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摘要：近年来，随着地基处理技术的发展，复合地基技术在工程中得到了越来越多的广泛应用。特别是CFG桩复合地基是近年来出现的一种新型的地基加固技术，因其费用低、施工方便、承载力高和适应性强等优点而得到广泛的推广和应用。
关键词：CFG桩 复合地基 沉降
中图分类号：F530.3 文献标识码：A文章编号：
1、CFG桩复合地基的工程应用及发展
CFG桩复合地基试验研究是建设部“七五”计划课题，于1988年立题进行试验研究，并应用于工程实践。CFG桩复合地基试验研究成果于1992由建设部组织鉴定，专家们一致认为：该成果具有国际领先水平，推广意义很大。CFG桩复合地基成套技术，1994年被建设部列为全国重点推广项目，被国家科委列为国家级全国重点推广项目。1997年被列为国家级工法，并制定了中国建筑科学研究院企业标准，现已列入国家行业标准《建筑地基处理技术规范》。为了进一步推广这项新技术，国家投资对施工设备和施工工艺进行了专门研究，并列入“九五”国家重点攻关项目。1999年12月通过了国家验收。该技术已在全国23个省、市广泛推广应用，目前已成为最普遍的地基处理技术之一。
随着 CFG 桩复合地基在全国范围内推广及应用 , 特别是近几年的发展， CFG 桩复合地基技术在我国的基本建设中起了非常重要的作用，从建筑到道路、煤矿均得到普遍应用。特别是近几年，该技术在北方地区的高层建筑地基处理中得到应用。
2、CFG桩复合地基施工工艺的发展质量控制的内容
大量工程實践表明，CFG 桩复合地基设计，就承载力而言不会有太大的问题，可能出问题的是CFG桩的施工。
CFG桩复合地基于1988年提出并用于工程实践，首先选用的是振动沉管CFG桩施工工艺，是由于当时振动沉管打桩机在我国拥有量最多，分布的地区也最普遍。
振动沉管CFG桩施工工艺属于挤土成桩工艺，适用于粘性土、粉土、素填土，软土地基应通过现场试验确定其实用性。它具有施工操作简便，施工费用较低、对桩间土的挤密效应显著等优点，采用振动沉管CFG桩施工工艺施工的CFG桩复合地基可以提高地基承载力、减少地基变形以及消除地基液化。 振动沉管CFG桩施工工艺为CFG桩复合地基的发展和推广应用起到了十分重要的作用，众所周知，振动沉管打桩机成桩也有其缺点，施工时控制不好，可能会有发生缩颈和断桩。据统计，振动沉管施工的灌注桩事故率高达25%。
为了解决振动沉管打桩机施工可能产生的质量问题，1988 1992年中国建筑科学研究院承担并完成了建设部下达的CFG桩成桩工艺试验研究专题。对诸如拔管速度、合理桩距、施打顺序、混合料坍落度、保护桩长、褥垫层铺设以及如何进行施工监测等进行了试验研究，取得了可喜的研究成果，对CFG桩复合地基成套技术在全国的推广起到了重要作用。
3、工程概况
武广客运专线武汉工程试验段里程为DK1228+500～DK1238+750（其中短链973.70m），全长9.2763km(双线)。主要工程数量：桥梁2座/967.42延米，路堤全长4.82km，路堑全长3.49km，分别占工程试验段总长的10.4%、52.0%和37.6%，其中地基加固CFG桩295000延米。
1、.施工工艺
成桩施工分别采用以下两种工艺：
采用长螺旋成孔芯管内泵压混合料成桩及采用长螺旋成孔用串筒灌注混合料施工成桩。对于芯管内泵送混合料施工时，单桩混合料控制以记录输送泵的泵送次数来推算单根桩的灌注量；对于用串筒灌注混合料施工时，采用记录小斗车运输混合料次数来推算单根桩的灌注量。
4、桩成桩问题
4.1CFG桩施工中易产生的成桩质量问题
CFG桩是一种较成熟的软基处理技术，其工艺成熟、施工方法简单，但在实际施工过程中由于地质条件、施工方法及施工控制不当等原因往往导致最终成桩质量不能满足设计及规范要求。根据以往CFG桩施工的实践总结，CFG桩主要成桩质量问题有：①断桩；②缩颈；③串孔。
4.2CFG桩成桩质量问题分析
由于CFG桩在软基处理中的使用极其广泛，因此其施工质量问题所带来的危害影响极大。为此，特地根据CFG桩成桩质量问题分别具体分析如下：
断桩
根据施工过程中的CFG桩施工地质条件、成桩工艺控制、桩头凿除、桩间土清理夯实及桩头处理和桩顶回填压实方法分析，CFG桩断桩主要有以下几方面的因素。
①由于地层及地面动静载等压力或地下水流冲刷等因素致使CFG桩桩身在穿过地层中有软弱夹层、流砂层或清淤换填不彻底等层位时发生压缩或冲刷性断桩，这种因素造成的断桩主要位于相应的地层部位。
②从成桩工艺控制方面分析：CFG桩断桩的因素主要表现在提钻速度过快或泵送混凝土总流量太小，导致桩身混凝土供应量不足，致使出现桩身不密实或断桩等现象。这种因素引起的断桩往往出现在距桩顶2m范围内，因为当CFG桩距桩顶超过2m范围内若出现混凝土不足时，桩顶混凝土会因自重原因自动充填到底部桩身不密实的部位，从而只造成桩身顶部范围出现空洞或断面等现象。
③CFG桩成桩后需对桩头进行凿除，凿桩方法是否得当往往直接导致是否断桩。挖机直接挖除或大锤直接敲打等野蛮施工方法极易造成断桩，实验表明这种凿桩方法会导致至少30%的断桩。
⑤清理桩间土时采用挖掘机，特别是大型挖掘机施工时，由于挖掘机履带对桩头的挤推及震动碾压、挖掘机挖斗对桩头的推拉作用极易造成CFG桩桩身的脆断，这是通常情况下CFG桩断桩的最主要原因。
⑥桩间土夯实时，由于夯击在桩身周围产生的不平衡挤压力及夯击能过大造成对桩身的挤压侧推致使断桩。
⑦单个桩头凿除不平整、各桩头间高压太大、桩顶褥垫层厚度较薄且铺筑顶面高低不平时进行重型碾压或震动碾压，由于碾压或震动碾压产生的侧推力致使桩身断裂。
上述3～6条原因造成的断桩基本为浅层断桩，断桩部位一般位于距桩顶约2m的位置，具体断桩部位因桩间土密实程度及侧推、敲打力度和角度等不同而有所不同。
缩颈
桩身缩颈主要有两种原因：
①CFG桩桩身缩颈主要是由于地层及地面动静载等压力或地下水流冲刷等因素致使CFG桩桩身在穿过地层中有软弱夹层、流砂层或清淤换填不彻底等层位时受到挤压，当挤压力大于桩身混凝土内部压力（混凝土泵送及混凝土自重压力）时使桩身形成缩颈，这种因素造成的桩身缩颈主要位于相应的软弱地层部位。
②提钻速度过快，致使桩身灌注混凝土压力与桩周土层压力不平衡，甚至致使桩身内部产生负压，从而导致缩颈。
串孔
采用CFG桩处理地层中夹有淤泥质软弱层、流沙层等软弱地层地基时，CFG桩设计间距较密、CFG桩施工速度过快且在相邻桩身混凝土未初凝之前未进行跳桩施工，此时施工桩与已施工的相邻桩间的压力会产生不平衡，当这种不平衡超过了桩间地层阻力时就会造成串孔。
4.3CFG桩成桩质量问题控制措施
根据上述桩身断裂、缩颈及串孔的原因分析，为减少甚至杜绝CFG桩断桩、缩颈及串孔等质量问题的发生，在CFG桩施工过程中应控制好以下几点：
(1)先做试桩，并根据试桩参数控制好提钻速度与混凝土泵送流量的平衡，确保桩身混凝土足量密实；
(2)在有软弱夹层地段施工CFG桩时，要控制钻杆提钻速度、进行跳桩施工或改善混凝土性能（控制塌落度及初凝时间等），确保不出现断桩、缩颈或串孔；
(3)桩头凿除宜采用小型机具配合人工进行凿除，且凿好后的桩头表面平整，群桩间桩顶平顺，严禁在未进行预裂处理时用直接敲断桩头的方法处理桩头；
(4)桩间土的清理必须采用小型机具配合人工进行，严禁使用大型机械清理桩间土，避免大型机械挤压桩头造成断桩；
(5)桩间土必须夯实，且在夯实施工时必须采用小型夯实设施进行施工，同时夯实施工时应根据桩间土的密实情况在桩头周围逐步均衡夯实，严禁在桩头单侧过度夯实造成桩周压力不平衡值超过桩身抗裂抵抗力；
(6)桩顶第一层褥垫层厚度均衡且不得小于20cm、褥垫层表面平整，压实施工时宜采用静压，严禁使用强震。
4.4安全保证措施
施工现场常设一名经过培训具有担任安全工作资格的专职安全员，负责制定健康保护与事故预防措施和个人检查，查看所有安全规则和条例的实施情况。
4.4.1场内交通及水电设施
临时道路通过既有公路及其它机动车道时，经有关部门批准，并设置路标及防护措施，另外派专人负责指挥。
临时道路、通道在狭窄、陡坡、急弯、穿越电力通讯地段设置交通标志，大型施工机械及特种车辆通过时设有专人负责指挥。
工地施工用水和饮用水在施工前对水质进行化验鉴定，并采取相应的处理和防护措施。生活用水必须符合中国卫生组织对饮用水的要求，PH值介于7.5至7.8之间。
工地内合理布置排水沟。排水沟不得妨碍工地内的交通。
4.4.2临时电力及照明安全
临时电力及照明严格按照安全规定执行和设置，不得变通。在施工作业区、施工道路、临时设施、办公区和生活区设置足够的照明。
关键词：CFG桩 复合地基 沉降
中图分类号：F530.3 文献标识码：A文章编号：
1、CFG桩复合地基的工程应用及发展
CFG桩复合地基试验研究是建设部“七五”计划课题，于1988年立题进行试验研究，并应用于工程实践。CFG桩复合地基试验研究成果于1992由建设部组织鉴定，专家们一致认为：该成果具有国际领先水平，推广意义很大。CFG桩复合地基成套技术，1994年被建设部列为全国重点推广项目，被国家科委列为国家级全国重点推广项目。1997年被列为国家级工法，并制定了中国建筑科学研究院企业标准，现已列入国家行业标准《建筑地基处理技术规范》。为了进一步推广这项新技术，国家投资对施工设备和施工工艺进行了专门研究，并列入“九五”国家重点攻关项目。1999年12月通过了国家验收。该技术已在全国23个省、市广泛推广应用，目前已成为最普遍的地基处理技术之一。
随着 CFG 桩复合地基在全国范围内推广及应用 , 特别是近几年的发展， CFG 桩复合地基技术在我国的基本建设中起了非常重要的作用，从建筑到道路、煤矿均得到普遍应用。特别是近几年，该技术在北方地区的高层建筑地基处理中得到应用。
2、CFG桩复合地基施工工艺的发展质量控制的内容
大量工程實践表明，CFG 桩复合地基设计，就承载力而言不会有太大的问题，可能出问题的是CFG桩的施工。
CFG桩复合地基于1988年提出并用于工程实践，首先选用的是振动沉管CFG桩施工工艺，是由于当时振动沉管打桩机在我国拥有量最多，分布的地区也最普遍。
振动沉管CFG桩施工工艺属于挤土成桩工艺，适用于粘性土、粉土、素填土，软土地基应通过现场试验确定其实用性。它具有施工操作简便，施工费用较低、对桩间土的挤密效应显著等优点，采用振动沉管CFG桩施工工艺施工的CFG桩复合地基可以提高地基承载力、减少地基变形以及消除地基液化。 振动沉管CFG桩施工工艺为CFG桩复合地基的发展和推广应用起到了十分重要的作用，众所周知，振动沉管打桩机成桩也有其缺点，施工时控制不好，可能会有发生缩颈和断桩。据统计，振动沉管施工的灌注桩事故率高达25%。
为了解决振动沉管打桩机施工可能产生的质量问题，1988 1992年中国建筑科学研究院承担并完成了建设部下达的CFG桩成桩工艺试验研究专题。对诸如拔管速度、合理桩距、施打顺序、混合料坍落度、保护桩长、褥垫层铺设以及如何进行施工监测等进行了试验研究，取得了可喜的研究成果，对CFG桩复合地基成套技术在全国的推广起到了重要作用。
3、工程概况
武广客运专线武汉工程试验段里程为DK1228+500～DK1238+750（其中短链973.70m），全长9.2763km(双线)。主要工程数量：桥梁2座/967.42延米，路堤全长4.82km，路堑全长3.49km，分别占工程试验段总长的10.4%、52.0%和37.6%，其中地基加固CFG桩295000延米。
1、.施工工艺
成桩施工分别采用以下两种工艺：
采用长螺旋成孔芯管内泵压混合料成桩及采用长螺旋成孔用串筒灌注混合料施工成桩。对于芯管内泵送混合料施工时，单桩混合料控制以记录输送泵的泵送次数来推算单根桩的灌注量；对于用串筒灌注混合料施工时，采用记录小斗车运输混合料次数来推算单根桩的灌注量。
4、桩成桩问题
4.1CFG桩施工中易产生的成桩质量问题
CFG桩是一种较成熟的软基处理技术，其工艺成熟、施工方法简单，但在实际施工过程中由于地质条件、施工方法及施工控制不当等原因往往导致最终成桩质量不能满足设计及规范要求。根据以往CFG桩施工的实践总结，CFG桩主要成桩质量问题有：①断桩；②缩颈；③串孔。
4.2CFG桩成桩质量问题分析
由于CFG桩在软基处理中的使用极其广泛，因此其施工质量问题所带来的危害影响极大。为此，特地根据CFG桩成桩质量问题分别具体分析如下：
断桩
根据施工过程中的CFG桩施工地质条件、成桩工艺控制、桩头凿除、桩间土清理夯实及桩头处理和桩顶回填压实方法分析，CFG桩断桩主要有以下几方面的因素。
①由于地层及地面动静载等压力或地下水流冲刷等因素致使CFG桩桩身在穿过地层中有软弱夹层、流砂层或清淤换填不彻底等层位时发生压缩或冲刷性断桩，这种因素造成的断桩主要位于相应的地层部位。
②从成桩工艺控制方面分析：CFG桩断桩的因素主要表现在提钻速度过快或泵送混凝土总流量太小，导致桩身混凝土供应量不足，致使出现桩身不密实或断桩等现象。这种因素引起的断桩往往出现在距桩顶2m范围内，因为当CFG桩距桩顶超过2m范围内若出现混凝土不足时，桩顶混凝土会因自重原因自动充填到底部桩身不密实的部位，从而只造成桩身顶部范围出现空洞或断面等现象。
③CFG桩成桩后需对桩头进行凿除，凿桩方法是否得当往往直接导致是否断桩。挖机直接挖除或大锤直接敲打等野蛮施工方法极易造成断桩，实验表明这种凿桩方法会导致至少30%的断桩。
⑤清理桩间土时采用挖掘机，特别是大型挖掘机施工时，由于挖掘机履带对桩头的挤推及震动碾压、挖掘机挖斗对桩头的推拉作用极易造成CFG桩桩身的脆断，这是通常情况下CFG桩断桩的最主要原因。
⑥桩间土夯实时，由于夯击在桩身周围产生的不平衡挤压力及夯击能过大造成对桩身的挤压侧推致使断桩。
⑦单个桩头凿除不平整、各桩头间高压太大、桩顶褥垫层厚度较薄且铺筑顶面高低不平时进行重型碾压或震动碾压，由于碾压或震动碾压产生的侧推力致使桩身断裂。
上述3～6条原因造成的断桩基本为浅层断桩，断桩部位一般位于距桩顶约2m的位置，具体断桩部位因桩间土密实程度及侧推、敲打力度和角度等不同而有所不同。
缩颈
桩身缩颈主要有两种原因：
①CFG桩桩身缩颈主要是由于地层及地面动静载等压力或地下水流冲刷等因素致使CFG桩桩身在穿过地层中有软弱夹层、流砂层或清淤换填不彻底等层位时受到挤压，当挤压力大于桩身混凝土内部压力（混凝土泵送及混凝土自重压力）时使桩身形成缩颈，这种因素造成的桩身缩颈主要位于相应的软弱地层部位。
②提钻速度过快，致使桩身灌注混凝土压力与桩周土层压力不平衡，甚至致使桩身内部产生负压，从而导致缩颈。
串孔
采用CFG桩处理地层中夹有淤泥质软弱层、流沙层等软弱地层地基时，CFG桩设计间距较密、CFG桩施工速度过快且在相邻桩身混凝土未初凝之前未进行跳桩施工，此时施工桩与已施工的相邻桩间的压力会产生不平衡，当这种不平衡超过了桩间地层阻力时就会造成串孔。
4.3CFG桩成桩质量问题控制措施
根据上述桩身断裂、缩颈及串孔的原因分析，为减少甚至杜绝CFG桩断桩、缩颈及串孔等质量问题的发生，在CFG桩施工过程中应控制好以下几点：
(1)先做试桩，并根据试桩参数控制好提钻速度与混凝土泵送流量的平衡，确保桩身混凝土足量密实；
(2)在有软弱夹层地段施工CFG桩时，要控制钻杆提钻速度、进行跳桩施工或改善混凝土性能（控制塌落度及初凝时间等），确保不出现断桩、缩颈或串孔；
(3)桩头凿除宜采用小型机具配合人工进行凿除，且凿好后的桩头表面平整，群桩间桩顶平顺，严禁在未进行预裂处理时用直接敲断桩头的方法处理桩头；
(4)桩间土的清理必须采用小型机具配合人工进行，严禁使用大型机械清理桩间土，避免大型机械挤压桩头造成断桩；
(5)桩间土必须夯实，且在夯实施工时必须采用小型夯实设施进行施工，同时夯实施工时应根据桩间土的密实情况在桩头周围逐步均衡夯实，严禁在桩头单侧过度夯实造成桩周压力不平衡值超过桩身抗裂抵抗力；
(6)桩顶第一层褥垫层厚度均衡且不得小于20cm、褥垫层表面平整，压实施工时宜采用静压，严禁使用强震。
4.4安全保证措施
施工现场常设一名经过培训具有担任安全工作资格的专职安全员，负责制定健康保护与事故预防措施和个人检查，查看所有安全规则和条例的实施情况。
4.4.1场内交通及水电设施
临时道路通过既有公路及其它机动车道时，经有关部门批准，并设置路标及防护措施，另外派专人负责指挥。
临时道路、通道在狭窄、陡坡、急弯、穿越电力通讯地段设置交通标志，大型施工机械及特种车辆通过时设有专人负责指挥。
工地施工用水和饮用水在施工前对水质进行化验鉴定，并采取相应的处理和防护措施。生活用水必须符合中国卫生组织对饮用水的要求，PH值介于7.5至7.8之间。
工地内合理布置排水沟。排水沟不得妨碍工地内的交通。
4.4.2临时电力及照明安全
临时电力及照明严格按照安全规定执行和设置，不得变通。在施工作业区、施工道路、临时设施、办公区和生活区设置足够的照明。