CFG桩复合地基技术原理及其在地基处理中的应用

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　　摘    要：众所周知，随着近年来我国工程建设事业的不断发展，一些工程技术也得到了很大程度上的应用。其中，诞生于20世纪80年代的CFG桩复合地基技术，便是其中最具代表性一种技术。此种技术自诞生之日起，便得到了广泛应用。这是因为，CFG桩复合地基技术本身所运用的便是新的材料、新的工艺类型。与传统的混凝土桩基础不同，CFG桩复合桩基可以在掺加工业废料以及不配备钢筋的情况下，保证桩间土的作用，这就使得其造价极低。通常的情况下，CFG桩复合地基的造价要远低于混凝土桩基的造价。另外，CFG桩复合地基技术还有着诸多层面的优点，其能够在保证施工速度的同时起到环保的作用。并且，CFG桩复合地基技术还有着沉降量小与变形稳定快的特点。可以说在建筑工程开展的过程中，对CFG桩复合地基技术合理的应用，能够提高地基处理的效率，从而有效提高建筑工程的质量。但就实际情况来讲，在CFG桩复合地基技术应用的过程中，往往会遇到一些问题，这些问题的存在，无疑会对CFG桩复合地基技术的应用的效果带来不同程度地影响。因此，当代建筑工程施工人员应依托于CFG桩复合地基技术的原理，在地基处理工作开展后，不断促进CFG桩复合地基技术的应用。基于此，本文将以CFG桩复合地基的作用原理为切入点，继而围绕着其展开论述，以期能给予广大同仁以一定的参考。
　　关键词：CFG桩;复合地基;处理应用
　　1  引言
　　近些年来，我国在工程建设领域的研究取得了显著的成果，大量的工程技术、设备得以被用于施工实践之中。这中间，CFG桩复合地基技术更是在当今得到了广泛地应用。与传统的混凝土桩基技术不同，CFG桩复合地基技术属于一种较为新颖的地基处理技术。其中，CFG桩是由包括碎石、粉煤以及部分水泥所组成，这就使得建筑工程企业在保证施工质量的同时，可以更好地控制工程造价。而从环境保护的角度出发能够发现，CFG桩的应用还能起到节省资源保护环境的作用。
　　2  CFG桩复合地基的作用原理
　　就实际情况来讲，CFG桩复合地基被用于地基的加固，主要能够起到三种作用，包括挤密作用、桩体作用以及褥垫作用。这中间，在基础承受荷载的时候，桩与桩间土会显现出变形沉降的情况，但是，桩的实际模量要远远大于后者所具有的模量。而土的变形要大于桩，这就会使荷载不断向桩的顶部靠拢集中。并且，在基础下所设置的褥垫层，能够使桩向上的时候，不断地向上刺入，而在桩顶部的材料受压制后，其便会向周边的桩间土不断挤压。正是在这样的情况下，桩间土同桩就能够一直处在工作的状态。另外，CFG桩的强度并不像混凝土桩那样不可调节，与之相反的是，CFG桩的强度具备可调节的特征。这样的情况下，就能够有效避免桩强度过高或过低的情况发生，继而切实有效地保证地基地承载能力[1]。
　　这里值得特别说明的是，褥垫层技术实际上属于CFG桩复合地基中最为重要的组成部分。这是因为，CFG桩复合地基中所涉及的褥垫层并不属于工程建设中经常可以见到的素混凝土层，此种垫层主要是由众多的料状材料组合而成，它属于一种具备散体特征的垫层。此种拥有散体特征的垫层最为主要的作用在于，其可以在荷载的作用之下产生相应的互补以及挤压作用，这就保证了基础底部同桩间土之间的紧密联系。可见，此种垫层实际上彻底解决了变形的问题，并促进了桩同桩间土之间得相互协调。此外，此种垫层还能够有效降低基础底面应力量集中等问题。
　　3  CFG桩复合地基的优点
　　3.1  适用范围广泛
　　CFG桩的适用范围十分广泛，绝大多数的地质环境都可以应用CFG桩。这中间，包括沙土、黏性土以及粉土等土质，均可以应用此种桩基。并且，其不仅能够对柔软的地基进行加固，同时也可以被用地基土上。而对于较好的地基土来讲，CFG桩也能够充分发挥加固的作用[2]。此外，CFG桩还具备工艺性好的特点，这是因为，CFG桩本身会应用到煤灰粉，该种材料具备着很好的流动性，并且在进行灌注施工的过程中，操作起来也更为容易，这就有助于施工人员更好的控制施工的质量。可见，CFG桩复合地基的应用从工程建设的角度来看，有着一定的必要性存在。
　　3.2  工程造价较低
　　CFG桩的应用能够最大限度上的节约原材料，这中间，施工企业能够应用一些工业废料进行相关施工，如渣灰、石屑等地应用便是最好的例证。这样就可以在保护环境的同时，有效降低工程建设所需要的花费。并且，采用CFG桩还有助于帮助施工企业对建设成本进行合理地控制。
　　3.3  承载力相对较强
　　工程实践表明，在对一系列相关的参数进行调整之后，可以显著提升CFG桩地承载能力，并能切实有效地将复合地基地承载能力提高3倍[3]。并且，相较于碎石桩来讲，在条件相同的基础上，CFG桩能够承担的负荷往往是碎石桩的2倍以上。此外，CFG桩后期强度的提升空间也要更大一些。
　　4  CFG桩在地基处理应用中常见的问题与排除方法
　　4.1  用料与用料配比的问题
　　在CFG桩施工应用的过程中，堵管属于一种极为常见的问题。就实际情况来讲，堵管的发生会严重影响到工程开展的进度，因此，在CFG桩复合地基技术应用的过程中，需要针对堵管问题采取具有针对性地应对措施。首先，堵管问题的发生很有可能同混合料的配比有很大关系。在混合料中，若细骨料与煤灰的用料过少，就会导致整个混合料的易性无法达到理想的区间[4]。所以，在对混合料进行配比的过程中，应该特别注意上述两种材料的用量，尤其是要注意煤灰的用量。期間，应根据实际情况，将煤灰控制在合理的区间，极力避免用量过大或过小的情况。所以在施工开展前，工作人员应对具体用量进行明确。
　　除配料比会导致堵管的情况发生外，混合料的搅拌若不符合相关的质量要求，通常也会导致堵管问题的发生。在实际施工的过程中，混合料需要经由混凝土泵，通过高强柔性管以及刚性管，之后才可以到达钻杆芯的内部。就实际情况来讲，混合料在管道期间，会呈现出圆柱的形状，之后在通过水泥砂浆与水的润滑层实现管壁分离后才能完全通过管线。所以，在进行具体设计的过程中，需要保证混合料能够顺利地通过管线，这样就能有效避免堵管问题的发生。此外，已经搅拌好的混合料，在到达泵储料斗的过程中，往往也要通过滤栅。这中间，若是滤栅未能起到应该起的作用，就会导致一些较大的材料漏入到储料斗之中，常见的有粗骨料、片石等，这些都会导致堵管的问题的发生。因此，在进行CFG桩施工的过程中，需要对滤栅的情况进行观察，若其出现异常，避免其处于异常工作状态。这中间，若堵塞已经发生，便需要相关人员对管线中的堵塞处进行及时的处理。 　　4.2  设备缺陷的问题
　　通常的情况下，施工设备自身的缺陷也会影响到CFG桩在地基处理中的应用。首先是彎头，其属于衔接高柔强性管的一个重要节点部件。在运动混合料的过程中，湾头所存在的曲率半径同其自身与钻杆之间的衔接形式，往往会对混合料的运输带来直接地影响。如弯头的曲率半径若存在缺陷，便会导致堵管的问题发生。此外，两者之间若是以垂直的方式进行连接，往往也会导致堵管问题的发生。因此，施工建设人员需要在设备应用的过程中，对弯头、钻杆连接的情况进行了解，以此来避免垂直连接的情况发生，并且还要将曲率半径控制在合理的区间，以避免其所带来的影响。
　　除弯头以外，应用于混合料运输的管道在完成工作后，若存在有清洁不彻底的问题，就会使管道内出现混合料凝结所形成的硬块，这些硬块的存在会对混合料的运送造成影响，进而使工作效率滞后。针对这样的情况，施工方应该及时换下存在上述情况的管道，并及时对管道内的硬块进行清洁，以此来解决此问题。最后，设备自身缺陷所导致的问题，通常也会对CFG桩在地基处理中的应用带来不利影响。工程实践表明，有部分生产商生产的钻头在钻机的设计上，存在严重的不合理。这就使得一些生产厂商所生产的钻机同钻头，在施工过程中很容易出现问题，如砂塞在形成后就会导致混合料的离分析，从而为阀门堵塞问题的发生埋下伏笔。面对这样的问题，施工方应在设备采购阶段，对采购的机械设备进行评估，保证设备能够符合实际的施工实际，以此来规避砂塞的出现。此外，施工单位同时也可以结合自身需要，对生产设备进行个性化的改造，以此来规避设备自身的缺陷。
　　4.3  施工措施与施工操作的不当
　　在进行冬季施工的过程中，工作人员需要对输送管等部位，做好相应的保温措施。这是因为，一旦保温效果有所欠缺，就会导致输送管等部位出现冰冻的情况，进而造成管道的堵塞。此种情况会为CFG桩施工带来消极影响，所以需要切实做好保温工作。通常的情况下，施工单位在进行冬季施工的过程中，可以采用向混合料中加热水的方法，不断提高混合料出口过程中的温度。不过这里需要特别指出的是，热水的温度应该大于60℃，如果低于这一温度区间就会导致混合料的凝固。可见，在进行冬季施工的过程中，应着重考量防冻保温的问题，这样才有助于保证施工的质量。
　　除上述施工措施需要注意外，具体的施工操作同样也应给予注意。这中间，在钻杆达到设计的孔深之后，便应该开始混合料的运送，并使管道内部的空气完全排除，之后则使钻杆与输送管之中保有混合料。在具体施工操作中，工作人员需要注意及时进行提钻的操作，并要确保混合料能够迅速地灌注。期间，工作人员在具体操作的过程中，不及时地进行提钻，就会使泵送一直持续下去，而钻头内的水泥也会被挤出，这对于泵送工作来讲会带来严重地影响。值得说明的是，施工方应注意对人员操作水平的训练，这样可以最大限度上的避免操作不当的问题发生。
　　4.4  窜孔的问题
　　施工实践表明，在粉土以及砂层环境中进行施工时，经常会出现一号桩打完后，钻杆在向下一个桩钻进过程中一号桩突然下落的问题。此种下落的情况，最严重时可达到下落2m以上。而这种下落的问题，通常会在向下一个桩注入混合料之后得到缓解，即一号桩的回升。一般的时候，只有在注入量达到一定的标准后，一号桩才能恢复原有的标高。上述情况在施工中通常会被称为窜孔，其在CFG桩施工中较为常见，通常此种情况的发生主要与土层之中有大量的粉土以及粉样细沙砂石等有关。这里需要特别指出的是，若是存在被加固的土层有粉土、粉样细砂没有地下水或有地下水且桩的成型时间较短这两种情况，窜孔的发生概率就会降低。总之，施工单位应对窜孔的问题给予高度地重视，对于可能会发生的窜孔问题进行分析，并以之为基础，积极地应对窜孔问题。
　　5  结束语
　　总而言之，CFG桩复合地基技术属于一种较为新颖的地基处理技术。施工实践表明，在地基处理中应用CFG桩复合地基技术，可以显著提升地基地承载能力，并且其还具备造价低廉、应用广泛等特点。所以此种技术在地基处理中的应用，能够切实有效地保证地基的质量，但在实际应用的过程中还存在一些应用层面的问题。因此，当代建筑工程人员应以建设实践为出发点，不断探索CFG桩复合地基技术实际应用中存在的问题，并提出具有针对性地解决措施，从而促进CFG桩复合地基技术更好的发展，继而提高地基处理的效率。
　　参考文献：
　　[1] 王俊杰.CFG桩复合地基处理技术在高层建筑工程中的应用[J].砖瓦世界，2019（18）：290.
　　[2] 杨军.CFG桩复合地基技术及工程应用研究[J].冶金丛刊，2019 （8）：54～55.
　　[3] 熊云杰.浅析CFG桩复合地基在城建工程中的应用[J].环球市场 2019（3）：287.
　　[4] 谌霞，刘建涛.CFG桩复合地基在郑州逸泉国贸酒店高层建筑中的应用[J].探矿工程：岩土钻掘工程，2018（9）：89～92.
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