CFG桩复合地基设计要点

CFG桩复合地基设计要点

CFG桩复合地基的定义：水泥粉煤灰碎石桩（cement-flyash-Gravel plie，简称CFG桩），是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌合形成高黏结强度桩，并由桩、桩间土和褥垫层一起组成的复合地基。CFG桩的桩身强度一般为C15~C25。

CFG桩的适用范围：CFG桩适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。

褥垫层：褥垫层是桩顶和基础底之间加一层散体材料，若褥垫层厚度过小，桩间土承载能力不能充分发挥，厚度过大，桩承担的荷载太小，复合地基中桩的设置又失去意义。按规范规定，褥垫层厚度宜取150—300mm。

褥垫层的作用如下：

（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入变形条件，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，即使桩端地基土很好，桩端变形小，但桩顶也有向褥垫层刺入条件，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，水泥搅拌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。

当前CFG桩复合地基在高层建筑地基处理得到了广泛应用，但复合地基设计在不同地区有不同的方式。有的地区结构工程师既做上部结构，又做复合地基设计；有的地区则是结构工程师做上部结构和基础设计，岩土工程师做复合地基设

计，复合地基设计资料和设计要求由结构工程师提供。在此，我们分别对上述两种不同的设计方式作出较为明确的处理措施。

一、CFG桩复合地基由岩土工程师设计

目前很多地区的CFG桩复合地基设计可以由当地（或其他）岩土部门进行设计，在这种情况下，设计院需要对CFG桩的设计提出明确的设计要求。这些明确的设计要求归纳如下：

1、工程地质勘察报告：此项可由甲方提供，或地勘公司自备（如果地勘是他们自己做的）。

2、总平面图；相关的建筑、基础平面图和剖面图；±0.00对应的标高；基底标高；电梯井、集水坑底标高；基础外轮廓线；墙、柱、梁的位置；柱距、板厚、梁高；如有裙房，应标明主楼和裙房（或车库）的相关关系（如有后浇带，应标明其位置）以及裙房（或车库）的基础形式和几何尺寸。

说白了，此项就是我们的基础图和建筑总图及建筑最底层平面图。

3、建筑物荷载

A. 基底压力满足荷载线性分布条件时（这是工程中最常见的情况）：

（1）相应于荷载效应标准组合时基础底面处的平均压力和基础底面边缘处的最大压力（用于承载力验算）；此项必须由设计院首先进行核算，再提供数据要求。否则，我们又拿什么来提供地基承载力要求呢？

（2）相应于荷载效应准永久组合时基础底面处的平均压力（用于地基变形验算）；同志们，该数据在哪里能找到呢？（答案：）

（3）主楼周围有裙房（或车库）时，还应提供裙房（或车库）基底压力标准值，以便考虑能否以及怎样对主楼地基承载力进行修正；对于此项，属于特殊情况下的第（1）项，我们同样要求必须由设计院完成，不能交由岩土工程师完成。提供给岩土工程师的目的，是用于复核。

主裙楼一体的结构，主楼采用CFG桩复合地基时，允许对主体结构地基承载力按《地基规范》和《地基处理规范》的有关规定作深度修正，将基础底面以上的荷载按基础两侧的超载考虑。当超载宽度大于基础宽度的两倍时，可将超载折算成土层厚度作为基础埋深（图1）。当两侧超载不等时，取小值。

若不提供裙房的基底压力，无法将基础两侧的超载折算成土层厚度对主楼复合地基承载力作深度修正。若不提供裙房的基础类型和基础尺寸，就无法考虑能

否以及怎样对主楼复合地基承载力作深度修正。

（弱弱地问一下，b图正确吗？）

（4）需作抗冲切验算时，尚需提供荷载设计值。算啥冲切？

B. 基底压力不满足荷载线性分布条件时，应分别提供每个柱荷载。若为框筒结构，还提供核心筒荷载标准值和设计值。

4、设计要求的复合地基承载力和变形。对按变形控制设计的复合地基，按满足荷载对承载力的要求和按满足变形限值两者中的大值提承载力要求。好像大多数时候我们提供的也只有这一项哦。

二、CFG桩复合地基由设计院完成

一般出现甲方要求设计院来设计的情况时，我们设计院人基本上说的都是“我们不会，您委托当地地勘部门设计一下吧”，表述得好一些的是“我们在这方面的不如当地地勘部门设计经验多，他们设计的话可能会更经济一些，您是不

是可以交由当地来设计呢？”，此时，大多数甲方都会被忽悠着去找当地地勘部门设计了；然而，等图纸审查意见回来后，图纸审查部门要求必须由设计院设计，我们一般都无语了。既然如此，那我们就自己来吧，哈哈。

下面简要概括一下CFG桩的设计要点：

1、看懂《地勘报告》，如何看，详见《看懂工程地质勘查报告》一文；

2、CFG桩承载力计算：

3、CFG桩复合地基沉降计算：

上述计算的详细手算过程详见附件：CFG桩计算书算例；同时，我们提供两个软件进行计算，具体软件另详。

三、CFG桩设计中的注意事项：根据《建筑地基处理技术规程JGJ79-2002》第9章编写

1、桩径的选择：CFG桩的桩径一般为350~600mm；

2、CFG桩的桩距：宜为3~5倍桩径；

3、桩长：根据地基持力层及承载力要求经初步估算后，经过一两次复核验算就能确定；

4、褥垫层：桩顶和基础之间应设置褥垫层，褥垫层厚度宜取150～300mm，当桩径大或桩距大时褥垫层厚度宜取高值。褥垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒径不宜大于30mm。

总结：CFG桩的设计本身是比较简单的，对外提设计条件也并不多，但我们一定要提供全面一些；如果是我们自己设计，由于目前软件很发达，也很容易做好；但希望大家能够好好掌握、理解CFG桩的受力原理和设计方法。

延伸阅读：

1、《CFG桩复合地基技术及工程实践》第二版；作者：闫明礼张东刚

2、详附件所提供的各种资料。