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摘要：
本文通过南方地区某高层建筑工程CFG桩复合地基的工程实例，介绍了长尾螺旋钻孔灌注桩复合地基处理的设计前勘察、设计、施工，检测及问题处理等，希望能让广大建筑行业的工作者进一步加强对CFG桩复合地基处理的了解。
关键词：
CFG桩；复合地基；地基处理；长螺旋钻孔灌注成桩
近10多年来，CFG桩复合地基在南方地区得到了越来越广泛的应用，它具有适用于多种不同地质情况，施工工期短、安全系数高和造价相对低廉等等优点，而且其有多种成桩形式（振动沉管灌注成桩，长螺旋钻孔灌注成柱、长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩），已成为应用较为普遍的地基处理技术。
本文通过CFG桩复合地基在南方地区某高层建筑工程应用的实例，介绍长尾螺旋钻孔灌注桩复合地基处理的设计前勘察、设计，施工、检测及问题处理等，希望能让广大建筑行业的工作者进一步加强对CFG桩复合地基处理的了解。
1 CFG桩复合地基介绍
CFG桩（CementFlyashGravelpile）原指水泥粉煤灰碎石柱，CFG桩复合地基则由桩、桩间土及褥垫层三部分组成。
受力机理为褥垫层（适当级配的砂或砂石）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，桩也由于周围土的侧应力的增加而大大增加摩擦力，桩与桩间土的受力更为合理。
桩、土、褥垫层三者共同工作，形成了一个复合地基的受力整体，共同承担上部基础传来的荷载。
其加固处理后的地基承载力可提高60％以上。
CFG桩选料多样化，可选用水泥，碎石、废弃粉煤灰、炉渣、矿渣、尾矿、石屑等废弃材料，也可使用经计算选用的适当强度素混凝土等。
CFG桩还有多种成桩形式：
①振动沉管灌注成桩。
②长螺旋钻孔灌注成桩，③长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩。
还允许视情况选择是否在桩内加钢筋笼与否。
每个项目可根据项目特点，地质情况、材料价格差异、设计要求等等因素综合选定最合适的CFG柱复合地基方式。
CFG桩复合地基由桩体、桩间土和褥垫层3部分组成，其结构图见图1。
复合地基成形后土体由于受桩体施工和褥垫层变形时挤压而提高了承载力。
而桩由于桩间土挤密增加摩擦力而提高了承载力。
褥垫层的作用是将上部传来的荷载通过本身的适当变形以一定比例分配给桩和桩间土，使三者共同受力。
本文工程实例证明，长尾螺旋钻孔灌注桩复合地基处理能把筏板基础下的圆砾层地基承载力从350kPa提高至500kPa以上，显著提高地基承载力。
能达到设计要求。
基础完工后通过1年以上长期不间断的观测也证明，工后沉降和不均匀沉降均能控制在要求范围内。
2 该高层住宅楼工程概况
2.1一般概况
南方该高层住宅楼，框剪结构，建筑面积50300m2，地下1层，地上26层，楼全高80.95m，地下室高度5.15m。
抗震设防烈度为6度。
建筑物主楼以相同三单元结构组成，每单元形状像倒“工”头。
2.2工程地质水文条件
工程场地原为菜地及鱼塘，场地类别为Ⅱ类场，场地及其近邻无活动性断裂构造带通过，无冲沟、塌陷等不良地质现象。
据勘察报告探明，在最大钻探深度30.40m范围内，场地覆盖层主要为填土（Qml），湖塘淤积（Qh）淤泥质粘土，第四系晚更新统冲积（Qal3）粉质粘土、粉砂、细砂、砾砂、圆砾，下伏基岩为第三系（E）泥岩（强风化泥岩⑧中风化泥岩）。
场地各土层地主要物理力学性能指标见下表1
煤层局部存在干土层8、9间，厚度0.7～2.1m，离7、8分界线2m～20m不等。
地下水类型属孔隙潜水，主要赋存干砂土层及圆砾层中，水量较大，主要受生活废水及大气降水补给，初见水位埋深3.50～5.70m，地下水的稳定水位埋深2.60～3.60m间。
2.3地基评价
基础开挖深度（从原地面）6m以上，绝大部分场地已开挖至圆砾层。
故上部土层忽略。
圆砾呈中密状，厚度较大，强度较高，选择为本工程筏板基础持力层；强风化泥岩埋深较大，强度较高，选择为本工程筏板基础持力层的下卧层；中风化泥岩埋深较大，强度高，低压缩性，力学性质均匀，选为桩端持力层。
3 基础设计与选定
3.1原设计可选择的基础形式与否决
甲方、设计最早选择静压桩+筏板的基础形式，但开挖深度达到圆砾层后，承载力极高，静压桩压不下去。
经引孔后仍压不下去，第一种方案作废。
第二次设计院选择长尾螺旋钻孔灌注钢筋混凝土桩。
试做了3条桩，它们的有效桩长分别达到深度8m、10m、12m。
但施工完经做单桩承载力试验，发现并不能达到单桩承载力340KPa的要求。
如把桩长继续加长，工程造价将大大增加，甲方否定了第二种方案。
最后第三种方案提出，使用CFG桩复合地基处理的技术。
经甲方、勘察、设计、监理和施工5方多次开会后共同决议，最终决定使用长尾螺旋钻孔灌注素混凝土桩复合地基+筏板基础的基础形式。
3.2选定的CFG桩复合地基设计
甲方另外选择了某具有地基处理合格等级资质的某勘察公司对此长尾螺旋钻孔灌注素混凝土桩复合地基进行了设计，原设计和勘察、施工等对地基处理设计进行了会合评审。
地基处理设计单位对CFG桩复合地基设计了5个主要确定设计参数，即桩长、桩径、桩间距、桩体强度、褥垫层及材料。
另外专门做出一项规定：
桩端进入第⑨层中风化岩不小于3000mm。
CFG桩平面布置图见图2。
桩长L：
取决于建筑物对承载力和变形的要求、土质条件和设备能力等因素。
分析场地各土层分布、土质、煤层位置、地下水位等等，确定桩端持力层和桩长。
该工程根据实际钻出的土层，对照地质勘察报告，设定九个区，每个区的最小有效桩长见表2：
桩径：
取决于采用的成桩设备，这里设计桩径为600mm。
桩间距S：
对应不同桩长的不同区域，设计的桩间距分别见表3：
桩体强度：
利用公式fcu≥3Rk／Ap可算出桩体强度为C20。
这里采用商品混凝土。
褥垫层及材料：
设计为30mm中砂褥垫层，含水量小于10％，夯实度不大于0.9。
沉降估算：
利用建筑地基基础设计规范GB50007―2002中沉降估算公式5.25，采用某基础沉降计算软件，估算出沉降量约为49mm―72mm，满足建筑沉降安全要求。
最终设计长尾螺旋钻孔灌注素混凝土桩共703根，褥垫层30cm，工期30天，造价共165万。
4 长尾螺旋钻孔灌注桩复合地基施工
4.1技术准备
多方共同做图纸会审，做好技术交底和安全技术交底，布置好测量控制网。
把桩位全部测出并标示，水电拉到位，并做好各种材料报审报验。
4.2CFG桩（长尾螺旋钻孔灌注素混凝土桩）复合地基处理各流程施工工艺及质量控制
4.2.1CFG桩（长尾螺旋钻孔灌注素混凝土桩）施工工艺流程图见图3：
图3CFG桩（长尾螺旋钻孔灌注素混凝土桩）施
工工艺流程图
4.2.2CFG桩的施工质量控制
4.2.2.1桩机就位必须铺垫平衡，主塔垂直稳定牢固，钻头对准桩位。
4.2.2.2开前必须检查钻头上的契形出料活门是否闭合，严禁开口钻进。
4.2.2.3钻孔过程中，未达到设计标高不得反转或提升钻杆。
如遇堵管、憋特殊情况要反转提升钻杆，应将钻杆提至地面，重新疏通、闭合活钻等门后重钻。
4.2.2.4桩体砼采用C20商品砼，坍落度18cm～22cm，桩体砼试件留置为每50m3或每台班至少为一组。
4.2.2.5压灌与钻杆提升配合好坏，将直接影响桩的质量。
如钻杆提升晚，将造成活门难以打开。
一般在钻杆提升0.2～0.3m开始泵送砼为宜，避免泵压过大憋坏胶管。
如若活门打不开，将钻头提至地面，将活门疏通，并闭合好重新钻进至设计桩底标高，重新开始压灌。
为保证活门的打开，在钻进至设计标高后钻机空转5～10秒再停钻，将钻头上的泥甩开以保证活门打开。
4.2.2.6选用24m3／小时泵速输送砼，空钻5～10秒后开始提钻。
对于600mm直径桩，提钻用Ⅰ～Ⅱ档。
灌至设计标高后，班长指挥司泵手继续泵送砼8～13秒，后停泵，以保证超灌500mm，确保桩头质量。
提钻同时应铲除钻杆上渣土。
4.2.2.7压灌应连续进行。
泵斗内要有一定容量的砼，砼容量要高出进料口50mm以上，以防止泵送砼过程吸进空气。
当泵斗砼面接近料口时，司泵手及时通过口哨通知前台停止提升钻杆待砼搅拌好后再进行压灌提钻。
4.2.3中砂褥垫层施工
在CFG桩施工完毕后，使用小型挖掘机进行场地清理，清至设计CFG桩顶标高。
并对超出设计标高以上的砼桩头部分进行破除。
之后铺设30cm厚的基础底中砂褥垫层，人工摊平后采用平板振动器对中砂褥垫层进行振动夯实，夯实度小于等于0.90。
5 各项检测结果与问题处理
CFG桩施工完成，桩体强度达到设计值后，由建设单位、监理单位、检测单位随机进行选桩，做低应变和复合地基承载力检测。
后来发现初次检测不满足设计要求的地方进行分析并出处理方案，处理完成再进行复检。
5.1低应变检测
在CFG桩施工完成28天后，按照设计要求，本次低应变检测按大于总桩数703的10％进行抽检，共检测了72根桩。
根据所测波形特性，结合桩的砼设计强度等级要求，桩身结构的完整性划分为四类：
一类桩为桩身完整、基本完整；二类桩为桩身存在轻微缺陷，三类桩为桩身存在明显缺陷，四类桩为桩身存在严重缺陷或断桩。
最后检测结果：
一类桩49根，二类桩23根，检测结果全部符合设计要求。
5.2复合地基承载力初次检测
在CFG桩施工完成28天后，按照设计要求，本次单桩复合地基静载试验按不小于总桩数703的0.5～1％进行抽检，共检测了5根桩。
检测单位制定了检测方案，压板对应最大加载压力为1000kPa，荷载按8级划分，加荷级差为1000kPa的八分之一。
并规定了终止试验的条件。
做P―S曲线，根据JGJ2002建筑地基处理技术规范按相对变形s／b=0.008～0.010（当以卵石、圆砾、密实中粗砂为主的地基取0.008，以粘性土、粉土为主的取0.010）来确定复合地基承载力特征值。
初次复合地基进行静载荷试验结果：
3根基桩复合地基承载力特征值达到500kPa，另2根基桩复合地基的承载力特征值仅达到310kPa和390kPa时就因沉降量太大达到检测方案中的终止试验的条件。
需要对2根没满足设计要求的基桩复合地基进行分析并做处理变更方案。
5.2.1复合地基处理变更方案
复合地基设计单位技术人员踏勘检测现场、结合检测期间的天气及相关因素综合考虑，初步分析认为检测点褥垫层底的地基土为煤层及被水浸泡后的第⑧层强风化泥岩达不到原设计要求的地基承载力300kPa，提出要求分别对2个不达要求复合点的桩边受压区域地层进行换填后重新进行复合地基承载力检测。
复合地基设计单位提出换填相关参数指标：
①材料为砂石料，砂为级配良好的、质地坚硬的天然河砂。
采用10―40的普通卵石，且最大粒径不宜大干50mm，施工冲洗干净并按砂:
石为3:
7的比例与粗砂混合搅拌均匀后使用。
②换填施工时应分层压实，压实系数为0.94～0.97，用低能振动夯实机械。
③换填区域按勘察、监理，施工、设计一起现场决定，并要求开挖成形成矩形或规则形状，开挖底面平直不放坡等。
④施工过程中做好基坑内排水，做到基坑内无积7k。
5.3设计变更后复合地基承载力第二次检测
在换填施工完成15天后，对2处换填区进行再次单桩复合地基静载试验，测得它们的复合地基承载力特征值都达到500kPa且沉降量在30～49mm左右，检测结果符合设计要求。
5.4基础完工后1年不间断的主体沉降观测
该工程委托了相关资质的检测机构对建筑物做主体沉降观测，从基础完工后1年共9次检测报告，结果表明：
基础完工后1年（主体已封顶）、建筑累计沉降最大23.76mm，最小11.77mm小于累计沉降量允许值53.33mm，最大基础倾斜=0.00112小于建筑地基基础设计规范的多层建筑基础倾斜允许值0.005。
证明了复合地基处理后，地基沉降变形能满足工后沉降要求。
6 结语
本文通过对南方地区某高层住宅楼CFG桩复合地基的原理、设计前勘察、设计、施工、检测以及问题的处理的工程实例介绍，重点介绍了长尾螺旋钻孔灌注素混凝土桩复合地基这种CFG桩复合地基形式。
给广大建筑行业从业者提供了一些可借鉴的经验。
（1）部分地质情况不适合钢筋混凝土桩施工的，首选CFG桩复合地基施工，CFG桩复合地基有适用性强，污染少、工期短、造价低、安全系数高等优点。
（2）场地土质复杂的工程，应尽可能勘察细致准确。
CFG桩复合地基设计要注意考虑根据勘察资料内容尽可能多分区，有助于节约成本和达到设计要求。
（3）CFG桩复合地基施工要特别注意基坑排水，煤层位置、CFG桩成桩过程控制，在施工时及时发现勘察资料没发现的情况并及时与多方协商处理，这样才能保证复合地基处理能达到设计要求。
（4）各勘察、设计、业主、施工等单位，应注重学习其他项目的成功经验，才能克服和避免了以往施工CFG桩复合地基的质量通病，重视施工全过程，及时处理出现的问题，施工结果才能让人满意。
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