加固處理，樁總樁數約為360餘根，樁長10m，樁徑400mm。基礎采用筏闆基礎，複合地基承載力特征值430kPa。CFG樁采用長螺旋鑽成孔，樁身強度為20MPa；褥墊層采用級配砂石，厚度為0.2m。

1.1工程地質條件

本住宅樓場地地形較平坦，場地屬于平原，為第四紀全新世沖積沉積形成。其工程地質條件如表1所示。

1.2平面布置

住宅樓占地（26.1×14.6）m2，高78.6m，平面形狀為長方形，地下室層高為4.70m，采用CFG樁複合地基。布樁時考慮樁受力的合理性，盡量利用樁間土應力σs産生的附加應力對樁側阻力的增大作用。通常σs越大，作用在樁上的水平力越大，樁的側阻力越大。此複合地基采用CFG樁正方形布置，間距1.45m，本樓的CFG樁有效樁長不小于10m，樁長10m，樁徑400mm，預估的單樁承載力特征值為560kN。CFG樁複合地基的設置，不僅可以大幅度的提高地基承載力，減小了變形，并充分利用了樁間土的作用，降低了造價工程造價，一般為樁基的1/3~1/2，經濟效益和社會效益非常顯着。

試驗結果分析

2.1複合地基靜載荷試驗

試驗采用單樁複合地基承載力按單樁處理面積加權平均的辦法，評價CFG樁和水泥土樁混合地基承載力。試驗有兩組複合地基試驗，每組試驗各有一個CFG樁與一個水泥土樁單樁複合地基試驗點。第一組為CFG-308#和SNT-410#，第二組為CFG-518#和SNT-632#。從P-S曲線可以看出，複合地基靜載荷試驗曲線基本屬于漸進型的光滑曲線，不存在陡降點。

取s/b=0.01（b為方形壓闆的寬度）對應的荷載，其值均超過最大加荷量的一半，因此取最大加荷量的一半作為CFG樁、水泥土樁的單樁複合地基承載力設計值。即CFG樁單樁複合地基承載力設計值大于550kPa，水泥土樁單樁複合地基承載力設計值大于200kPa，對兩組值進行加權平均後，可知CFG樁與夯實水泥土樁混合樁型複合地基承載力不小于375kPa，複合地基承載力提高1倍，滿足設計要求。分别對兩組中的CFG樁及夯實水泥土樁的試驗曲線作比較，兩組複合地基的承載力相差不大，說明主樓部分的地基土質分布比較均勻，基底持力層的承載力和壓縮模量差别不大。

2.2單樁豎向抗壓靜載荷試驗結果

試驗進行了3根CFG樁單樁靜荷試驗，檢測結果顯示：CFG樁單樁極限承載力不小于2000KN，地基承載力提高160%；滿足設計要求。從檢測結果可以看出，3根樁的總沉降都小于

10mm，遠小于《規範》要求，且沉降随時間、荷載的變化都是均勻的，基本上是彈性的。由此可以看出，當Q=1000KN時，CFG樁還沒有達到極限承載力狀态，當Q=500KN時，水泥土樁也沒有達到極限承載力狀态，還有很大“儲備”。由卸載曲線可以看出，樁的彈性回彈量很小，最多隻有2m，說明樁體剛度很大。

2.3輕便觸探試驗

為對比加固前後樁間土承載力的變化，完工後，布置了7個輕便觸探點進行試驗。綜合分析樁間土測試結果可知，經水泥土樁與CFG樁處理後淺層樁間土的承載力基本值不低于200kPa，比地基處理前的樁間土承載力有所提高。

2.4應變樁身完整性檢測

本工程低應變檢測CFG樁樁身完整性65根樁，檢測比例約為30%。所測的65根CFG均屬于完整樁或基本完整樁，沒有影響正常使用的樁。