CFG桩复合地基在沿海软土地层中的应用

京唐港位于唐山海港开发区境内，渤海湾北岸;该地区广泛分布着海相沉积、洪冲沉积和河相沉积的软弱地层，以含水量大，压缩性高，抗剪强度低为其主要特点，其地基承载力和稳定性对工程设计带来极为不利的影响，稍有不慎，极可能引起建筑物(构筑物)的过大沉降、倾斜甚至倒塌。为有效解决此类问题，人们尝试运用了各类桩基础或软基处理，如灌注桩，预制管桩，堆载预压法，置换法，加筋法，强夯法，水泥搅拌法，CFG桩复合地基法等，其选用是否合适，将直接影响工程的质量、工期、经济成本。CFG桩复合地基自20世纪80年代应用以来，具有施工速度快，施工质量易于控制，经济成本低的，适用面广的特点而广泛用于多层、高层和超高层建筑地基处理，本文以具体的工程实例对渤海湾软弱地层地基处理采用CFG桩复合地基的作用机理及可行性的问题进行探讨。

2 CFG桩复合地基的基本特性

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩(Cement Fly-ash Cravel Pile)的简称。其由石屑、砂、水泥、掺适量粉煤灰和水拌合形成的高粘结强度的桩，与桩间土、褥垫层一起形成复合地基，褥垫层是形成CFG桩复合地基的必要条件。其工作原理为上部荷载通过褥垫层传递给桩与桩间土共同承载，充分利用桩间土的承载力;其主要特性为置换作用(也称桩体效应)、挤密作用、减载作用、桩对土的约束作用; 其适用面广，对基础而言，可适用于独立基础、条形基础、筏板基础与箱型基础;对土层而言，可用于填土、淤泥质土、饱和或非饱和的粘性土、粉土、砂土。

3工程实例

3.1 工程概况

项目位于唐山市京唐港开发区内，为年产60万吨矿渣微粉生产线工程。其基础形式由独立基础和筏板基础组成，拟建建筑的天然地基基底持力层承载力较低，不能满足设计要求，故需进行地基加固处理。

3.2 工程水文地质

场地地表较平缓，最大高差0.30m，属滨海平原，勘察揭露深度范围内地层(表层填土除外)为第四纪全新世冲洪积地层，各主要地层分布情况大致如下：

①素填土(Q4ml)：灰黑色，稍湿-饱和，松散，主要由粉煤灰和粉细砂组成。

②粉土(Q4al+pl)：灰褐色，饱和，中密，切面无光泽反应，干强度、韧性低，摇震反应迅速。

③粉砂(Q4al+pl)：浅灰色，饱和，稍密，长英质，分选、磨圆中等，含少量贝壳碎片。

④粉砂(Q4al+pl)：浅灰色，饱和，中密，长英质，分选、磨圆中等，含少量贝壳碎片。

⑤细砂(Q4al+pl)：黄褐色，饱和，密实，长英质，分选、磨圆中等，含少量贝壳碎片。

⑥粉质粘土(Q4al+pl)：灰色，可塑，切面稍有光泽，干强度、韧性中等，摇震反应无。

地下水水位埋深为1.20m～1.50m，其类型为潜水。根据水质分析报告及区域地质资料，地下水对混凝土结构具弱腐蚀性;对具有干湿交替作用的钢筋混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性;长期浸水时，对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。

3.3 技术参数

设计采用400mm直径的水泥粉煤灰碎石桩(CFG)复合地基处理，各参数见表1。

表1 主要设计参数

主要设计参数

3.4 施工情况

CFG桩施工采用长螺旋钻机成孔中心泵压灌商品混凝土工艺：钻机就位→钻至设计标高→中心压灌砼→边泵送边提钻→成桩移机。依据勘察报告中的地层分布情况，CFG桩主要穿越②饱和粉土、③饱和粉砂、④饱和粉砂与⑤饱和细砂层，在此类地层中施工易出现串孔、缩颈、桩端土层松散等问题。针对以上问题，现场施工制定相应的控制措施，第一，为防止串孔，依据成孔情况，采用隔桩跳打;第二，桩径主要取决于钻杆和钻头直径，施工中定期检查磨损情况，及时更换，另在饱和的砂层中，受高水压影响，它同时受拔管速度影响较大，施工中严格控制拔管速度在1~1.5m/min,确保压灌成桩;第三，钻至设计标高后，泵送混凝土前，严禁钻杆提升30~50cm再泵料。第四，协调混凝土连续供应，避免成桩过程中的停机等待。

3.5 质量检测与对比分析

CFG桩施工完成后，在桩身强度满足试验要求时，分别在中间仓、主厂房、磨机与主料仓按照总桩数的10%随机抽取进行低应变动力试验，经低应变动力试验检测，全部为Ⅰ、Ⅱ类桩，无断桩，桩身完整。同时分别在4个区域的地质较差段随机选择三根桩进行静载荷试验，共进行12组，主厂房与中间仓要求复合地基承载力特征值大于250kPa，压板面积为1.25m×1.25m;磨机要求复合地基承载力特征值大于300kPa，压板面积为1.2m×1.2m;主料仓要求复合地基承载力特征值大于350kPa，压板面积为1.2m×1.2m;静载荷试验结果见表2。

表2 静载荷试验结果

静载荷试验结果

对抽测的12根桩的静载荷试验p-s、s-lgt曲线分析， p-s曲线均成渐变弧形变化，没有明显起降的起始点;s-lgt曲线间距基本为平行等间距，随压力增大，间距增大，最终加载下未出现明显下弯。依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)，p-s曲线是平缓光滑曲线，可取s/d=0.01所对应的压力值作为本处单桩复合地基承载力特征值，但按相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大加载压力的一半，故经处理后的复合地基承载力满足设计要求，沉降量与理论计算基本相符。

4 结论

⑴ 从计算和实验结果来看，CFG桩复合地基承载力和沉降能够满足规范与设计要求，证明该地基处理方法在沿海软土地层中的应用是可行的，且具有施工工期短、施工质量易于控制、成本低的特点，值得在沿海软土地层推广应用。

⑵ 在沿海地区，地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具有较强腐蚀性，CFG桩桩身采用素混凝土，受地下水腐蚀性影响较弱。

⑶ 沿海软土地层的共同特点是富水砂层，有效处理砂土液化和高水压力下得成桩桩径，是CFG桩复合地基处理成功的关键。

参考文献

[1] 龚晓南.地基处理新技术[M].西安：陕西科学技术出版社，1997

[2] 闫明礼，张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[第二版] .北京：中国水利水电出版社，2006

[3] JGJ106-2003建筑基桩检测技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社.2003

[4] JGJ79-2002建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社.2002

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