CFG短樁復合地基技術是我們依據北方地區建築地質狀況，針對普通CFG樁（簡稱：長樁）施工中存在的不足，而提出的全新的地基加固理論。
1998年12月申報了發明專利，2002年8月國家專利局授予了發明專利權，專利證號：98 125248.6。經過多年的施工實踐，CFG短樁復合地基技術推廣應用取得了長足的進展，取得了良好的經濟、技術和社會效益，現作以下總結。
1. 設計與施工
以總參謀部北京地區退休幹部住宅區南1#、2#樓為例。
1.1工程概況
總參謀部北京地區退休幹部住宅區南1#、2#樓位於朝陽區安定門外大屯，安定路東側，北小河路與辛店路之間，由總參謀部管理局投資興建，建築物施工圖紙由總參謀部管理局建築設計院設計。
南1#、2#樓均為地上24層，地下2層，建築物長度37.2m，南邊緣寬度24m，北邊緣寬度36.1m，箱形基礎，剪力墻結構，±0標高相當於絕對標高南1#樓44.12m、2#樓44.22m，基礎埋深-8.81m。按設計要求處理後地基承載力設計值450kPa。
1.2工程地質、水文地質條件
1.2.1地層概況
根據北京市勘察設計研究院《98技1014號勘察報告》，擬建場區地層土分為人工堆積層、新近沈積層及壹般第四紀沈積層。
人工堆積層：分布於地表的粉質粘土填土①層及房渣土①1層，厚度1.4~3.2m。
新近沈積層：位於人工堆積層以下，呈帶狀分布在擬建南2#樓的西北和東南方向，為粉質粘土、粘質粉土②層。
第四紀沈積層：該層位於人工堆積層和新近沈積層以下，主要由下列土層組成：
(1) 自標高38.20~40.38m以下為粘質粉土、粉質粘土③層及砂質粉土、粘質粉土③1層，③層Es=6.6MPa，③1層Es=11.1MPa。
(2) 標高35.57~36.83m以下為粉質粘土、粘質粉土④層，層間分布有中—中低壓縮性的砂質粉土、粘質粉土④1層和中高壓縮性的粘土、重粉質粘土④2層。
(3)標高32.22~32.97m以下為細、中砂層。該層頂部分布有細、粉砂⑤1層。砂層總厚度為3.40~3.90m。
(4)標高28.42~29.57m以下為粉質粘土、粘質粉土⑥層，及粘土、重粉質粘土⑥1層。層間夾有低壓縮性的粉、細砂⑥2層及粘質粉土、砂質粉土⑥3；
(5) 標高20.60~21.90m以下為粉質粘土⑦層及粘土、重粉質粘土⑦2層，並分布有低壓縮性的粉、細砂⑦1層及粘質粉土、砂質粉土⑦3層。
1.2.2地下水概況
地下水水位各層分布情況見表1，本場區第壹層地下水中僅腐蝕性介質C1在幹濕交替狀況下，對鋼筋混凝土中的鋼筋具弱腐蝕性。
地下水各層分布情況表 表1
1.2.3 建築抗震設計的有關資料
根據勘探結果，擬建場區覆蓋層15m深度範圍內的平均剪切波速值υsm=240m/s。場地土類型定為中軟場地土，場地覆蓋層厚度大於80米，建築場地類別屬於Ⅲ類。
根據《北京地區地震烈度區劃圖》，擬建場區地震基本烈度為8度。
在北京地區進行抗震設計時僅考慮近震影響，該場區地基土無液化的可能性。
1.3地基處理方案設計
1.3.1設計原則
滿足設計要求的復合地基承載力經深度修正後不小於450kPa。軟弱下臥層滿足強度要求。建築物地基最終沈降量不大於8cm及傾斜值滿足規範要求。
1.3.2設計依據
北京市勘察設計研究院《總參謀部北京地區退休幹部住宅小區（南1#、2#樓）巖土工程勘察報告》工程編號98技改014。
總參謀部管理局建築設計院結—2號《總參大屯退幹南1#住宅》《總參大屯退幹南2#住宅》基礎平面（地基處理）圖。
1.3.3地基處理方案選擇
勘察報告建議的方案有以下4種：
(1)采用淺層土換填處理的天然地基方案，挖除較軟的粘性土④層和④1層、④2層，將槽底加深至標高32.20~32.70m，持力層土質為細、粉砂⑤1層和細中砂⑤層，然後采用低標號素混凝土或級配砂石分層壓實回填至擬定的設計基礎底面標高約為35.50m，地基承載力標準值（ fka）為260kPa，並經粉、細砂⑤1層深度修正後的承載力fa設計。
(2)鑒於擬建高層住宅均為單體建築，各幢樓的地層土質分布較為均勻，又無裙樓相連接等有利情況，可在滿足高層建築地基變形許可值的條件下，再由基礎造價的對比後，可考慮槽底加深至標高34.00m，在持力層粉、細砂⑤1層和細、中砂⑤層以上，保留粉質粘土、粘質粉土④層和粘土、重粉質粘土④2層的厚度在1.20~1.50m，且結合槽底的普遍釬探結果控制保留土層的均勻性，然後采用低標高的素混凝土回填至設計基底標高，按照此種淺層土換填處理的地基承載力標準值（ fka）為180kPa，並經粉質粘土、粘質粉土④層，按基礎砌置標高34.00m進行深度修正後的承載力fa設計。
(3)采用鉆孔灌註樁方案
有關鉆孔灌註樁樁端的承載力標準值qp和和樁周土各層的摩擦力標準值qs，按勘察報告給出的值進行計算。
(4)采用預制樁樁基方案
1)選用φ400~900mm預應力離心混凝土管樁，樁尖須進入持力層細砂⑧1層內不小於0.50m，下臥層為卵石、園礫⑧層，建議單樁豎向承載力標準值按1400kN/根考慮。
2)為了樁基施工能順利進行，建議采取先鉆後打，預鉆的引孔嘗試和直徑由試驗樁確定，同時應在施工前將地下水降至標高28.50m以下，以防止預鉆孔和打樁時發生湧砂、塌孔
行了13次，其中第十二次、十三次觀測數據見表3。
表3
1.6技術經濟比較和結論
按北京市的市場價進行比較：
方案①，全部換填（厚度3米）造價需140萬元，沈降大於7cm；
方案②，換填厚度約2m，加之外擴2m，造價需130萬元，沈降量大於8cm；
方案③，灌註樁，鋼筋混凝土單方造價850元，總造價200萬元以上；
方案④，預制樁，單方造價1020元，總造價240萬元；
方案⑤，CFG長樁復合地基，單方造價700元，總造價170萬元；
方案⑥，CFG短樁復合地基，單方造價550元，總造價100萬元，沈降量小於8cm。
結論：由以上比較可知，采用CFG短樁復合地基，既節約投資又能滿足設計要求，在以上比較幾個方案中是最優的。
2 制定了相應的質量驗收標準
CFG短樁復合地基技術施工質量嚴格執行《建築地基基礎工程施工質量驗收規範》（GB50202-2002），同時按照CFG短樁的施工特點，我們對短樁質量驗收時的允許偏差等方面進行了統壹的規定。如表:CFG（或素混凝土）短樁允許偏差、檢驗數量及檢驗方法
表4
3 對CFG短樁復合地基樁間土承載力折減系數值的研究
般不發生擾動和擠密，α取1.0。
對β通常取0.75~1.0，該取值範圍較寬，對設計結果影響不小，如取值太過保守，則會造成不小的浪費。
由計算可知，β值範圍為0.907≤β≤1.0，β的平均值為0.967，因而建議樁間土承載力折減系數β值采用0.90≤β≤1.0。當采用β=1.0時，復合地基承載力的計算值與載荷試驗測試值的誤差範圍為0≤Δ≤4.13%。
建議式（1）中β值采用0.90≤β≤1.0，當無試驗資料進行樁設計時，也可采用其平均值0.967，或利用略保守壹點的數值0.95。
4 “短樁”與“長樁”相比的特點及優點
我們把普通CFG樁簡稱為“長樁”，把CFG短樁簡稱為“短樁”。
我們經過近2年分析、論證、研究，發明了CFG短樁復合地基技術，CFG短樁復合地基技術特點是將CFG樁端持力層選在北京地層“韻律”的第壹層砂層或其它堅硬土層上，其作用機理可視為端承樁，以2層地下室7~8 m的基坑而言，其樁長壹般為2.50~5.0m。成孔工藝是長螺旋幹成孔或人工洛陽鏟成孔，孔底用重錘夯實，灌註CFG拌合料或素混凝土時用振搗棒振密實成樁。同樣以1000 m2處理面積的22~25層樓為例，地基處理費用僅在35萬元~50萬元，與“長樁方案”相比能節省20%~60%的費用。其顯著特點是：省錢，施工質量好，既能滿足設計承載力的要求，也能滿足最終沈降量的要求。
“短樁”技術與“長樁”復合地基技術相比有如下不同：
(1)設計指導思想：“長樁”為“疏樁理論”，即疏而長，很好地利用樁間土承受上部垂直荷載：“短樁”為“密樁理論”，即密而短，用較大的面積置換率，使樁承擔較多的上部垂直荷載，樁土***同作用，達到上部荷載需要的承載力。“短樁”技術很好地利用了地基沈降的規律。
(2)樁長：“長樁”的樁長多在6米以上，有的甚至達16~23米，“短樁”的樁長在6米以下。
(3)置換率：“長樁”面積置換率壹般不大於10%，“短樁”面積置換率壹般大於10%，有的高達20%。
(4)樁間距：“長樁”布置時樁間距壹般為3~6倍樁直徑，“短樁”布置時樁間距壹般為1~3倍樁直徑。
(5)CFG料：“長樁”CFG料強度等級壹般均高於C20，且多摻泵送劑；“短樁”CFG料強度等級壹般多用C10、C15，且不摻泵送劑，還可用粗骨料配制的素混凝土材料。
(6)保護樁長：“長樁”保護樁長壹般為0.5~0.7m，“短樁”保護樁長壹般為0.1~0.3m。
(7)施工工藝：“長樁”采用超流態工藝，即用中孔長螺旋鉆機成孔，用混凝土泵壓註CFG料成樁，或長螺旋鉆機引孔，振動沈管灌註CFG料成樁；“短樁”采用長螺旋鉆機成孔或人工洛陽鏟成孔，孔底夯實，之後澆註CFG（或素混凝土），並用振搗棒振搗密實成樁。
(8)施工質量：“長樁”施工質量比較難保證，“短樁”由於樁短，施工質量極易保證。
(9)受力作用機理：“長樁”多為摩擦樁或端摩擦樁，樁端可以沒有堅硬層；“短樁”以端承力為主，樁端處須有堅硬層，不能為軟弱層。
(10) 經濟性：“長樁”單位處理面積成本較高，相比之下“短樁”成本較為低廉。以總參謀部北京地區退休幹部住宅小區12棟高層建築為例，“長樁方案”每棟樓cfg樁復合地基處理最低報價75萬元，而“短樁方案”報價是45萬元，僅地基處理壹項費用節省360萬元，相當於每平方米建築面積降低成本造價10元。再以北苑小區為例，壹棟樓“短樁方案”報價僅30萬元，而“長樁方案”報價要80萬元，僅地基處理壹項費用壹棟樓即節省50萬元，全區100棟高層樓，僅此壹項節省費用達5000萬元。
5應用的工程實例
(1) 北京北苑居住區4-01#、4-02#、3-05#、3-06#、3-08#、3-12#、5-13#（均為地下2層，地上24~26層框架剪力墻結構）7棟高層住宅樓；
(2) 總參謀部北京地區退休幹部住宅小區南1、2、4、5號住宅樓（地下2層，1、2樓為地上24層，4、5樓為地上28層，剪力墻結構）；
(3) 北京市房管壹公司大屯職工宿舍5號樓（地下2層，地上16層剪力墻結構）；
(4) 北京建國公寓A、B樓（地下2層，地上22~24層，剪力墻結構）；
(5) 朝陽區太陽宮芍藥居小區302#樓，地上24層，地下3層；
(6) 朝陽區石佛營廣廈時代家園壹期9#10#住宅樓，其中9號樓地上28層，地下2層，10號樓為地下2層，地上22層；
(7) 新發地住宅小區壹期工程3#樓建築物地下壹層，地上10~13層；
(8) 廊坊大廠回族自治縣工業園區夏安路東側年產2500萬平方米礦棉吸聲板項目地基處理工程；
(9) 北京浩庭花園1#住宅樓（地下2層，地上16層）。
6效益分析
6.1經濟效益分析
與“長樁”相比，“短樁”節省工程投資成效顯著。
北京北苑小區7棟地下2層、地上24～26層住宅樓、總參北京地區退休幹部住宅區南4棟地下2層、地上24～28層住宅樓以及地下2層、地上22～24層北京建國公寓A、B樓、北京浩庭花園1#住宅樓等高層住宅樓原設計為CFG樁，後改為長3.5～5.0m的素混凝土短樁，其工程投資比普通CFG樁節約342萬元，節約率超過40%。
假定北京每年建造500棟有地下室的高層建築，均采用“短樁”復合地基技術，按每棟樓節省30萬元計算，每年可節省1.5億元工程投資，從98年至現在10年的時間，應該可以節省不少於15億元工程投資，可以說明，“短樁”復合地基技術成果有著非常美好的應用前景。
6.2技術效益：從工程實踐效果及前述特點、施工要點，在質量上極易控制，合格率均為100%，工期短，較其他工法縮短1/4～1/2的施工時間。
6.3社會效益：與CFG相比，長樁改為短樁，節省了水泥、砂、石的用量，節省自然資源，也節約了大量的能源；利用工業廢料粉煤灰作素混凝土添加劑，解決了工業廢料的重復利用問題。
6.4環保效益：素混凝土短樁施工時，無揚塵，無振動，適用於舊城改造，特別是素混凝土可以從商品混凝土供應單位統壹采購，不但節約成本，也消除了施工現場攪拌的環境汙染，完全符合綠色環保的施工要求。
7 發表或交流的學術論文
(1) CFG短樁復合地基技術用於高層建築地基處理的探討(《探礦工程》1999年第4期)
(2) CFG短樁復合地基技術在某小區地基處理中的應用(《探礦工程》2000年第3期)
(3)不等徑CFG短樁復合地基在某階梯形高層公寓樓的應用(《探礦工程》2001年增刊)
(4) CFG短樁復合地基樁間土承載力折減系數值的研究(《探礦工程》2003年增刊)
(5) CFG短樁復合地基技術在高層建築地基處理中的應用(第五屆全國巖土工程實錄交流會)兵器工業出版社2000年9月
(6)CFG短樁復合地基沈降規律的研究（長春工程學院學報(自然科學版)2010年03期）
8 結論及獲獎情況
綜上所述，CFG短樁復合地基技術，從理論到現場施工實踐都是成熟的，其技術屬國內首創，經濟、社會、環保效益均取得了顯著效果，我們將認真總結，並將推廣之整個華北地區，使CFG短樁復合地基技術達到更好應用前景。
該“CFG(素混凝土)短樁復合地基施工工法”獲2008年度省級工法，工法編號JSGF-119-2008。並獲南通市科技進步三等獎及南通市通州區科技進步壹等獎。應用該技術完成的“北京建國公寓地基加固工程”項目獲二00二年度中國建材工程建設(部級)優秀工程勘察獎壹等獎。
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