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《工程與建設雜志》2014年第二期

1CFG樁復合地基的設計方法

1.1CFG樁復合地基理論基礎通常情況下，采用一定的技術手段處理過的人工地基稱之為復合地基，水泥粉煤灰碎石樁簡稱為CFG樁。CFG復合地基的主要成分包括水泥、粉煤灰、砂石、碎石、石屑等，這些成分按照一定的比例進行加水拌和，然后通過相應的機械設備進行加工，最后制成樁，其強度等級為C25～C30［3］。CFG復合地基包括3個部分，即褥墊層、樁間土和樁體。（1）CFG樁復合地基的加固原理。如果基礎受到來自垂直方向的荷載力的作用時，CFG復合地基的樁間土和樁體均會出現不同程度的沉降變形，由于樁和土的自身性質的不同，在垂直荷載的作用下，樁間土的變形模量要遠遠超過樁體的變形模量，因此，樁間土的沉降變形要比樁體的沉降變形大，然而，褥墊層鋪設于基礎的下部，能夠起到一定的緩沖作用，樁體受到垂直荷載作用是，可以向上刺入，在這個過程中，褥墊層中的材料受到擠壓而不斷調整，進而補充到樁間土上，這個過程可以保證樁間土和樁體都能夠在荷載力的作用下，不間斷的進行工作。樁間土受到樁體的擠壓作用，會相應的提高樁間土的密實程度，進一步提高樁間土的承載能力。此外，由于樁體周圍應力的改變，使得樁體的受力性能也發生變化，兩者循環工作，構成復合型的整體，一起承擔基礎的各項荷載。（2）CFG樁復合地基可以改善地基屬性。①首先，樁體作用。CFG樁復合地基在加工過程中，需要經過加水拌和，由于CFG樁復合地基的成分中含有水泥、粉煤灰，這兩者遇水之后，會出現凝硬反應，進而形成穩定的結晶化合物，這種化合物的主要成分包括鈣鋁黃長石水化物、硅酸鈣水化物以及氯酸鈣水化物，該結晶化合物不溶于水，此外，CFG樁復合地基的成分中還有砂石、石屑和碎石等，這些成分中間存在一定的空隙，結晶化合物就會以纖維狀的結晶結構填充到空隙中，形成空間網狀結構，這種變化能夠大幅度地提高樁體的變形模量以及抗剪切應力的能力。②密實作用。這種作用主要體現在CFG樁復合地基應用于砂土時，一般情況下，會使用振動沉管施工的方式，對砂土或者粉土進行擠密作業，能夠很好改善樁間土的性質，降低樁間土的空隙率，提高樁間土的承載力。③排水作用。CFG樁復合地基的施工過程中，飽和的砂土在成樁的振動作用下，就會讓樁間土出現超孔隙水壓力，正是由于超孔隙水壓力的存在，使得CFG樁就成為一個排水通道，土體中的孔隙水可以通過CFG樁排到外界，如果CFG樁樁體開始出現硬化，這也預示著CFG不能在作為排水通道了。④褥墊層作用。CFG樁復合地基的褥墊層的主要成分是碎石、粗砂、級配砂石等散體材料，其鋪設于基礎的下部，主要作用是保證樁間土和樁體能夠一起承擔來自上部基礎的荷載，避免出現基礎底面應力過于集中的現象，褥墊層的厚度還能夠調整樁間土和樁體承擔的荷載的比例，實現水平荷載與豎直荷載的合理分配，保證CFG樁復合地基的穩定性。⑤樁間土作用。在砂土、粉土等粘性土質條件下，由于土質的可塑性非常差，可以用施工部排土法進行施工，在施工過程中，通過對土體的擠壓和振動，可以讓樁間土的摩擦阻力提高。⑥加筋作用。樁間土和樁體的本身屬性的差異，使得兩者的強度也存在比較明顯的差別，在CFG樁復合地基中，柱狀體可以看做是土層的豎向加筋，通過這種作用，可以改善CFG樁復合地基的承載能力。

1.2CFG樁復合地基的相關指標本次實際工程中，CFG樁復合地基的樁體直徑為45cm，樁體本身的強度等級為C30，樁體的持力層是第四層強風化砂巖層，樁體的設計長度為28m，實際長度為25m，褥墊層的厚度為35cm，主要材料是粗砂，其粒徑不小于0．5mm。

1.3CFG樁復合地基的變形校核通過理論計算的驗證，可以得出樁體強度等級為C30，可以滿足設計要求。同時，按照國家的相關規范的要求，對CFG樁復合地基進行變形計算校核。參考文獻［1］，讓復合土層的分層同天然地基相同，保證復合土層與天然地基的壓縮模量之間的比例關系符合要求。通過PKPM計算軟件，可以計算出CFG樁復合地基的沉降符合規定，水平方向和水質方向的傾角均在規范允許的范圍內，所以，該建筑的CFG樁復合地基沉降變形符合標準。

2CFG樁復合地基的施工與評價

在現有的高層建筑CFG樁復合地基施工中，主要有3種施工工藝，即振動沉管灌注樁成樁施工工藝，長螺旋孔、管內泵壓混合料成樁施工工藝，長螺旋鉆孔灌注樁成樁施工工藝。由于該建筑所在地的土層是粘性土，并且要保證施工過程不會對周邊居民的生活和工作造成影響，所以本工程選擇長螺旋孔、管內泵壓混合料成樁施工工藝，工程施工周期為半年。CFG樁復合地基施工結束之后的第30天，需要根據文獻相關規定，對CFG樁復合地基的質量進行檢測評價，檢測方法是低應變完整性檢測，結果顯示，受到檢測的樁體完整性良好。然后，選擇3個不用的試驗點，通過CFG樁復合地基靜載荷試驗，檢測承壓板下應力主要影響范圍內單樁符合土層的承載力，檢測過程中，主要使用方形承壓板，長寬均為1．5m，同單樁置換率相同，讓其總加載量是1400kPa，總共10級。試驗結果表明，樁體沒有出現破壞問題，3個檢測點的曲線如圖1所示。檢測圖線表明，3個檢測點的P－S曲線都是光滑曲線。通常情況下，選擇S為8mm時的壓強作為主要參數，進而得出CFG樁復合地基的承載力特征值，從計算結果可以看出，CFG樁復合地基的承載力符合相關規定，即該工程的CFG樁復合地基滿足高層建筑的設計要求。

3結束語

從以上研究結果來看，CFG樁復合地基是由定厚度的褥墊層、樁間土以及樁體共同構成的，褥墊層的主要作用是讓樁間土和樁體能夠共同承擔上部基礎的荷載，并且樁體還能作為排水通道，提高軟土的固結速度，CFG樁復合地基還能夠適當的調整褥墊層厚度、樁體材料、樁體間距以及樁體長度，進而改變軟土的性質，變形沉降小、可調性比較高。研究發現，同傳統的鋼筋混凝土樁相比，CFG樁復合地基具有經濟性好、操作性強、施工周期短等優勢。

作者：徐星單位：安徽寰宇建筑設計院