一.前言
桩基是各类建筑物基础的一种常用型式，随着我国工程建设事业的蓬勃发展，铁路、公路、港口码头及城市建设得到了迅速发展。桥梁、塔架、重型构筑物、堤坝、高层建筑等工程大量采用桩基础，桩基础是最基本的基础形式。目前我国常用基本的成桩方法达20多种，但三十多年来，复合地基在我国地基处理中得到广泛应用。近年来，复合地基理论的研究和应用发展很快，一批新的桩型、施工设备和施工工艺应运而生，特别是水泥粉煤灰碎石桩（即CFG桩）工程在公路、铁路及高层建筑工程中得到广泛应用，该桩具有施工速度快、无污染、噪音小、经济且桩身质量好控制等优点。
二.复合地基的分类
为了解不同桩型及桩体材料复合地基的承载力和变形特性方面的差异，按桩体材料的构成、桩体强度和模量、桩置换能力的大小以及施工工艺和桩型，将复合地基分为以下八种类型：
1.振冲碎石桩和沉管砂石桩复合地基；
2.水泥土搅拌桩复合地基；
3.旋喷桩复合地基；
4.灰土挤密桩和土挤密桩复合地基；
5.夯实水泥土桩复合地基；
6.水泥粉煤灰碎石桩复合地基（CFG桩）；
7.柱锤冲扩桩复合地基；
8.多桩型复合地基；
上述第1种类型为散体复合地基；第2、3、4种类型为低粘结强度桩复合地基；第5种类型为中等粘结强度桩复合地基；第6、7种类型为高粘结强度桩复合地基。
水泥粉煤灰碎石桩，简称CFG桩，由碎石、石屑、粉煤灰掺入适量水泥加水拌合而成，用此种成桩机制形成的具有可变粘结强度的桩型，属高粘结强度增强体。通过调整水泥掺入量及配比，可使增强体强度在C20—C30之间变化。桩体中的粗骨料为碎石；石屑为中等粒径骨料，可使级配良好；粉煤灰具有细骨料及低强度水泥作用。
三.CFG桩的设计
（一）为确保复合地基设计的经济、合理、安全、可靠，在CFG桩复合地基设计之前，首先应收集以下资料：
1.工程建设基本资料；
2.建筑物设计基本资料；
3.天然地基土资料；
4.桩的有关参数；
5.建筑物计算参数；
6.试验资料；
7.建筑物场地情况。
CFG桩属高粘结强度桩，一般要求直径35-60cm；桩长6-30m；褥垫层厚度15-30cm且粒径小于30mm，压实系数≥0.97；一般桩距3-5倍桩径；适应处理地层为：粘性土、砂土、粉土、素填土和已自重固结的素填土。成孔机具为长螺旋钻、振动沉管。
（二）CFG桩初步设计时，以1至7条资料为依据，估算复合地基承载力及增强体单桩竖向承载力特征值。
处理后的复合地基承载力及复合地基增强体的单桩承载力，应按有关规范进行载荷试验后确定。
四.CFG桩复合地基褥垫层的作用
CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基。此处的褥垫层，不是基础施工时通常做的10cm厚素混凝土垫层，而是由粒状材料组成的散体垫层。
在工程中，对散体桩和低粘结强度桩复合地基，有时可不设置褥垫层，也能保证桩与土共同承担荷载。CFG桩系高粘结强度桩，褥垫层是CFG桩和桩间土形成复合地基的必要条件，亦即褥垫层是CFG桩复合地基不可缺少的一部分。褥垫层的作用主要有以下三点：
1.保证桩与土共同承担荷载
在CFG桩复合地基中，基础通过褥垫层与桩和桩间土相联系。若基础和桩之间不设褥垫层，桩和桩间土传递垂直荷载与桩基础相类似。当桩端持力层很好时，基础承受荷载后，桩顶沉降变形很小，绝大部分荷载由桩承担，桩间土的承载力很难发挥；当桩端持力层较差时，基础承受荷载后，桩和桩间土受力随时间的变化而变化，随着时间的增加，基础和桩的沉降变形不断增加，基础下桩间土承担的荷载不断增加，桩承担的荷载相应减少，即有一个桩所承担的荷载逐渐向桩间土转移的过程。
在CFG桩复合地基中，基础和桩之间设置一定厚度的褥垫层后，桩和桩间土受一定的荷载作用时，桩顶平均应力σp和桩间土应力σs不随时间增长而变化，即使桩端持力层良好，σp、σs也均为一常值，这是因为褥垫层的设置，可以保证基础始终通过褥垫层把一部分荷载传导到桩间土上。
2.调整桩与土垂直和水平荷载的分担作用
①褥垫层对桩与土垂直荷载的作用
在CFG桩复合地基中桩与土的荷载分担可以用桩土应力比来表示：
n=σp/σs
式中σp—桩顶应力（kPa）；
σs—桩间土应力（kPa）。
也可用桩土荷载分担比δp、δs表示：
δp=Pp/P
δs=Ps/P
式中PP—桩承担的荷载（kN）；
Ps—桩间土承担的荷载（kN）；
P—总荷载（kN）。
在CFG桩复合地基中，桩土应力比n多数在10-40之间变化，在较软的土中n可达到100左右，桩所受应力很大。一般情况下，桩承担的荷载占总荷载的百分比为40%-75%。由此可见，在CFG桩复合地基中，桩土应力比具有较大的可调性，当其它参数不变时，减少桩长可使桩土应力比降低；反之，增加桩长可使桩土应力比提高。当桩长、桩径、桩距一定时，增加褥垫层厚度可使桩土应力比降低；减少褥垫层可使桩土应力比提高。因此，CFG桩不设置褥垫层，桩土应力比很大；当褥垫层厚度很大时，桩土应力比接近1。由此可见，褥垫层的薄与厚对桩与土的应力产生明显作用，对桩与土的垂直荷载的分担起到了不可缺少的调整作用。
②褥垫层对桩与土水平荷载的作用
在CFG桩复合地基中，基础受垂直荷载P和水平荷载Q的共同影响。当不设置褥垫层时，桩承担的垂直荷载占总荷载的百分比δp很大，而土承担的垂直荷载占总荷载δs很小。在无埋深的条件下，水平荷载Q传到桩上的水平荷载为QP，传到桩间土上的水平荷载为QS
Q=QP+QS
QS=μPS
式中PS—桩间土承担的荷载（kN）；
μ—基础与土之间的摩擦系数，一般为为0.25—0.45之间。
当不设置褥垫层时，PS很小，QS也很小，此时水平荷载主要由桩分担，QP很大。
当褥垫层厚度很大时，桩间土承担的荷载PS很大，相应QS也很大，此时桩受到的水平荷载很小，水平荷载主要由桩间土来承担。
综上所述，通过改变褥垫层厚度，可以调整桩与土承担垂直荷载和水平荷载的比例，当褥垫层越薄时，桩承担的垂直荷载和水平荷载的比例越大；当褥垫层越厚时，桩间土承担的垂直荷载和水平荷载越大。
3.减少基础地面的应力集中
对于CFG桩复合地基，当不设置褥垫层时，桩对基础的应力集中很显著，和桩基础一样，需要考虑桩对基础的冲切破坏；当褥垫层大到一定程度，基底反力即为天然地基的反力分布。
一般情况下，桩顶对应的基础底面测得的反力fp与桩间土对应的基础底面测得的反力fs之比用β表示，即β=fp/fs，β值与褥垫层厚度H的关系如双曲线型，β随H的增大而减小。当褥垫层大于10cm时，桩对基础底面产生的应力集中已显著降低，当褥垫层为30cm时，β值已经很小，故设置适应厚度的褥垫层能明显的减少基础底面的应力集中。在CFG桩复合地基中，褥垫层一般为20—30cm。
五.CFG桩复合地基工程特性
CFG桩复合地基具有本身的独特性，具体工程特性如下：
1.承载力提高幅度大，由于褥垫层、桩径、桩长、桩间距等因素影响，致使复合地基承载力可调性强。
2.CFG桩复合地基适用范围广，对基础形式而言，可适用于独立基础和条形基础，也可适用于筏基和箱形基础。就土性而言，CFG桩可用于填土，饱和及非饱和粘性土。既可用于挤密效果好的土，也可用于挤密效果差的土。
3.桩体的排水作用
CFG桩在饱和粉土和砂土中施工时，由于成桩的振动作用，会使土体内产生超孔隙水压力，刚刚施工完的CFG桩是一个良好的排水通道，孔隙水会沿着桩体向上排出，直到CFG桩结硬为止。这种排水作用对减少因孔压消散太慢而不使地面隆起和增加桩间土的密实度大为有利。
六.CFG桩施工工艺及易出现的缺陷
CFG桩施工工艺
CFG桩施工采用什么样的设备和施工工艺，要视场地土的性质、设计要求的承载、变形以及拟建场地周围环境等情况而定。目前，CFG桩施工工艺有如下几种：
①泥浆护壁钻孔灌注成桩
适用于分布有砂层的地质条件，以及对振动噪音要求严格的场地。
②振动沉管灌注成桩
适用于无坚硬土层和密实砂层的地质条件，以及对振动噪音限制不严格的场地。在唐山地区港口、南堡开发区部分建筑使用了该施工工艺。
七.CFG桩复合地基施工质量要求
CFG桩在施工过程中应对每根桩的施工时间、投料量、桩长、发生的问题等详细做好施工记录，成桩后要及时检查施工记录、混合料塌落度、孔的深度和用料量、桩数、桩位、偏差、褥垫层厚度及增强体抗压强度等是否满足设计要求。
八.结束语
综上所述，对CFG桩复合地基初浅认识如下：
1.CFG桩复合地基，通过改变桩长、桩径、桩间距、褥垫层厚度，使复合地基承载力提高幅度有很大的可调性；
2.通过改变褥垫层厚度，可以调整桩与土承担垂直荷载和水平荷载的比例；
3.根据拟建场地的地质条件及施工环境，施工工艺选择性较大；
4.CFG桩具有沉降变形小、施工简单、造价低、桩身质量易控等优点。
参考文献：
1.地基与基础工程新技术使用手册 中国建筑工业出版社 2011
2.GB50007-2011建筑地基基础设计规范 中国建筑工业出版社 2011
3.JGJ79-2012建筑地基处理技术规范 中国建筑工业出版社 2012
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