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CFG桩复合地基在地铁施工中的应用 刘国辉，赵长斌，王雄 摘 要：轨道交通亦庄线小红门出地点与高架桥区间过度段，主要地质特点为杂填土层4~8.7m，属于软弱基础，结合现场实际情况，详细介绍了CFG桩在软弱地基处理的全套施工工艺及施工中注意事项。 关键词：杂填土；长螺旋钻孔；管内泵压。 前言? 随着工程建设的飞速发展，地基处理手段也日趋多样化，CFG桩复合地基（水泥粉煤灰碎石桩的简称）是在碎石桩加固地基法的基础上发展起来的一种地基处理技术。由于CFG桩改善了碎石桩的刚性，使其不仅能很好地发挥全桩的侧阻作用，同时也能很好地发挥其端阻作用，并通过褥垫层的设置发挥了桩间土的承载力，使之成为复合地基，提高了CFG桩的承载能力。该技术在北京、天津、廊坊、石家庄、唐山、成都、南宁、深圳、德州、长春、哈尔滨、新疆等地多层、高层和超高层建筑、工业厂房地基处理工程中得以广泛使用，并取得良好的经济和社会效益。目前，已逐步应用到公路工程建设当中，并具有极好的应用前景。 本文就从CFG桩及其复合地基的基本知识、加固机理以及施工工艺技术、质量控制要点和常见问题处理几方面进行介绍。CFG桩及其复合地基知识概述 1CFG桩 CFG（Cement? Flying-ash? Gravel ?pile）桩是在碎石桩桩体中掺加适量的粉煤灰、石屑或砂、水泥及特种添加剂加水拌合，用各种成桩机械制成的一种高粘结强度桩体的简称。就其功能原理来讲属于地基处理范畴,桩身可在全长范围内受力，和桩基相比，由于CFG桩可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力，工程造价一般为桩基的1/3～1/2。CFG桩施工速度很快，一台设备10～15天可处理1000平米地基。目前已应用于公路建设的软基处理、桥涵台背处理和结构物基底处理工程等项目中。 2 CFG桩复合地基 CFG桩复合地基由CFG桩、桩间土及褥垫层三部分构成。其构造示意图如图1所示。 其加固机理总体来说就是：褥垫层受上部基础荷载作用产生变形后以一定的比例将荷载分摊给桩及桩间土，使二者共同受力。同时土体受到桩的挤密而提高承载力，而桩又由于周围土的侧应力的增加而改善了受力性能，二者共同工作，形成了一个复合地基的受力整体，共同承担上部传来的荷载。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间士表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，沉降变形减小，并同时提高了土体的抗剪强度，亦可使CFG桩避免产生刺入破坏的可能。 3 CFG桩复合地基加固机理 3.1 CFG 桩加固机理 CFG 桩加固地基的机理主要表现在桩体置换和桩间土挤密两方面： 桩体置换作用。水泥经水解和水化反应以及与粉煤灰的凝硬反应后生成稳定的结晶化合物，这些化合物填充了碎石和石屑的空隙，将这些骨料黏结在一起，因而提高了桩体的抗剪强度和变形模量，使CFG 桩起到了桩体的作用，承担大部分上部荷载。 对桩间土挤密作用。CFG 桩在处理砂性土、粉土和塑性指数较低的黏性土地基时，采用振动沉管等排土、挤密施工工艺，提高了桩间土的强度，并通过提高桩侧法向应力增加了桩体侧壁摩阻力，使单桩承载力也提高了，从而提高复合地基承载力。 设置褥垫层的基本原理 据有关试验资料表明，地基不设置褥垫层与设置一定厚度的褥垫层，其桩间土承担荷载的情况有明显区别。如图2、图3 所示。 常用铺设一定厚度一定级配的砂石、碎石或粗砂、中砂形成厚度为10 ～ 30cm 的褥垫层，使基础荷载向桩间土扩散，调整桩体和桩间土承担竖向荷载的比例，由此产生桩体与桩间土共同承担上部荷载的作用。因此，设置褥垫层的基本原理主要体现在保证桩与桩间土共同承担荷载和均匀地基应力，减小地基沉降变形两个方面。 图2 桩受力变化特征图 图3 桩土应力变化特征图 2 CFG桩的施工工艺CFG桩有三种常用的施工工艺：一是长螺旋钻孔灌注成桩，适用于地下水位以上的粘土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土，属非挤土成桩工艺。具有穿透能力强、无振动、低噪音、无泥浆污染等特点。但要求桩长范围内无地下水，以保证成孔时不塌孔。二是长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩工艺，是国内近几年来使用比较广泛的一种新工艺，属非挤土成桩工艺。具有穿透能力强、低噪音、无振动、无泥浆污染、施工效率高及质量容易控制等特点。以上两种施工工艺，在城市居民区施工，对周围居民和环境的不良影响较小。三是振动沉管灌注成桩，适用于松散的饱和粉细砂、粉土，以消除液化和提高地基承载力，属挤土成桩工艺，对桩间土具有挤（振）密效应。但振动沉管灌注成桩工艺，难以穿透厚的硬土层、砂层和卵石层等。在饱和粘土中成桩，会造成地表隆起，挤断已打桩，且振动和噪音污染严重，在城市居民区施工受到限制。长螺旋钻孔、管