CFG桩复合地基在工程中的应用 许鹏飞

CFG桩复合地基在工程中的应用许鹏飞
摘要：CFG桩复合地基承载力高，变形小，在工程中得到了广泛的应用。

对于黏性土、粉土、人工填土、淤泥质粘土和黄土等承载力不足的天然地基，均可采用CFG桩进行加固。

本文从实际工程应用出发，探讨CFG桩复合地基在工程中的应用。

关键词：CFG桩；复合地基；工程应用
引言
CFG桩复合地基承载力高，变形小，工艺简单，施工方便，而且可以通过调
整桩长、桩径、桩身强度以及置换率，来适应不同的工程需要，具有较好的适应性。

通过合理设计，CFG桩复合地基技术可以充分发挥桩体材料的潜力，又可充
分利用天然地基承载力，并能因地制宜，利用工业废料和当地材料，工程造价低廉，因此具有较好的经济效益和社会效益。

近年来CFG桩复合地基得到学术界和
工程界的重视，工程应用发展较快。

1CFG桩提高地基承载力的原理
CFG桩成桩后，混合料的水泥会和粉煤灰之间发生硬凝反应，同时水泥和水
会发生水化反应，从而生成一种难溶于水的结晶化合物，比如：铝酸钙水化物以
纤维状结晶存在于CFG桩中，可以自主生长和延伸，充填到碎石和石屑等空隙中，进而和地基中的土质交互交织，形成一种独立存在的空间网络结构，达到提升地
基基础的强度和抗压能力。

施工中，对加压周围土体，促使周围土体的密实度越
来越高，进一步提高了地基土的受力性能。

2CFG桩在工程中的应用
2.1CFG桩复合地基的优点
（1）适用性广，承载力提高幅度大。

CFG桩复合地基技术适用于非饱和及饱
和的粉土、粘性土、填土、砂土、淤泥质土等地质条件，处理后，复合地基的承
载力与原地基承载力相比，可提高2-5倍。

（2）施工简便，工期短。

CFG桩施工方法一般为长螺旋钻成孔泵送混凝土法，施工时，没有钢筋笼制作等工序，成孔成桩一次完成减少了成桩时间，加快了施
工速度。

（3）保护环境。

CFG桩施工时，不需泥浆护壁，没有泥浆外运，既节约了资金，又无环境污染，对市内施工，非常适合。

2.2CFG桩在复合地基中的优势
（1）承载力提高幅度大、可调性强。

CFG桩桩体可以从几米到20多米，并
且可全桩长发挥桩的侧阻力，桩承担的荷载占总荷载的百分比可在40%-75%之间
变化，使得复合地基承载了提高幅度大并具有很大的可调性。

当地基承载力较高是，荷载又不大，可将桩长设计得短一点，荷载大时，桩长可设计得长一点。

特
别是天然地基承载力较低而设计要求的承载力较高，用柔性桩复合地基一般难以
满足设计要求，CFG桩复合地基则比较容易实现。

（2）适应范围广。

对基础形式而言，CFG桩既可以适用于条形基础、独立基础，也可以用于筏板基础和箱型基础。

就土性而言，CFG桩可用于饱和、非饱和
粘性土，既可以用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土。

（3）桩体的排水作用明显。

CFG桩在饱和粉土和沙土中施工时，由于沉管和
拔管的振动，会使土体产生超孔隙水压力。

较好透水层上面还有透水性较差的土
层时，刚刚施工完得CFG桩将是一个良好的排水通道，孔隙水将沿着桩体向上排
出，知道CFG桩体结硬为止。

（4）复合地基变形小。

复合地基模量大、建筑物沉降量小事CFG桩复合地
基重要特点之一，大量工程实践表明，建筑物沉降量一般可控制在2-4厘米。

对
于上部和中间有软土层的地基，用CFG桩加固，桩端放在下面好的土层上，可以
获得模量很高的复合地基，建筑物的沉降都不大。

2.3CFG桩褥垫层的具体作用
（1）使桩、土共同承担竖向荷载
褥垫层设置后，能使桩体的顶部和桩端都有上下刺人变形条件，在给定荷载
作用下，桩承担较多的荷载，随着时间增长，桩产生一定沉降，荷载逐渐向桩间
土体转移，即使桩端地基士很好，桩端变形小，但桩顶也有向褥垫层刺人条件，
所以有了褥垫层能保证桩土较好的共同承担外荷载。

（2）减小基础的应力集中
当褥垫层厚度趋于零时，近似钢筋混凝土桩和承台的作用，这时承台基础要
验算冲切承载力。

加了褥垫层后起到扩散应力作用，同时桩顶和桩间土应力之比
值显著降低，随着荷载增加应力比趋于一常数值。

（3）使基础底面压力分布更均匀
通过散体褥垫层的调整，随着荷载增加或变化，能使基底压力更均匀分布。

（4）抗水平力作用
类似地震作用的水平荷载，CFG桩复合地基主要是通过基础与褥垫层之间的
摩擦力和基础侧面土压力承担，褥垫层又是散体结构，所以传递到桩体的水平力
较小或为零，这就是桩体可不配筋的缘由。

3CFG桩复合地基施工
①桩体材料的控制：施工前，按照设计要求的强度对桩体材料进行试配，施
工中按照设计配合比拌和混合料，拌和时间不得少于1min，若其中粉煤灰含量较多，搅拌时间根据含量适当加长。

混合料坍落度控制在180±20mm的范围内，坍
落度过小会使混合料粘稠，泵送困难，容易堵管；坍落度过大会容易造成混合料
离析，桩身强度下降、浆液上浮，浮浆过多。

施工前进行试验配合比，配合比如下：材料名称：水∶水泥∶砂∶石∶外加剂∶粉煤灰每m3用量（kg）分别为194∶313∶701∶1052∶5.54∶34配合比分别为0.56、0.90、2.02、3.03、0.016、0.10水胶比0.56砂率%40执行标准JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》
28d强度29.7MPa
②桩机调整：施工前，先要整平场地，施工中，桩机确保定位准确，稳固支
撑后慢速启动钻机，均匀变速，时刻观察钻机钻机状态，若钻机钻进困难、钻杆
晃动，应立即减速，及时校正垂直度，垂直度偏差要小于1%。

③沉管、留振：沉管过程中，每沉1m记录电流表上的电流一次，对土层变
化予以说明。

沉管到预定标高后立即投料，投料完毕后应留振5~10s，然后拔管。

④拔管速率：控制拔管速率在1.2~1.5m/min，太快可能造成桩径尺寸偏小、
断桩或缩颈；过慢会导致混合料离析、泥浆分布不均匀，是桩身强度降低。

⑤打桩顺序：施打顺序可分为连续施打和间隔跳打。

连续施打施工便利，但
可能会造成桩的变形，被挤扁或缩颈。

间隔跳打较少发生缩颈，但受土质与桩距
的影响，坚硬土质和粉土不宜采用间隔跳打，对软土、饱和土、桩距较小的情况
可采用间隔跳打。

⑥桩头处理确保强度及桩长：为防止桩顶浮浆对桩强度造成影响且施工中很
难控制桩顶标高与设计标高达成一致，故超浇50cm用来保证桩强度及桩长。

等
桩体达到一定强度后再清除上部超浇的部分，注意清理过程中要要避免对桩间土
的扰动，同时注意不要对桩产生碰坏。

⑦标高观测：由于断桩和地面隆起有关，所以要设置具有代表性且数量足够
的测量点对现场标高进行测量，施工中要实时观测。

⑧制作试块：为测定桩的强度值，需在施工过程中抽取混凝料制作试压件，
按照1组/天/台班制作，标养养护，测定其28d抗压强度。

4CFG桩复合地基检测
CFG桩施工完毕后，由检测单位依据相关技术规范和设计要求进行了单桩复
合地基载荷试验和低应变动力测试。

经测试，复合地基承载力和桩身完整性均满
足设计要求。

结语
CFG桩复合地基适用性较好，只要能进行CFG桩施工的软弱地基均可以采用
其进行加固，经常用于加固黏性土、粉土、人工填土、淤泥质粘土和黄土等地基。

CFG桩复合地基既可充分发挥刚性桩桩体材料的承载潜力，又可充分利用天然地
基的承载力，并可传递荷载到深层地基中去，大大降低了工程造价，因此具有较
高的经济和社会效益。

参考文献：
[1]闫卫星.CFG桩复合地基技术及工程应用[D].河北工程大学，2017.
[2]殷允辉，郑歆毅，曹延龙，杨凤利.CFG复合地基的施工方法及应用[J].住宅与房地产，2017（35）：108.。