第一讲 CFG桩复合地基（一） 目录 概述 2.CFG 桩体材料 3.CFG桩设计计算 4.CFG桩施工工艺 5.实施举例 1.概述 CFG桩是在碎石桩体中掺加适量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和，制成的一种粘结强度较高的桩体，称之为水泥粉煤灰碎石桩（Cement Fly-ash Gravel Pile），简称为CFG桩。 CFG桩与碎石桩不同主要体现在：单桩承载力、复合地基承载力、地基变形、三轴应力应变曲线及适用范围等方面，如表1所示。 CFG桩、桩间土和褥垫层一起构成CFG桩复合地基。 CFG桩复合地基技术是由中国建筑科学研究院地基所研制成功的，并于1996年被国家列为重点推广项目。CFG桩的施工早期常用振动沉管机设备，现在施工长桩多用超流态混凝土压灌工艺，即利用新型中空式长螺旋钻机一次性钻进至设计孔深，从钻杆内（内径通常不小于150mm）泵压超流态混凝土，边压注CFG料边提升钻杆至桩顶而成桩的一种工艺。施工CFG短桩多采用长螺旋钻机或人工洛阳铲干成孔，孔底夯实，浇灌CFG料并用振捣棒振密工艺。 表1 碎石桩与CFG桩的对比 碎石桩 CFG桩 桩的承载力主要靠桩顶以下有限长度范桩的承载力主要来自全桩长的围内桩周土的侧向约束。当桩长大于有效摩阻力及端承载力，桩越长则单桩承载力 桩长时，增加桩长对承载力的提高不大。承载力越高。以置换率10%计，以置换率10%计，桩承担荷载占总荷载的桩承担荷载占荷载的百分比为百分比为15%～30%。 复合地基承载力 40%～75%。 加固粘性土复合地基承载力的提高幅度承载力提高幅度有较大的可调较小，一般为0.5～1倍。 性,可提高4倍或更高。 变形 减少地基变形的幅度较小，总的变形量较增加桩长可有效地减少变形，大。 总的变形量小。 三轴应力应变曲线 应力应变曲线为直线关系，围应力应变曲线不呈直线关系，增加围压，压对应力～应变曲线没有多大破坏主应力差增大。 影响。 多层建筑地基。 多层和高层建筑地基。 适用范围 应用的工程类型有工业和民用建筑，高耸结构物、多层和高层建筑，基础形式有条形基础、独立基础、箱形基础和筏基。有滨海一带的软土，也有承载力在200kPa左右的较密实的土。 2.CFG 桩体材料 近些年，随着CFG桩在高层建筑地基处理广泛应用，桩体材料组成和早期有变化，主要由水泥、碎石、砂、粉煤灰和水组成，其中粉煤灰为Ⅱ～Ⅲ级细灰，在桩体混合料中主要提高混合料的可泵性。 在CFG桩（或素混凝土桩）工程中，一般采用如下几种外加剂，来达到工程要求，如早强剂、防冻剂、泵送剂等。

3.CFG桩设计计算

3.1单桩竖向承载力特征值 单桩承载力特征值Ra下式计算：

式中：Ra—单桩承载力特征值（KN）；

qsi—第i层土侧摩阻力特征值（Kpa），可按地区经验确定； qp—桩端端阻力特征值（kPa）,可按地区经验确定； Ap—单桩截面积（m2）； Up—桩周长（m）； li-第 i层土厚度（m）； n——桩长范围内划分的土层数；

ap---桩端端阻力发挥系数， 与增强体的荷载传递性质、增强 体长度及桩土相对刚度密切相关，CFG桩设计一般取1.0。

当用单桩静载试验求得单桩极限承载力Ｒu后，Ra也可按下式计算：

3.2CFG桩复合地基按下式计算 复合地基承载力特征值fspk如下：

Ra—单桩承载力特征值（KN）； AP—单桩截面积（m）；

fsk—处理后基础持力层承载力特征值Kpa，对于非挤土成桩工艺，可取天然地基承载力特征值；对于挤土成桩工艺，一般粘性土可取天然地基承载力特征值，对松散砂土、粉土可取天然地基承载力特征值的1.2～1.5倍原土强度低的取大值。

—桩间土发挥系数，可按地区经验确定，无经验时可取0.9～1.0； —单桩承载力发挥系数，可按地区经验确定，无经验时可取0.8～0.9。

2

可根据该规范公式计算面积置换率m，进而确定桩间距。

面积置换率m=d/de，d为桩身平均直径（m）,de为一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径（m）,等边三角形布桩de=1.05s,正方形面桩de=1.13s,矩形布桩de=1.13（S1S2），S、S1、S2分别为桩间距、纵向桩间距和横向桩间距。 桩的数量也可按下式核实：

1/2

2

2

式中：m——面积置换率 A——基础面积； AP——桩断面面积；

n——面积为A时的理论布桩数。

实际布桩时受基础尺寸及形状影响，布桩数有一定的增减。 3.3桩体强度

CFG桩桩身强度应满足下式要求。

当复合地基承载力进行基础埋深深度修正时，桩身强度应满足下式：

fcu——桩体试块（边长150mm立方体）标准养护28d的立方体抗压强度平均值（kPa）；

——基础底面以上土的加权平均重度（kN/m3）,地下水位以下取有效重度；

d——基础埋置深度（m）；

fspa——深度修正后的复合地基承载力特征值（kPa）。 3.4褥垫层厚度

褥垫层厚度宜为桩径的40%～60%，当桩距过大或根据需要，褥垫层的厚度也可适当地加大。 褥垫层的材料可用碎石或级配砂石（限最大粒径）、粗砂和中砂。

CFG桩垫层示意图

集水坑或电梯井处褥垫层示意图 3.5 CFG桩复合地基检验

按规范要求，建筑物地基处理后应进行桩身完整性、单桩竖向承载力检验以及复合地基试验载荷。承

载力检测应在施工结束后28d后进行，其桩身强度应满足试验荷载条件；单桩及复合地基静载荷试验均应抽取不应少于总桩数的1%，且每个单体工程复合地基静载荷试验的试验点数不应少于三组，并抽取不少于总桩数的10%进行低应变动测试验，以检验桩身完整性。 3.6 沉降计算 复合地基变形计算应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB 50007）规定，地基变形计算深度应大于复合土层深度。 s=ψss =ψs 式中s---地基最终变形量（mm）； S’---按分层总和法计算出的地基变形量；ψs——沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定，无地区经验时可按下表取值； 变形计算经验系数ψs （MPa） 复合地基 4.0 1.0 7.0 0.7 15.0 0.4 30.0 0.25 45.0 0.15 为变形计算深度范围内压缩模量的当量值，应按下式计算： 式中：Ai——加固土层第i层土附加应力系数沿土层厚度的积分值； Aj——加固土层下第j层土附加应力系数沿土层厚度的积分值； n——地基变形计算深度范围内所划分的土层数（图5.3.5）； P0——对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力（kPa）； Esi——基础底面下第i层土的压缩模量，应取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算（MPa）,复合土层的分层与天然地基相同，各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的ξ倍，ξ值可按下式确定： Esp=δ2Es 式中：fak——基础底面下天然地基承载力特征值（kPa）。 Zi，Zi-1——基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离（m）； ai,ai-1——基础底面计算点至第i层土、第i-1层土底层范围内平均附加应力系数 地基变形计算深度zn，应符合下式要求： △s′n≤0.025∑i=1△s′i 式中：△s′i——在计算深度范围内，第i层土的计算变形值； △ s′n——在由计算深度向上取厚度为△z的土层计算变形值，△z见上图并按下表确定： △z 表 nb（m） △z（m） b≤2 0.3 2