1、1德阳怡然居二期 CFG 桩复合地基施工方案及施工组织设计1 工程概况怡然居二期为二栋商住楼，6+1F 层，呈“L” 形，一栋为砖混结构，采用独立基础和条形基础；另一栋为底框砖混结构，采用独立基础。基础埋深均约为 1.5m。根据地勘报告，地基土力学性质不能满足要求，采用 CFG 桩地基处理，要求处理后 CFG 桩复合地基承载力特征值 fspk250kPa，压缩模量Es15MPa。2 场地工程地质条件土层分布情况根据德阳地质工程勘察院提供的岩土工程勘察报告 ，该场地地貌为成都平原绵远河流域左岸级阶地，场地土层自上而下分布的土层有：杂填土：局部分布，松散，层厚 0.302.70 米。素填土：局部分
2、布，松散，以粉质粘土为主，含植少量碎砖瓦，层厚0.301.20 米。粉质粘土：可塑硬可塑，具铁锰质浸染，局部夹粉土、淤泥质粉质粘土透镜体，可塑状粉质粘土，厚 0.502.40 米；硬可塑状粉质粘土厚 0.504.10米。粉土：稍密，湿，具铁锰质浸染，局部夹细砂及粉质粘土透镜体，层厚0.302.60 米。砂土：松散，潮湿，以中细粒中粗粒为主，可分为细砂、中砂和砾砂，表层含约 10%的粘土，向下逐渐减少，层厚 0.303.20 米。圆砾：松散稍密，潮湿饱和，砾卵石含量 50%65%，充填物以中粗砂为主，表层含泥质约 5%，向下逐渐减少，层厚 0.301.10 米。卵石：稍密中密，潮湿饱和，卵石含量
3、 5060%，可分稍密与中密两个亚层。该 场 地 基 坑 开 挖 后 ， 土 层 变 化 较 大 ， 进 行 了 施 工 勘 察 ， 提 供 了 淤 泥 质 质土 的 指 标 (见 下 条 )。地 基 土 的 物 理 力 学 指 标表 1 土 层 物 理 力 学 指 标地 层重度(kN/m3)承载力特征值fak (kPa)压缩模量 Es (MPa)CFG 桩的极限侧阻力标准值qsik(kPa)CFG 桩的极限端阻力标准值qsik(kPa)杂填土、素填土 18 70 202粉质粘土 1 19.5 180 5 75粉质粘土 2 19.0 130 4 45粉土 19.0 120 4 30淤泥质粉质粘
4、土 18.0 80 2 25细砂 18.5 80 5 25中 砂 19.0 100 7 35砾砂 19.5 140 45圆 砾 20.0 200 80 1250稍密卵石 21.0 320 100 1500水文地质条件该场地地下水为存于第四系上更新统砂砾卵石层中的孔隙潜水，水位埋深为 7.17.3m。对地基处理施工无影响。土层液化情况场地地下水位埋藏较深，并根据土层埋藏条件，按成都地区建筑地基基础设计规范DB51026.2001，可不考虑其液化影响。因此，地基处理方案设计不考虑土层液化。3 地基处理方案 编制依据1)场地 岩土工程勘察报告 。2)怡然居二期施工图 。3)建筑地基基础设计规范(GB
5、500072002)；4)建筑地基处理规范(JGJ792002)；5)建筑抗震设计规范(GBGB500112001)；6)成都地区建筑地基基础设计规范DB51026 2001。7)建筑地基基础施工验收规范(GB502022002)8)普通混凝土配合比设计规范(JGJ552000)处理方法的选择根据场地岩土工程勘察报告 、基坑开挖后基底土质情况、拟建物特征、环境条件、施工条件，本着“技术可行、经济合理 ”的原则综合考虑：第一地段：场地无淤泥、无淤泥质土分布的地段，采用 CFG 桩法加固地基。第二地段：1-c 轴线至 2-3 轴线之间的地段、3-26 轴线与 3-46 轴线和 3-F 轴线与 3-
6、A 轴线围成的地段，分布有淤泥、淤泥质土，先再采用砂石桩加固地基，3再选择 CFG 桩加固地基，即采用砂石桩、CFG 桩多桩复合地基；第一地段方案要点及计算1)方案要点a.平面处理范围：基础所在平面范围。b.桩径 d：350mm。c.桩长：选择稍密卵石为桩端持力层，桩长大于 3m 可选择圆砾为桩端持力层，桩端进入稍密卵石或圆砾约 0.5m。施工时，参照场地勘察报告，并根据实际地质情况确定桩长。现根据场地勘察报告，初步确定桩长约为 2.04.0m 。d.桩的平面布置及桩距：置换率 m 及桩距的确定详见本节“2、置换率 m 的确定 ”。独立基础：按正方形布置，桩距 s 取 1.1m；并根据 4.2
7、.4 节的方法, 求出各组基础范围内所需的桩数 Np 如表 2，对桩数进行验算。 (Np=mA/Ap 其中 m 为置换率，A 为基础底面积，A p 为一根桩的截面积)。表 2 独立基础所需 CFG 桩桩数表基础编号 J.1 J.2 J.3 J.4 J.5 J.6 J.7 J.8面积 7.84 12.02 10.08 4.84 8.68 6.76 10.81 6.25所需桩数 6.3 9.6 8.1 3.9 6.9 4 8.6 0基础编号 J.9 J.10 J.11 J.12 J.13 J.14 J.15 J.16面积 29 28.09 67 10.15 7.15 6.84 7.00 50所需桩
8、数 4.2 22.5 4.5 8.1 7 5 6 4.4说明：各基础实际所布 CFG 桩桩数 上表提供的桩数。条形基础：采用错位矩形布桩，宽度方向的桩排数 k 与长度方向的间距 l按 4.2.4 节的方法确定： ； l=kAp/(mb)，其中 b 为条形基础的宽度，/kbAA=Ap/m，m 为桩的置换率， Ap 为一根桩的截面积。计算出不同剖面号的条基宽度方向所需桩排数 k、间距 l 见表 3。桩的平面布置详见A 区、B 区砂石桩、CFG 桩平面布置图 、 C 区 CFG桩平面布置图 。表 3 条形基础所需 CFG 桩排数及间距条基剖面号 1.1 2.2 3.3 4.4 5 6.6 7.7 8
9、.8基础宽度 0.6m 0.9m 0.8m 1.3m 1.9m 1.1m 1.5m 1.7m排数 k 1 1 1 2 2 2 2 24间距 l(m) 2.08 1.39 1.56 1.92 1.32 2.28 1.67 1.47说明：条形基础实际所布 CFG 桩的排数 k表中所提供的值；实际间距 表中所提供的值。e.桩体材料：砂石桩采用含泥量不大于 5%的卵石，粒径宜 8cm。CFG 桩桩体砼强度用 C10(其验算如下)，其配合比通过试验确定，粉煤灰由细砂代替。(2)1901035.7.acu aapRfMKMpAf.褥垫层：采用厚度为 200mm 的砂石垫层。要求级配良好、含泥量5%，卵石最
10、大粒径不超过 20mm，夯实后夯填度0.90。2)置换率 m 的确定a.计算单桩承载力特征值在场地上选取桩长较短、土层力学性质最差地段的三根桩进行计算：表 4 单桩承载力特征值计算表选取桩所在轴线位置参考勘探点桩长桩周土层桩端土层Ra轴线 2.A 与轴线 2.9 交汇处Zk7 4.0m0.4m 硬可塑粉质粘土，1.2m 可塑粉质粘土，1.9m 细砂 0.5m 砾砂圆砾 206.1KN轴线 3.k 与轴线3.24 交汇处Zk23 3.1m0.5m 硬可塑粉质粘土，1.2m 可塑粉质粘土，0.5m 细砂，0.9m中砂圆砾 191.9KN轴线 1.L 与轴线1.7 交汇处Zk15 3.6m2.2m
11、可塑粉质粘土，1.0m 粉土, 0.4m 中砂稍密卵石282.1KN根据第 5 节，CFG 桩单桩承载力公式为： 120.5asikpkRqlA其中 qsik、：人工挖孔桩极限侧摩阻力标准值；取值详见表 1qpk：人工挖孔桩极限端阻力标准值；取值详见表 1Ap:桩身截面积，=07850.350.35m 2=0.1 m2。 桩身周长， =3.140.35=1.1m。Zk7 位置的 CFG 桩： 0.514.(751.24.950.4)1.05206.1aR KN(3)同理可得其余其余两桩 Ra 分别为：191.9KN、282.1 KN，见表 4。5根据以上计算结果，该场地 CFG 桩单桩承载力特
12、征值 Ra 取 190 KN。b.计算置换率 m根据公式 fspk=mRa/Ap+(1-m)fsk (4)其中 取 0.9；fsk 按 2.3.2 节及 4.2.2 节的内容确定，参照 ZK7 地质条件对细砂的承载力进行深度修正得：(其中深度修正系数(0.5)81.(.605)9.8akdmf kPa取 1.0)。 (5)fsk=fa=1.299.8=120kPa。将以上各参数代入 fspk 公式得：(6)19025.()120m得 m=0.08c.计算桩间距采用正方形布桩方式：根据公式 m=(d/de)2=(d/1.13l)2得：0.08=(0.35/1.13l) 2，计算桩间距 l=1.1
13、m。采用正三角形布桩方式。根据公式 m=(d/de)2=(d/1.05l)2得：0.08=(0.35/1.05l) 2，计算桩间距： l=1.18m。第二地段方案要点及计算1)辅桩砂石桩方案要点要求砂石桩对淤泥、淤泥质土处理后地基土承载力特征值120kPa。a.处理范围：基础所在范围及基础外边缘以外设置一排保护桩。b.桩径 d：500mm。c.桩长：桩长的确定以桩端穿过淤泥、淤泥质土为原则。施工时，参照场地勘察报告，并根据实际地质情况确定桩长。现根据场地勘察报告，确定桩长约为 2.03.5m。d.桩的平面布置及桩距：按正方形布置，桩距 s 取 1.1m(其计算过程见本节“2)、砂石桩距的确定”
14、 )。e.桩体材料：采用含泥量不大于 5%的卵石。f.褥垫层：待 CFG 桩施工完成后，一起铺设。2)砂石桩桩距的确定根据公式 fspk=mfpk+(1-m)fsk 其中 fspk 要求不小于 120kPa, 桩体 fpk 根据工程经验取 300kPa；桩间土 fsk 取 80kPa 代入公式：120=m350+(1-m)80 得 m=0.148 桩按正方形布置，一根桩分担的处理面积等效圆直径 de=1.13s, 桩径6d=500mm 代入 m=d2/de2：0.148=0.5 /(1.13s)2 得：s=1.15m 取 s=1.1m。3) CFG 桩各参数的确定采用砂石桩处理后，地基土承载力
15、特征值120kPa，达到了第一地段桩间土承载力特征值。因此，第二地段 CFG 桩各参数按照第一地段确定，CFG 桩桩距取 1.1m，按正方形与砂石桩相间布置。砂石桩、CFG 桩多桩复合地基承载力特征值验算：参照补充勘察资料，选取最差的点，地质条件为：桩周土，0.4m 硬可塑粉质粘土，2.5m 淤泥质粉质粘土，0.5m 粉土，0.5m 中砂；桩端土，圆砾。CFG 桩单桩承载力力特征值：(7) 120.543.5(047.50.31.5)0.1297.asikpkRqlAKNfspk=m1Ra1/Ap1+ m2Ra2/Ap2+(1-m1-m2) fsk=0.148350+0.08197.1/0.1
16、+0.9(1-0.148-0.08)120=292.9kpa250kPa。 (8)满足设计对地基承载力要求。地基变形验算在 A 区取两个相邻独立基础、 ，B 区条形基础纵墙方向取间距为 10m的两个点、 (该两个相邻独立基础及两个点的位置详见砂石桩、CFG 桩平面布置图) 。各基础参数为：表 5 各基础沉降计算参数表平面尺寸 柱荷(线) 载 基底下土层独立基础 2.5m2.5m 900KN独立基础 2.6m2.6m 860KN0.4m 硬可塑粉质粘土，2.5m 淤泥质粉质粘土，0.5m 粉土，0.5m 中砂，0.5m圆砾，2m 稍密卵石续上表：条形基础 宽度 0.9m 112KN/m1.6m
17、硬可塑粉质粘土,2m 粉土，2.6m 中砂，1m 稍密卵石条形基础 宽度 0.9m 112KN/m1.5m 硬可塑粉质粘土,0.8m 可塑粉质粘土,1.1m 粉土，2.1m 细砂，0.4m 砾砂，1m 稍密卵石说明：基底下土层参照岩土工程勘察报告(详细阶段、施工阶段) 所得。独立基础：7基底附加压力为：(9)0 9021.59.1455czczFGp kPaA独立基础沉降计算列表如下：表 6 独立基础 沉降计算表Zi(m) 0.5l/0.5b Zi/0.5b 0.25iZi iZi iEsi Espi si0.4 0.32 0.2485 0.3976 0.3976 10 16.3 3.552.
18、9 2.32 0.1619 1.878 1.4804 2 7.32 29.433.4 2.72 0.1468 1.996 0.118 4.5 16.46 1.043.9 3.12 0.1345 2.0982 0.1022 5 20.13 0.744.4 3.52 0.1230 2.1648 0.0666 14 14 0.696.4112 0.0921 2.358 0.193 22 1.28说明： Esi、E spi 分别为天然地基土的压缩模量、多桩复合地基压缩模量。E spi=12Esi,桩间土按淤泥质粉质粘土计算： 12=fspk/fak=292.9/80=3.66(式中 fsp k=292
19、.9kPa 按本节式 7 取值 )；桩间土按硬可塑粉质粘土计算： 12=fspk/fak =292.9/180=1.63。( 该 12=1.63 用于硬可塑粉质粘土复合土层 Esp 的计算，其余土层用 12=3.66 计算其复合模量 Esp)。2.35789.340.3976.48010.60.1642iSsAE MPa (10)查表得： (11).(9.347).15sS= (12)0.6(32.0.691.28).4si m同理，可算出独立基础的沉降量为 19.64mm。条形基础：该基础下 CFG 桩单力桩承载力特征值：120.5()asikpkRqlA 4.3(1.675.302.65)
20、0.1301.9KN(13)(14).0.()9ApmSb其 中 S为 桩 间 距31.9(1).0(.180.54.0aspkskpRff kPa8(14)采用 4.3 节的公式计算：桩土应力比：n=f pk/(fsk) (15)301.9785fspk=1+m(n.1)f sk=1+0.1(17.7.1)0.91801.05=454.2kPa 估算与规范推荐的公式计算结果基本一致。 452.3180spkaf条形基础沉降计算见表 7。表 7 条形基础 沉降计算表Zi(m) 0.5l/0.5b Zi/0.5b 0.25i0.25Zi i0.25zi iEsi Espi si16 36 015
21、95 0.2552 0.2552 10 23 0821 47 01395 0.293 0.0378 4.5 11.4 1.4137 82 01004 0.3715 0.0785 5 13.9 2.854710104 00918 0.4315 0.06 22 22 1.37说明： Esi、E spi 分别为天然地基土的压缩模量、多桩复合地基压缩模量。E spi= Esi。(16).31519.80.25780.64.92iSsAMPa 查表得： =0.2则 0.2(08+1.41+2.85+1.37)=2.14mm。 (17)si同理，可算出条形基础的沉降量为 6.36mm。其成果列表如下：表
22、8 各基础沉降计算成果表基 础 基底附加压力 p0(kPa) (mm)is(Mpa)SEsS(mm)独立基础145 36.73 9.34 0.61 22.4独立基础128.7 32.74 9.4 0.60 19.64条形基础129 10.71 19.8 0.2 2.14条形基础 129 14.80 14.2 0.43 6.369根据以上数据：独立基础与独立基础 的沉降差为22.4.19.64=2.76mm60002/1000=12mm 满足变形变形特征要求。条形基础与条形基础 的局部倾斜为：(6.36.2.14)/10000=0.422/10002/1000, 满足变形变形特征要求。4 施工组
23、织设计施工工艺测放砂石桩桩位砂石桩施工测放 CFG 桩桩位取土成孔、鉴定土层、测孔深抛石夯击孔底填桩料夯击至桩顶、测量桩顶标高、完成一根桩的制作完成整个场地桩的制作检测铺填褥垫层主要设备表 9 拟投入主要施工机具设备设 备 名 称 数 量 规 格 备 注西 南 15 型 钻 机 、 冲 孔 机 具 8 台 3KW 400JDY350C 搅 拌 机 3 台电 焊 机 1 台 2KW手 推 车 20 个施工控制措施1)CFG 桩成孔a.由专职测量人员按设计桩位放样定点，复核后方允许施工；b.桩位中心采用插木楔、撒白灰方式，以便被土层覆盖后寻找。施工中注意保护，必要时再进行桩位复核；c.钻机就位准确
24、，并采取相应措施保持稳固，确保钻进过程中不发生倾斜、移位，使成孔孔径规则，避免产生椭圆孔或麻花孔；桩长进入持力层500mm，桩孔成形后填料前空桩裸冲 35 次，并用粒径约为 10cm 的卵石抛入孔底并夯击，密实孔底土层。d.对淤泥质粘土层较深处，若成孔困难可采用套管跟管钻进，以避免缩径造成缺陷桩。e.桩孔中心与设计桩位容许偏差小于 100mm、垂直偏差不超过 1.5%。2)CFG 桩填料10a.砼夯填过程中保持连续作业，不得中断；b.每次填料为一斗车约 0.08m3，填料高度不超过 0.6m，每次填料夯击数为58 击，落距约为 2m。c.填料施工进程中产生塌孔，需重新成孔以保证不断桩。d.CFG 桩材料应严格按实验室提供的混合料配合比进行施工。控制最后填料量及夯击次数，保证桩顶标高及桩顶强度；e.夯填完毕及时清理填料现场，并整理原始记录。3)CFG 桩桩体材料的控制a.混合料由专人负责搅拌，按规定取样及送检。b.施工过程中，抽样做混合料试块，每台班抽取试块不小于 1 组。4)CFG 桩褥垫层施工a.严格控制砂卵石料的质量(主要是级配) ，对干燥的料应撒入少量水以保持一定的湿润；b.褥垫层应密实，压实前后虚铺比不大于 0.9；c.褥垫层厚度为 300mm。施工工期该工程共布 CFG 桩 1016 根、砂石桩 657 根，采用流水施工工艺，预计 15 天即可完成施工。
