汪凌云
云南金沙江建设工程有限公司云南省昆明市650000
摘要：复合地基所运用的增强体具有多种形式，因此就造成复合地基的作用机理也存在着明显的不同，而CFG桩的增强体应用则是现今复合地基的增强体的重要组成，CFG桩具有很多优势，它不仅制作工艺简单、材料经济，并且具有良好的加固作用，所以近几年在我国工程地基的加固应用中不断发展，但是因为从我国整体的复合地基的工程应用发展来看依然很落后，因此本文首先对CFG桩复合地基进行概述，然后探究CFG桩复合地基的工作性状，并通过本人在安宁太平石安公路南侧辅道大量CFG桩复合地基施工的工程实例来探究CFG桩的复合地基应用。
关键词：CFG桩；复合地基；工作性状
CFG桩的全称是水泥粉煤灰的碎石桩，它主要是由碎石、砂石和粉煤灰与一定量的水泥进行加水掺和、搅拌而形成的。而CFG桩的复合地基的结构构成主要是由CFG桩、桩间土和褥垫层组成的一种具有刚性的复合地基。近几年来CFG桩复合地基的应用在我国越来越广泛，并且因为其高加固性能的特性逐渐在各大地基工程中得到发展，并相应的得到了巨大的经济效果和社会价值，但是从总体的发展来看，我国对于CFG桩复合地基的工作性状研究依然比较落后，众多的理论还不成熟，需要通过进一步的工程实践分析来有效的发展和探究。
一、CFG桩复合地基概述
1.CFG桩复合地基的概念
CFG复合地基的应用具有很大的优势，不仅材料应用经济便捷，利于施工，同时还有良好的地基加固效果，所以在众多工程中得到广泛应用。CFG复合地基主要通过水泥掺和量的配比，来调节桩地基的强度，通常强度在C5-C25之间，CFG桩是一种介于刚性桩和柔性桩之间的桩型，与桩间土一起，通过褥垫层来组成的CFG复合地基。CFG桩是一种整体的材料桩，通常情况下不会受到荷载的压力而发生变形出现鼓胀的破坏，主要通过侧摩阻力来提高地基的承载力。CFG桩复合结构具体的构成由图一所示：
图一CFG桩复合地基示意图
1.CFG桩复合地基的加固机理
复合地基中需要运用的桩间土的性状以及状体的材料和工艺的性能不同，相应的复合地基的效能也有所不同，所以CFG桩复合地基的应用的加固机理可以分为：（1）置换桩体的作用，CFG桩体的整体强度要比桩间土要大的多，所以在荷载压力的作用下，会使CFG桩的桩顶应力也比桩间土要大，所以桩所承受的应力可以向比较深层次的土层中传递，这样就相应的减少了桩间土所需要承载的压力，所以这种可以有效的增加复合地基的承载力的现象就称作为置换桩体的作用。（2）可以调整褥垫层的应力，竖向荷载的作用机制下，因为复合地基的褥垫层的作用，会使桩体整体向褥垫层深入，会使桩顶部的受压时，使压力向周围流动，所以减少桩顶和基地的受压应力的集中，同时还能有效的增加桩间土的压缩量，使桩间土可以更好的承受压力。（3）改良桩间土性质，对于比较松散的土质来说可以运用挤压和镇动成桩的工艺，使桩间土的整体密度减小，摩阻力增加，从而可以有效的提高桩间土的抗压强度和模量，所以有效的加固地基可以很好的改善桩间土的性能[1]。
二、CFG桩复合地基的工作性状分析
（一）水平荷载下的工作性状
1.CFG桩复合地基的三维有限元模拟
主要是通过ABAQUS有限元模拟软件进行CFG桩复合地基的三维有限元模拟，在水平荷载的作用下，通常采用全模型的方式进行分析。可以运用褥垫层的外边缘起到桩直径的15-20倍的位置来计算域的整体水平方向的宽度，同时竖向的宽度可以采用地表到桩底部的一倍长度。主要的模型计算的范围可以是宽达到16m，深可以为20m，具体的模型应用的参数如表一所示：
表一有限元计算模型材料参数
通过模型计算可知，在一定的地基荷载的情况下，如果增加褥垫层的厚度，就会使CFG桩桩顶的水平位移相应的减小，所以有效的控制褥垫层的厚度可以合理的分担桩顶的荷载压力，从而使桩间土的作用可以更加突出，所以从桩深的安全性来考虑是非常有意义的。
2.水平荷载的桩土分担
在普通的桩基中，褥垫层的厚度通常情况下为零，所以竖向的和水平的荷载在共同作用下，会使竖向的桩承受很大的水平荷载，所以就会使土在受力参与中的作用不明显，我们可以架设H（荷载）所传递给桩的水平力为Hp，所传递给土的水平力为Hs，然后根据下列公式的计算进行具体分析[2]：
H=Hp+Hs
Hs=u*Ps
在此公式中，u为基础和土间的摩擦系数，通常在0.25-0.45之间；
Ps为桩间土的分担竖载。
当褥垫层的厚度为零，桩间土所承受的竖向荷载较小，通过公式可得知，桩间土所承载的水平荷载也较小，所以基本都是桩来承受荷载；当褥垫层增加之后，桩顶和桩间的剪应力之间的差值不大，所以会使桩顶的受力减小，从而增强桩间土的作用。所以总结来说CFG桩复合地基来说，在一定的水平荷载情况下。褥垫层的厚度越大，其桩顶的水平位移也就越大，即承受的水平压力越小，从而保证桩间土的承载作用突出。
（二）地震作用下的工作性状
主要分析CFG复合地基的抗震性状，因为有褥垫层的弹性状态的存在，（1）会使结构的上部以及下部的整体基础形成一个同步状态的整体，在振动压力的作用下，褥垫层可以很好的到达弹性的状态，在地震的作用下会时褥垫层的阻尼耗能的作用明显增加，从而使桩基的自振频率减小，结构的体系周期增大，使整个复合地基可以有效的分散荷载压力。（2）地震在传播中会遇到各种介质，褥垫层的作用则可以很好的使地震波的能量发射回地基中，从而对地震起到一定的部分隔断作用。（3）CFG桩复合地基的桩、褥垫层以及桩间土之间可以在水平方向产生滑动，这种滑动会产生很大的摩擦力，从而有效的消耗部分地震波的振动能量。从而可以起到良好的防震作用。
三、CFG桩复合地基的施工注意事项
现今CFG桩复合地基的施工还没有做到全程的规范和明确，从而使许多注意问题没有在施工中显现出来，造成后期应用的不规范，通过本人在安宁太平石安公路南侧辅道市政工程中大量CFG桩复合地基施工的实践经验，具体的注意事项有：
（一）做好CFG桩的试桩工作和CFG桩静载荷试验
⑴成桩工艺试验。通过CFG桩试桩复核地质情况，检验施工设备以及施工工艺的适用性；验证施打顺序，确定混合料的配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度等各项工艺参数。获取不同深度、土层的施工电流等数据，为施工工艺的合理选择提供依据；积累现场施工组织与管理经验，磨合施工队伍与施工机械设备。
⑵桩身质量检测。成桩7d后，通过低应变法检测桩身质量、完整性。28d后检查桩身强度和桩身垂直度。根据发现的问题，修改施工工艺，为优化施工参数和混凝土配合比提供依据。
⑶试桩现场地质勘察。了解土层的分布情况以及各个土层的力学性能，为持力层的选择和单桩地基承载力与沉降分析提供依据。试验目的通过CFG桩试桩施工，进行成桩工艺试验，以复核地质资料以及设备、工艺，施打顺序是否适宜，确定混合料配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度、每延米混合料用量、充盈系数等各项工艺参数。
（二）认真做好验槽工作
在施工前要进行验槽，如果不进行验槽则会使土方在开挖时发生浅部的断桩，影响CFG桩的承载能力，同时如果发生问题在施工或进行处理则会影响工程的进度，所以应该在施工前就可进行一次验槽的工作
（三）褥垫层的控制要求
褥垫层的厚度要求，从上文中我们得知，褥垫层的厚度，对桩基的承载作用有着巨大的影响，所以在施工时一定要严格的控制褥垫层的厚度，其含泥量不应过大，并保持铺筑密度的均匀性，厚度的设定要严格的符合设计的要求。
（四）降水排水的要求
降水的影响，如果地下水位过高则会对施工产生影响，CFG桩复合地基在运行中，会因为地下水位过高，而造成肥槽雨季积水而使地基的底部受力不均，桩顶的应力集中，所以应该保证地下水位在地面以下的500-1000毫米处，肥槽在进行回填施工时要保持槽内的干燥，并做好合理的排水工作。
（五）挤密浮土的处理
在现场施工中，按设计清理好的褥垫层下路槽，由于受桩体挤密作用，会出现向上的浮土，该部分土方往往属于高液塑性的软土，必须清除处理，但在理论计算工程量时设计方一般未作考虑，需要完善处理，以确保工程质量。
结语：
复合地基的应用和探究是目前我国土木工程中比较广泛的研究领域，并且经过十几年的研究和实践，不论是在应用上还是在技术的革新上都得到较大的发展，但是相关工作性状的研究和理论的应用却很落后，所以需要广大的学者进一步的实践论证。
参考文献：
[1]张建隽.CFG桩复合地基工作性状及工程应用研究[D].太原理工大学，2008.
[2]王树彪，孙葳.影响CFG桩复合地基工作性状的因素分析[J].中国科技财富，2009，（8）：28-29.
[3]魏雷涛，刘晓彤，丁永君等.CFG桩复合地基设计与工作性状研究[J].低温建筑技术，2011，33（6）：103-105.