CFG?

CFG桩

CFG桩是英文Cement Fly-ash Grave的缩写，意为水泥粉煤灰碎石桩，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C5-C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作，故可根据复合地基性状和计算进行工程设计。CFG桩一般不用计算配筋，并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料，进一步降低了工程造价。

CFG桩的适用范围很广。在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。CFG桩对独立基础、条形基础、筏基都适用。

CFG桩的施工， 应根据现场条件选用下列施工工艺：

1、长螺旋钻孔灌注成桩， 适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的桩土.

2、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩， 适用于粘性土、粉土、砂土， 以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地.

3、振动沉管灌注成桩， 适用于粉土、粘性土及素填土地基.

材料要求：

1、混凝土、混凝土外加剂和掺和料: 缓凝剂、粉煤灰， 均应符合相应标准要求， 其掺量应根据施工要求通过试验室确定.

2、严格按照配合比配制混合料。

3、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工的坍落度宜为160~200mm， 振动沉管灌注桩成桩施工的坍落度宜为30~50mm， 振动沉管灌注成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm.

4、长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料；沉管灌注成桩施工拔管速度应按匀速控制，拔管速度应控制在1.2～1.5m/min左右，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度应适当放慢。

其他注意事项：

1、冬期施工时混合料人孔温度不得低于5℃，对桩头和桩间土应采取保温措施。

2、施工垂直度偏差不应大于1%；对满堂布桩基础，桩位偏差不应大于0.4倍桩径；对条形基础，桩位偏差不应大于0.25倍桩径，对单排布桩桩位偏差不应大于60mm。

石灰桩的加固机理可以从桩间土，桩身两方面分析

1.桩间土

1.1成孔挤密作用

石灰桩在成孔过程中，对桩间有挤密作用，对非饱和土或渗透性较强的土，挤密效果较好，对饱和软黏土挤密效果差

1.2生石灰吸水膨胀挤密作用

石灰桩加固地基的作用机理除了成孔时挤密桩周围土体外,主要在于生石灰在桩孔中吸收桩周围

土层的孔隙水变成熟石灰时产生体积膨胀挤密桩周围土减少其孔隙比加速地基土的固结,提高地基承载力。对湿陷性黄土地基石灰桩可消除湿陷性,从而使地基得到加固。

生石灰与桩间土层中的水分发生的化学反应

CaO+H2O= Ca(OH)2

此时体积膨胀1.5～3.5倍，对桩间土发生挤密作用，使土颗粒靠拢挤密孔隙比减小，提高地基承载能力

1.3置换作用

在软弱土层中设置具有一定强度和刚度的石灰桩，其置换作用可以提高地基承载力和改善变形特性。

1.4吸水升温使桩间土强度提高

1kg生石灰消除反应要吸收0.8～0.9kg水，水化时放出1172kj热量桩心温度可达200C～400C这种热量可提高地基土的温度（实测桩间土温度在500C左右）使土中水分大量蒸发这样加速了土体固结，提高了桩间土的抗剪强度。

1.5离子交换和碳化作用

石灰中的钙离子和土中的钠离子会在桩体和桩孔界面上产生交换。改变土粒表面的带电状态，使粘土颗粒混聚起来形成团粒，同时生石灰吸水生成Ca（OH）2与土中二氧化硅和氧化铝产生反应形成水化硅酸钙（CaO.SiO2. mH2O），水化铝酸钙（4Ca.Al2O3.13H2O）和水化硅铝酸钙（2 CaO. Al2O3 .SiO2.6H2O）等水化物产生胶结作用在桩孔表面形成一定厚度的硬壳（厚度可达5-10cm）

提高土的纯度，可随龄期而增长。

在上述几种因素的作用下，桩间土被挤密并通过物理化学作用，使其强度进一步提高，桩体的置换和竖向增强作用，使石灰桩符合地基达到要求。

2.桩身

对于单一的以生石灰作原料的生石灰，当生石灰水化后，生石灰的直径可胀到原来所填的生石灰块屑体积的贻贝，如充填密实和纯氧化钙的含量很高，则生石灰密度可达1.1～1.2t/ m3

在古老建筑物中所挖出来的石灰桩里，曾经发现过桩周呈硬壳而中间呈软膏状态。因此对形成石灰桩的要求，应该把四周土的水吸干，而又要防止桩身的软化。因此，必须要求石灰桩应具有一定的初始密度，而且吸水过程中有一定的压力限制其自由胀发。可采用提高填充初

始密度、家大充盈系数、用砂填石灰桩的孔隙、桩顶封顶和采用掺和料等措施，借以防止石灰桩桩心软弱。

实验分析结果，石灰桩桩体的渗透系数一般在间，即相当于细砂。由于石灰桩桩距较小（一般为2～3倍桩体直径），水平排水路径很短，具有较好的排水固结作用。从建筑物沉降观测记录说明，建筑竣工开始使用，其沉降已基本稳定，沉降速率在0.04mm/d左右。

复合地基设计中，基础与桩和桩间土之间设置一定厚度散体粒状材料组成的褥垫层，是复合地基的一个核心技术。基础下是否设置褥垫层，对复合地基受力影响很大。若不设置褥垫层，复合地基承载特性与桩基础相似，桩间土承载能力难以发挥，不能成为复合地基。基础下设置褥垫层，桩间土载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降，即使桩端落在好土层上，也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土

上，使桩土共同承担荷载。

褥垫层所用的材料、厚度与桩间土的性质密切相关

褥垫层能否产生应有作用的关键,一是褥垫层厚度的确定,二是施工质量的控制。《建筑地基处理技术规范》规定褥垫层厚度宜取150～300ｍｍ,在施工过程中,均根据复合地基的置换率及桩间土的性质进行具体设计确定,而不是简单地在150～300ｍｍ范围内随意取用某一值,否则,有可能造成浪费,或者造成褥垫层作用效果不佳。

（一）褥垫层厚度的确定

(1)桩间土的性质因素:对于中、高灵敏度土,应适当加厚褥垫层,防止褥垫层施工时造成“橡皮土”;对于承载力较低的桩间土,褥垫层铺设不宜太厚,以使桩体更多地承担荷载;对于承载力较高的桩间土,褥垫层铺设应适当加厚,以让桩间土多分担荷载,减少桩的应力集中。

(2)桩端土的性质因素:桩端如进入承载力较高的硬土层时,而桩间土承载力又较低时,褥垫层厚度应适当减小,以尽量让桩承担更多的荷载;如桩端未进入承载力较高的硬土层,而桩间土承载力又较高时,应适当增大褥垫层厚度,以让桩间土分担荷载。

(3)置换率大小因素:置换率小,则单桩承担荷载大,为发挥桩间土的承载作用,褥垫层应适当加厚;反之,应予降低。

（二）褥垫层施工质量控制

(1)褥垫层材料采用砂石或碎石,最大粒径不超过20ｍｍ,并级配良好;不宜采用天然砂卵石。

(2)桩间土为中、高灵敏度土或饱和土时,褥垫层进行静压密实,不得进行震动夯实。

(3)褥垫层铺设应保证桩顶以下30～50ｍｍ,即桩体嵌入褥垫层30～50ｍｍ。

(4)严格按下式计算控制褥垫层的夯填度:

ｈ=Ｈλ式中:λ—夯填度,一般取0.87～0.9(≯0 9)Ｈ——设计褥垫层厚度/ｍｍ,ｈ——褥垫层虚铺厚度/ｍｍ。

(5)褥垫层施工前,桩间浮土必须清除干净;褥垫层底面应设在同一标高上,如深度不同,可挖成台阶或斜坡搭接,搭接处充分夯压密实,并按先深后浅的顺序进行。

(6)褥垫层分段施工时,接头处做成斜坡,每层错开0.5～1.0ｍ长度,并夯压密实。

（三）结论

（1）ＣＦＧ桩复合地基的褥垫层不同于一般意义上的垫层或找平层,它是ＣＦＧ桩复合地基不可缺少的重要组成部分。ＣＦＧ桩复合地基则必须依靠褥垫层才能形成完整的复合地基。(2) 基础下设置褥垫层,对复合地基受力影响很大。若不设置褥垫层,复合地基承载特性与桩基础相似,桩间土承载能力难以发挥,不能成为复合地基。基础下设置褥垫层,桩间土承载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降,即使桩端落在软土层上,也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上,使桩土共同承担荷载,极大程度地发挥桩间土的承载作用。

(3)合理设置褥垫层,在ＣＦＧ桩复合地基设计ＣＦＧ单桩时,桩间土承载力折减系数,可在“β=0.75～0.95”之间取高值,能减少桩数,达到降低施工成本的效果。

(4)在ＣＦＧ桩复合地基施工实际中,要注重褥垫层的铺设厚度、材料质量、夯填度等方面的控制,它直接影响复合地基的桩和桩间土强度的发挥。合理的褥垫层厚度对提高复合地基承载力和减少沉降变形是非常有利的。