cfg桩复合地基的设计与施工

cfg桩复合地基的设计与施工

1通过合成桩的基础,加浆水泥复合地基cfg桩（水泥粉碎桩）是在碎石桩的基础上添加一定石末、灰烬和少量水泥的集合，然后加水和摩擦，形成一定的粘性桩，并与桩之间的学者和床垫形成复合基质。2加固工艺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。其加固软弱地基主要有三种作用。2.1复合地基中cfg桩的压缩性CFG桩不同于碎石桩,是具有一定粘结强度的混合料。在荷载作用下CFG桩的压缩性明显比其周边软土小,因此基础传给复合地基的附加压力随地基的变形渐集中到桩体上,出现应力集中现象,复合地基的CFG桩起到了桩体作用。2.2对地基土的影响CFG桩施工,由于振动和挤密作用使桩间土得到挤密。经加密后的地基土的含水量、孔隙比、压缩系数均会有所减小,重度、压缩模量均会有所增加。说明经加固后的桩间土已挤密。2.3复合地基的应力由级配砂石、粗砂、碎石等散体材料组成的褥垫,在复合地基中保证桩土共同承担荷载,褥垫层的设置为CFG桩复合地基在受荷后提供了桩上、下刺入的条件。减少基础底面的应力,集中在桩顶对应的基础底面测得的应力与桩间土对应的基础底面测得的应力之比随褥垫层的厚度而变化。褥垫层可以调整桩土荷载分担比,荷载一定时,褥垫越厚,土承担的荷载越多,荷载水平越高,桩承担的荷载占总桩荷载的百分比越大。3工程实例3.1钢筋混凝土剪力墙安钢钢城花园高层点式住宅楼(B3#楼)位于安阳市文峰大道西段钢城小区内,设计地上21层,地下2层,塔楼2层,总高度64.2m,总重量352000kN,钢筋混凝土剪力墙结构,筏板基础,基底压力380kPa。设计基底埋深-9.20m(自然地面以下7.50m)。3.2项目的地理条件本场地自然地表下35m深度范围内地层主要由第四系全新统近期、早期冲积层、第四系上、中更新统冲积层组成。素填充土。黄色主要由粘土土组成层底深度0.50～1.00m;非沉积物湿粉；棕色的，轻微的湿层底深度2.1～4.4m;黄土是粘土。黑棕色，主要是硬塑，偶尔可见小江石层底深度3.0～7.6m;黄土是一块粘土。灰黄色，可以塑料，甚至姜石层底深度7.0～9.5m;粘土：棕色、黄色和灰色，可以塑料，带有少量生姜层底深度9.0～11.6m;粘土：棕色、黄色、可塑的，带有姜石层底深度11.1～13.5m;细砂；棕色、红茶、湿、中密、偶尔见生姜层底深度15.2～15.5m;2粘土；棕色、黄色和黄褐色的材料，可以塑料中含有少量生姜层底深度15.8～16.4m;细砂；黄色、红茶、湿、中密、局部夹层粘土层底深度20.9～21.8m;3卵石；微湿，中密，致密，中等，圆形，亚圆形，主要由石灰岩、砂岩和石英岩组成层底深度32.2～34.1m。3.3设计要求分析根据上部结构的设计要求,要求地基持力层承载力特征值不小于380kPa,由于基础底面座落于层④黄土状粉质粘土层中,承载力特征值为155kPa,因此天然地基不能满足设计要求。由建设、勘察、设计及其他有关工程技术人员,一起研究探讨地基处理方案,初步提出三种地基处理方案:预制打入桩,沉管灌注桩,钻孔灌注桩。但都有一定的缺陷,由于层⑦、层⑨为较密实的细中砂,预制打入桩很难穿过此层,而沉管灌注桩在细砂中成孔也有一定的困难,钻孔灌注桩施工时易造成塌孔、断桩,桩身质量不易保证,同时,这三种桩造价均较高。于是我们又考虑了一种新的地基处理形式——CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)。经过对多种方案的计算对比,确定采用CFG桩复合地基较为经济可行。CFG桩的设计设计和计算参数桩径d=400mm,有效桩长L=15m(桩端进入层⑩卵石层大于0.50m,),砼强度等级C20,处理面积约2200m2。单桩竖向承载力参照《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)单桩承载力特征值按下式计算:Ra=up∑qsiLi+qpAp经计算Ra=540kN式中:Ra——单桩竖向承载力特征值,kN;Ap——桩的截面积,0.126m2;qsi——桩周第i层土的侧阻力特征值,取26kPa;up——桩周长,1.256m;Li——第i层土的厚度,m;qp——桩端阻力特征值,430kPa。fapk—③桩面积置换率的确定:fspk=m·Ra/Ap+β(1—m)fsk经计算m=6.0%式中:fapk——复合地基承载力特征值,380kPa;m——面积置换率;β——桩间土折减系数取,0.85;fsk——天然地基土承载力特征值,155kPa。连接距离桩按正方形布置,经计算桩距S=1.40m,总桩数为482根。工具体的配合比配比严格按照安阳市建设工程质量检测站依计强度等级和施工具体要求出具的配合比进行配比。具体为:水泥∶砂∶碎石(10～20mm)∶水∶粉煤灰=1∶2.28∶3.16∶1.66∶0.007(质量比)。2垫层设计桩施工完后剔除桩头后做300mm厚碎石(粒径5～10mm)垫层,要求夯实度小于0.90。垫层宽出基础外缘300mm。3.4h垫层施工施工顺序:基坑开挖—→桩位放样—→试验桩施工—→工程桩施工—→褥垫层施工。施工工艺:施工工艺流程如下:螺旋钻孔就位、对中—→钻进成孔、排土—→钻至预定深度、停钻—→清理孔底虚土—→钻机移位—→安放混凝土溜筒—→灌注混凝土成桩—→桩头养护。3.5复合地基的静荷载试验及低应变动力检测在该工程桩基施工结束后,对地基进行了质量检测:一是桩间土检测;二是静载荷试验检测;三是基桩低应变动力检测;四是基桩低应变动力检测;五是建筑物沉降观测。桩间土检测:根据试验结果说明,经加固后的地基土的含水量、孔隙比均有所减小,重度、压缩模量均会有所增加。说明经加固后的桩间土已挤密。静载荷试验检测:该场地三个复合地基测试点承载力特征值均≥380kPa,满足设计要求。低应变动力检测:本工程对所有的CFG桩均进行了低应变检测。所测的482根桩中,418根均属于Ⅰ类桩,占检测桩总数的86.7%,Ⅱ类桩64根,占检测桩总数的13.3%,无Ⅲ类及Ⅳ类桩。属完整或基本完整桩,均没有影响正常使用的桩。建筑物沉降观测:沉降观测结果表明,其最大沉降为25mm,最大沉降差值仅为3mm,说明地基降量不大,沉降差很小。4cfg桩的优点(1)CFG桩复合地基能很好地解决高层建筑地基变形问题。加固后的土体复合模量提高明显,建筑物沉降量小,完全可以满足设计要求。(2)可较大幅度提高地基承载力。该工程复合地基承载力为天然地基的2.5倍。在以住的工程中,复合地基承载力最高达到380kPa,而该工程处理后可达450kPa。(3)由于设置了褥垫层,桩间土的承载力得到了充分发挥,桩数相应减少。(4)CFG桩不需配筋,没有钢筋笼制作和安装工序,施工方便,节约时间。(5)桩体利用工业废料粉煤灰和石屑做