CFG桩复合地基基坑开挖新技术

CFG桩复合地基基坑开挖新技术一、课题简介烟台市芝罘区法院审判综合大楼位于烟台市芝罘岛，东临烟（烟台）大（大连）跨海铁路轮渡的南部枢纽。地质勘察报告揭露，本工程场区跨越海岸地貌、山前坡积裙两个微地貌单位，场地稳定性和适宜性较差，因而采用CFG桩复合地基。通常情况下，CFG桩复合地基的施工工序为先基坑开挖后打桩作业。然而，在雨期施工、工期紧且工程为分段设计的情况下，必须采用先打桩后基坑开挖的施工工序，这就给基坑开挖过程中CFG桩桩体的保护提出了一个全新的课题。如施工方法不当，则极易造成桩体的断裂，造成地基处理失败。断裂的桩体简图三、小组活动进程设定目标05.9.6确定方案05.9.8制定对策05.9.10实施对策05.9.30效果确认05.10.9标准化05.10.11总结回顾YJGCO选择课题05.9.4四、选择课题YJGCO小组成员首先对烟台市区同期正在施工的三个与本工程情况类似的CFG桩复合地基基坑开挖工程进行了走访、调查，调查中发现桩体在基坑开挖过程中均存在不同程度断裂的现象：（1）问题的提出桩体断裂裂纹

理由一:采用传统基坑开挖方式已不能满足CFG桩复合地基基坑开挖的要求;基于以上原因我们选择了该课题：CFG桩复合地基基坑开挖新技术YJGCO

小组成员对三个工程在CFG桩复合地基基坑开挖过程中出现的桩体断裂问题进行了统计与分析：（2）基坑开挖过程中质量问题统计序号项目CFG桩数量（支）CFG桩断裂数量（支）1三水佳苑14#、15#楼10323482烟台市中医院门诊楼16457873阳光国际公寓878339合计35551474断裂率41.46%完好率58.54%CFG桩断裂情况统计表

理由二:CFG桩的大规模断裂给工程结构安全形成巨大的隐患;五、设定目标YJGCO（1）目标设定依据

小组成员根据阎明礼、张东刚教授主编的《CFG桩复合地基技术及工程实践》，从文献中取其中四个同类项目的Ⅳ类桩比率（已断裂的桩）作为本工程的目标参考值，并从公司整体势力、工程特征、综合情况等对比系数。同时，由顾问团出具加权评估公式ζ×λ，计算过程如下：ζ×λ=[（4.4%+5.2%+6.1%+4.7）/4]×[（1.13+1.14+1.11）/3]=4.94%×1.127=5.57%49.9501020304050现状目标断桩率YJGCO

计算结果显示本工程理论上断桩率可降低至5.57％,小组综合考虑了建设单位的意见及设计、地质勘察单位的要求，最后将理论值作出适当调增，确定目标值为5%。因此，小组活动目标为：确保基坑开挖过程中CFG桩断裂率由49.9%下降至5%，如柱状图所示：（2）目标值确定六、提出方案并确定最佳方案YJGCO控制桩体断裂率在5%以内控制挖斗进土产生的侧压力控制挖掘机碾压产生的侧压力控制自卸汽车对场区的碾压频率减少操作失误的几率CFG桩复合地基的成功开挖控制截桩产生的弯矩控制挖掘机作业对桩体形成的侧压力控制自卸汽车作业对桩体形成的侧压力避免挖掘机挖斗碰撞保护桩工人正确的操作截桩点的选择截桩工具的选择自卸汽车进出场路线的选择合理可行的工期挖斗的选择挖掘机司机的责任心开挖方案的选择（一）流程分解YJGCO1、截桩点的选择；

通过系统图我们分解出影响桩体断裂的以下五个不确定因素：3、开挖方案的选择；4、自卸汽车进出场路线的选择。对这五个因素，我们逐一提出方案，分析论证，并确定了最佳方案。5、挖斗的选择。2、截桩工具的选择；

YJGCO1、截桩点的选择：（二）提出方案并分析论证方案二：分段完成截桩方案一：一次完成截桩方案一方案二YJGCO我们采取分析论证证的方法进行验证证，分析结果如下下：方案论证方案优点缺点一次完成截桩可一次开挖到底，截桩方便、快捷桩体缺乏土层保护，容易造成断桩分段完成截桩有利于对桩体的保护效率降低，土层需分层开挖YJGCO2、截桩工具的选选择：方案二：截桩机截截桩方案一：钢钎截桩桩方案三：钢钎与截截桩机配合截桩钢钎钢钎截桩截桩机截桩YJGCO针对两种不同的截截桩工具，小组成成员从工作效率、、操作难易、经济济性等五个方面进进行了打分评估，，结果如下表：截桩工具工作效率操作难易经济性对桩体的保护试用效果合计钢钎截桩5975632截桩机截桩9658836钢钎截桩与截桩机配合截桩8869738由此可见：方案三三的可行性比较强强。YJGCO3、开挖方案的选选择：方案二：南北向一一次开挖到底方案一：东西向分分层挖土开挖方案专题论证证会YJGCO方案一：东西向分分层挖土YJGCO方案二：南北向一一次开挖到底YJGCO方案一方案综合论证：优点2：分段形成1.5-2米的土层层，配合分段截桩桩作业，对桩体形成保护；；优点3：挖斗吃土较浅浅，对桩区形成的的扰动较小，避免免了土层对桩体侧压压力的形成，减少少桩体断裂概率；；缺点1：挖土工作效率降降低，增加了挖掘掘机工作台班；优点1：符合现场实际际，工程北区开挖挖深度达5-6米米，已超出挖掘机机械臂臂工作范围；YJGCO方案二缺点1：挖斗吃土较深，，对桩区形成的扰扰动较大，形成了了土层对桩体的侧侧压力，极易造成成桩体断裂；缺点3：对分段完成的截截桩不能形成保护护土层；优点1：施工方便、快快捷、经济，作业业效率高；综合结论：通过对比、分析论论证并征求专家组组的意见,我们认认定方案一对桩体体的保护最为有效效,而这一点是复复合地基基坑开挖挖的成功保障.所所以我们决定采用用方案一.缺点2：不符合CFG桩桩梅花型布设的特特点，极易造成挖挖斗碰撞桩体；YJGCO4、自卸汽车进出出场路线的选择：：路线一:路线一采用六台挖挖掘机由南北方向向向中间开挖,进进入基坑开挖区道道路分列一二区与与二三区交汇处.YJGCO路线二:路线二采用八台挖挖掘机在一二三区区同时进行开挖,进入开挖区道路路分列一二区与二二三区西侧交汇处处,出场道路位于于东侧交汇处.YJGCO两种路线的评估与与对比方案场区运距道路面积效率特点分析路线一33-55m1640m26.3min/车1、运距较远；2、碾压面积大；3、进出场效率低；路线二20-35m920m24.4min/车1、运距相对近；2、碾压面积小；3、进出场效率高；结论路线二有利于桩体的保护YJGCO5、挖斗的选择择：方案一：1.5m3挖斗方案二：0.8m3挖斗方案三：两种挖挖斗配合作业YJGCO方案论证：方案工作效率操作难易对桩体的保护试用效果合计1.5m3挖斗3.2m3/min简单相邻桩体间距为1.8m,而挖斗宽为1.2m,挖斗极易碰到桩体较好2787570.8m3挖斗1.7m3/min简单挖斗宽仅为0.7m,可以有效避免挖斗对桩体的碰撞一般2757961.5m3挖斗+0.8m3挖斗2.8m3/min简单利用1.5m3挖斗去除表层虚土,然后采用0.8m3挖斗进行桩间土开挖较好317888综合结论：通过对比、分析析、打分,我们们确定方案三为为最终挖斗选择择方案。YJGCO五个可能造成桩桩体断裂的因素素均已确定解决决方案，小组成成员对下一步的的工作进行了疏疏理，通过讨论论分析，对实施施开挖过程进行行了细化。制图:胡贻念时时间2005.09(一)方案具体体化七、制定对策表表控制桩体断裂率率在5%以内CFG桩复合地地基的成功开挖挖控制截桩产生的弯矩控制挖掘机作业对桩体形成的侧压力控制自卸汽车作业对桩体形成的侧压力避免挖掘机挖斗碰撞保护桩分段截桩采用对场区碾压面积最小的路线1.5m3与0.8m3挖斗相结合东西向分层开挖人工截桩与机械截桩相结合序号对策目标措施地点责任人完成时间1分段截桩截桩过程中桩体无断裂根据桩长选择1-3个截桩点施工现场陈丽军施工全程2人工截桩与机械截桩相结合截桩过程中桩体无断裂1、选择施工队伍和截桩机；2、专家组指导与培训；3、确定人工截桩与机械截桩区域；施工现场胡庆春施工全程3东西向分层开挖挖土过程中桩体无断裂1、采用八台挖掘机东西向相对开挖；2、分2-4层开挖；施工现场胡贻念施工全程4采用对场区碾压面积最小的路线土方外运过程中不会造成桩体断裂1、确定自卸汽车数量；2、划定自卸汽车进出场路线；施工现场刘希茂施工全程51.5m3与0.8m3挖斗相结合挖斗不碰断桩体1、4台1.5m3挖斗挖掘机挖除表面1.5m的虚土;2、4台0.8m3挖斗挖掘机进行桩间土开挖;施工现场曲雪英施工全程YJGCO(二)制定对策策表：对该流程的每个个环节均按照５５Ｗ１Ｈ的原则则制定了详细的的对策表,目标标明确，措施具具体、责任落实实到每一个人。对策表八、实施对策对策实施一YJGCO分段截桩小组成员根据场场地原始地坪的的标高差异和桩桩体的保护桩长长度的不同，对对2223支桩桩进行了分段截截桩点划分：（1）对保护桩桩长在1.5m以下的桩体1次完成截桩；；（2）对保护桩桩长在1.5m-2.5m之之间的桩体划分分为2次截桩，，第一次在基坑坑设计底标高上上1.5m处完完成截桩，第二二次在在基坑设设计底标高上0.15m处；；（3）保护桩长长在2.5m-3.5m之间间的桩体划分为为3次截桩，第第一次在基坑设设计底标高上2.5m处完成成截桩，第二次次在在基坑设计计底标高上1.5m处，第三三次在设计底标标高上0.15m处；对策实施二YJGCO人工截桩与机械械截桩相结合(1)小组决定定首先在集团公公司合格分包方方名录中选择烟烟台恒基建设工工程公司基础分公司做为为本工程截桩施施工队伍。该公公司主要从事各各类基础施工,拥有烟台唯一的专业截截桩施工队伍，，同时外购进专专用截桩机一台台，由厂方技术术人员进行了现场调试试、培训、交底底；(2)邀请专家家组对截桩作业业人员进行现场场指导与培训，，特别强调钢钎钎截桩时必须在在同一水平面按按同一角度对称称放置2～４个个钢钎，用大锤锤同时击打。严严禁用钢钎向斜斜下方向击打或或用一个钢钎单单向击打桩身或或虽双向击打但但不同时，导致致桩头承受一定定的弯矩，造成成桩身断裂；截截桩机截桩时卡卡具应紧固，稳稳定。(3)小组对地地质勘察报告进进行了详细的分分析与研究。在在专家组的指导导下，确定在基基坑完成第一层层开挖后，由技技术人员对土质质情况进行确认认：在粉质粘土土与淤泥质土层层上，由截桩机机进行截桩；而而在云状片母岩岩区，则由人工工完成截桩；对策实施三YJGCO东西向分层开挖挖现场分4个作业业面从三个区同同时进行开挖。。同时，根据场场地原始地坪的的标高差异和基基底标高的不同同，对基坑开挖挖区域进行了分分层划分：（1）对开挖深深度在3.5m以下的区域分分2层进行开挖挖；（2）对开挖深深度在3.5m-5m之间的的区域分3层进进行开挖；（3）对开挖深深度在5m-6m之间的区域域分4层进行开开挖；开挖过程中，预预留桩身周围30cm的土层层改为人工进行行清理与开挖。。第1层第2层第4层对策实施四YJGCO采用对场区碾压压面积最小的路路线(1)小组根根据工期要求（（25天）、土土方工程量（3.5万m3）、场地面积（（7600m2）、挖掘机最小小工作半径（9m）、挖掘机机合理装载速度度（2m3/min）、土土方运距(1.5Km)、道道路情况(水泥泥路面)、自卸卸汽车载重量（（10m3）、车辆往返时时间（15min）,测算出出自卸汽车与挖挖掘机合理配备备比例为2:1,即自卸汽车车16辆，挖掘掘机8台（1.5m34台、0.8m34台），这样的的配置既能保证证自卸汽车不发发生等候窝车现现象，又避免了了挖掘机司机为为满足自卸汽车车装载进度而抢抢工，保证挖掘掘机合理、有序序、精细的作业业(2)现场开开辟2条进场道道路和2条出场场道路，同时根根据基坑形状、、面积和挖掘机机配置情况，合合理划分出自卸卸汽车场内行驶驶路线，在划定定行驶路线两侧侧洒白石灰进行行标识。在土方方外运过程中设设专职指挥员，，采用红、黄双双色旗进行指挥挥，确保自卸汽汽车在划定路线线进出场区。对策实施五小组通过分析CFG桩的布设设特征和相邻桩桩间距，确定采采用1.5m3挖斗和0.8m3挖斗相结合施工工的方法：（1）配备4台台1.5m3挖斗挖掘机和4台0.8m3挖斗挖掘机；（2）由由1.5m3挖斗挖掘掘机挖除除场区表表面1m-1.5m厚厚的虚土土层；（3）由由0.8m3挖斗挖掘掘机进行行桩间土土的开挖挖；（4）采采用1.5m3挖斗挖掘掘机进行行土方装装载；YJGCO1.5m3与0.8m3挖斗相结结合九、效果果确认（一）过过程控制制2005年9月月11日日，基坑坑开挖开开始施工工，各工工序负责责人、质质量员、、技术员员、监理理工程师师现场监监督、检检查，质质检站每每天严格格对前一一天所完完成的截截桩进行行桩身完完整性检检测，保保证基坑坑开挖作作业在受受控状态态下按对对策要求求有序进进行。2005年9月月30日日，基坑坑开挖接接近尾声声：YJGCO2005年10月2日日，小组组对极少少部分断断裂的桩桩体进行行了补桩桩，以下下是补桩桩实景：：YJGCO(二)质质量检测测：2005年10月9日日，烟台台市质检检站完成成了所有有CFG桩低应应变测试试和16组桩静静载实验验：YJGCO创建一流流，永续续发展YJGCO以下是烟烟台市质质站出具具的低应应变和静静载试验验报告：：两项实验验及检测测报告显显示，CFG桩桩断裂率率仅为4.7%,符合合设计及及规范要要求。创建一流流，永续续发展YJGCOYJGCO(三)验验收：2005年10月10日，建建设单组组织烟台台市质监监站、监监理、设设计、勘勘察单位位对复合合地基进进行了验验收。通过检验验，地基基质量完完全符合合设计要要求。验收组对对公司CFG桩桩复合地地基基坑坑开挖技技术的成成功应用用给予了了高度的的评价。创建一流流，永续续发展YJGC（四）经经济效益益(1)QC活动动产生的的有形经经济效益益;通过QC小组的的活动，，保证了了工程的的顺利进进行，挽挽回可能能造成的的巨大经经济损失失；我们们无法把把基坑开开挖新技技术产生生的经济济效益全全部归功功于QC活动，，只是从从技术和和客观的的角度予予以评价价和对比比。减少损失失:平均均修补1支桩所所需费用用为270元，，按照QC活动动前后的的断桩率率对比，，共减少少损失2223支×（（41.46%-4.8%））×220元/支=179302.74元元。增加机械械费：工工期顺延延11天天，每天天增加挖挖掘机2台班，，每台班班单价2000元，共共增加挖挖掘机租租赁费用用2000元/台班××2台台班/天天×11天=44000元元。增加人工工费：每每天截桩桩工25人，工工日单价价50元元，共增增加人工工费用25人××50元元/工日日×11工日日=13750元。增加小组组活动经经费和咨咨询、鉴鉴定费用用：小组组活动经经费12551元，咨咨询和鉴鉴定费用用44230元元，共计计56781元元。保守测算算，共挽挽回经济济损失179302.74-44000-13750-56781=64771.64元(2)QC活动动产生的的无形经经济效益益;小组组活动成成果在集集团公司司全面推推广后，，预计每每年（10个类类似CFG桩复复合地基基工程））可避免免发生经经济损失失达70余万元元，经济济效益十十分可观观。YJGCO（五）社社会效益益CFG桩桩复合地地基基坑坑开挖期期间，许许多兄弟弟施工单单位、设设计单位位多次来来到现场场进行了了咨询与与观摩，，切实可可行的解解决方案案，给烟烟台市广广大建筑筑业同行行留下了了深刻的的印象。。本工程CFG桩桩复合地地基施工工过程中中留下的的经验与与教训，，为烟台台市地区区同类工工程的地地基基坑坑开挖提提供了有有益的借借鉴，更更重要的的是为广广大施工工企业开开拓了一一条CFG桩复复合地基基基坑开开挖困境境中的解解决之路路。创建一流