水泥粉煤灰碎石桩简称CFG桩，是由碎石、石屑、砂石和粉煤灰掺适量水泥，加水拌和制成的一种具有一定结构强度的桩。水泥掺量及配比不同，桩体强度等级一般在C5～C20 之间。CFG桩复合地基技术是20 世纪80年代由中国建筑科学研究院立项研究，1995年列为国家级重点推广的一种较成熟的地基处理方法。目前，CFG桩可加固30 层以下的高层建筑和多层建筑地基。CFG 桩适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场实验确定其适用性。
1.CFG桩桩体材料
CFG桩的骨料为碎石，掺入石屑用来填充碎石的孔隙，使其级配良好，对桩体强度起重要作用。相同的碎石和水泥掺量，由于掺入石屑改善了骨料的级配，可使桩体强度增加50%左右。碎石粒径一般为20～50mm；石屑的粒径一般为2.5～10mm。
粉煤灰是燃煤发电厂排弃的一种工业废料，既是CFG 桩中的细骨料，又有低标号水泥作用，可使桩体具有明显的后期强度。
水泥一般采用425 号普通硅酸盐水泥即可。
2.CFG桩加固机理
CFG桩加固软弱地基，桩和桩间土一起通过褥垫层形成CFG桩复合地基，如图9-8所示。CFG桩加固软弱地基主要有三种作用：
图9-8 CFG桩复合地基示意图
（1）桩体作用。CFG 桩桩体具有一定结构强度，在荷载作用下桩体的压缩性明显比其周围软土小，基础传给复合地基的应力随地基的变形增加逐渐集中到桩体上，出现明显的应力集中现象，复合地基的CFG桩起到了桩体的作用。
（2）挤密作用。施工时，由于振动和挤压作用，使桩间土得到挤密，加固前后桩间土的物理力学性质明显改善。
（3）褥垫层作用。CFG 桩复合地基的许多特性都与褥垫层有关，因此褥垫层技术是CFG 桩复合地基的一个核心技术。由级配砂石、粗砂、碎石等散体材料组成的褥垫层可保证桩、土共同承担上部荷载，并有效调整桩、土荷载分担比，减小基础底面的应力集中。通过褥垫层厚度的调整，可以调整桩、土水平荷载的分担比。结合大量的工程实践，考虑到技术上可靠，经济上合理，褥垫层厚度取10～30cm为宜。
3.设计要点
CFG桩常采用振动沉管法施工，其桩径根据桩管大小而定，一般为350 ～400mm。桩距的选用需考虑承载力、土性与施工机具等因素，一般为3～6 倍桩径。若设计要求承载力大时桩距取小值，但须考虑施工时新打桩对已打桩的扰动影响，就施工而言希望采用大桩距大桩长，但桩长过大，因桩体强度较低桩体下部不能发挥作用，会降低复合地基的性价比，故桩距、桩长大小应综合考虑。
桩长可根据复合地基承载力的要求进行预估，CFG 桩复合地基承载力可用式（9-16）或式（9-17）估算：
上二式中 fsp，k——复合地基承载力标准值，kPa；
m——面积置换率；
n——桩、土应力比；
Ap——桩的断面面积，cm2；
fs，k——天然地基承载力标准值，kPa；
α——桩间土强度提高系数，
（f′s，k为加固后桩间土承载力标准值）；
β——桩间土强度发挥度，对一般工程β＝0.9～0.95；对重要工程或变形要求高的建筑物β＝0.75～0.9；
Rdk——自由单桩承载力标准值，kPa；可按式（9-18）和式（9-19）计算，并取其中较小值。
上二式中 η——取0.3～0.33；
R28——桩体28 天立方体（15cm×15cm×15cm）试块强度，kPa；
Up——桩的周长，m；
qsi——第i 层土的极限侧阻力，kPa；按建筑桩基技术规范有关规定取值；(www.xing528.com)
qp——桩端土的极限端阻力，kPa；按建筑桩基技术规范有关规定取值；
Li——第i 层土的土层厚度，m；
K——安全系数，取值1.5～1.75。
在进行复合地基设计时，天然地基承力fs，k是已知的，设计要求复合地基承载力fsp，k也为已知的。桩径和桩距确定后，置换率m 和桩的断面面积Ap均为已知。
桩间土强度提高系数α可根据经验预估或实测确定。没有经验和无实测资料时，对一般粘性土可取1；对灵敏度较高的土和结构性较强的土，采用对桩间土产生扰动的施工工艺且施工速率很快时，α宜取小于1 的数值。
将以上数值代入式（9-16）即可求得Rdk。再由式（9-19）求得桩长。
桩体配比一般按桩体标号控制，最低标号按3 倍桩顶应力σp确定。σp按式（9-20）确定：
通常情况下，桩都在基础范围内，桩的数量可按式（9-21）确定：
式中 m——面积置换率；
A——基础面积；
Ap——桩的断面面积；
np——理论布桩数。
实际布桩时受基础尺寸大小及形状等影响，布桩数会有一定的增减。
在软土地区采用CFG桩复合地基方案时，桩端一般应落在较好土层上。
4.施工要点
CFG桩常用的施工设备及施工方法有：振动沉管灌注成桩、长螺旋钻孔灌注成桩、长螺旋钻孔泵压混合料成桩、泥浆护壁钻孔灌注成桩等。实际工程中振动沉管成桩应用较多，以下介绍振动成桩工艺。
（1）沉管。桩机进场就位，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%，启动电机，沉管至预定标高，并作好记录。
（2）投料。混合料按设计配比经搅拌机加水拌和均匀，待沉管至设计标高后尽快投料，直至管内混合料料面与钢管料口齐平。
（3）振动拔管。启动马达，留振5 ～10s 开始拔管，拔管速度应控制在1.2 ～1.5m/min左右，边振边拔直至地面。当确认成桩符合设计要求后，用粒状材料或湿粘土封顶，然后移机下一根桩位施工。
（4）施工顺序。因为新打桩对已打桩有影响，连续施打可能造成桩的缺陷使桩位被挤扁或缩颈，一般不致造成桩的完全断开；隔桩跳打，先打的桩的桩径不会发生缩小或缩颈现象，但土质较硬时，在已打桩中间补打新桩时，先打桩可能产生被震裂或震断的现象。
在软土中施工，桩距较大可采用隔桩跳打；在饱和的松散粉土中施工，如桩距较小，不宜采用隔桩跳打方案；满堂布桩，无论桩距大小，均不宜从四周向内推进施工。施打新桩时与已打桩间隔时间不应少于7 天。
（5）保护桩与桩头处理。成桩时预先设定加长的一段桩称为保护桩，基础施工时将其剔掉。设计桩顶标高离地表距离不大于1.5m 时，保护桩长度可取50～70cm，上部用土封顶；桩顶标高离地表较大时，保护桩长度可设置为70～100cm，上部用粒状材料封顶直到地表。
CFG桩施工完毕，待桩体达到一定强度后方可进行基槽开挖（一般3～7 天），可采用机械和人工开挖方式进行。多余桩头需要剔除，桩头凿开，并适当高出桩间土1～2cm。
（6）铺设褥垫层。褥垫层所用材料为级配砂石，最大粒径一般不超过3cm，或粗砂、中砂等。褥垫层厚度一般10～30cm。虚铺后采用静力压实，当桩间土含水量不大时方可夯实。
（7）质量检验。施工开始前，可进行工艺试验，以考查设计的桩距和施打顺序能否保证桩身质量；施工过程中，要特别做好桩顶标高、施工场地标高观测，对桩顶上升量较大的桩要开挖查看；施工结束后（一般28 天）做桩、土以及复合地基的检测，验算复合地基承载力，以进行地基加固效果的鉴定。
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