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fspk≥250kPa，压缩模量Es≥15MPa。2场地工程地质条件①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Ⅰ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0.30～2.70米。素填土：局部分布，松散，以粉质粘土为主，含植少量碎砖瓦，层厚0.30～1.20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0.50～2.40米；硬可塑状粉质粘土厚0.50～4.10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0.30～2.60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0.30～3.20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0.30～1.10米。卵石：稍密～中密，潮湿～饱和，卵石含量50～60%，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)。②地基土的物理力学指标表1土层物理力学指标地层重度γ(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187020粉质粘土119.5180575粉质粘土219.01304452粉土19.0120430淤泥质粉质粘土18.080225细砂18.580525中砂19.0100735砾砂19.514045圆砾20.0200801250稍密卵石21.03201001500③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7.1～7.3m。对地基处理施工无影响。④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①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》(GB50007—2002)；4)《建筑地基处理规范》(JGJ79—2002)；5)《建筑抗震设计规范》(GBGB50011—2001)；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》(GB50202—2002)8)《普通混凝土配合比设计规范》(JGJ55—2000)②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-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，再选择CFG桩加固地基，即采用砂石桩、CFG桩多桩复合地基；③第一地段方案要点及计算1)方案要点3a.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2.0～4.0m。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4.2.4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，Ap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.1J.2J.3J.4J.5J.6J.7J.8面积7.8412.0210.084.848.686.7610.816.25所需桩数6.39.68.13.96.948.60基础编号J.9J.10J.11J.12J.13J.14J.15J.16面积2928.096710.157.156.847.0050所需桩数4.222.54.58.17564.4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：/kbA；l=kAp/(mb)，其中b为条形基础的宽度，A=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1.12.23.34.456.67.78.8基础宽度0.6m0.9m0.8m1.3m1.9m1.1m1.5m1.7m排数k11122222间距l(m)2.081.391.561.921.322.281.671.47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。4e.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。1901035.70.1acuaaapRfMpKpMpA(2)f.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Zk74.0m0.4m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Zk233.1m0.5m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Zk153.6m2.2m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：120.5asikippkRqlAq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，=0785×0.35×0.35m2=0.1m2。μ桩身周长，=3.14×0.35=1.1m。Zk7位置的CFG桩：0.51.41.1(0.4751.2451.9250.545)1.40.11250206.1aRKN(3)同理可得其余其余两桩Ra分别为：191.9KN、282.1KN，见表4。根据以上计算结果，该场地CFG桩单桩承载力特征值Ra取190KN。b.计算置换率m根据公式fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk(4)其中β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5承载力进行深度修正得：(0.5)801.018(1.60.5)99.8aakdmffdkPa(其中深度修正系数取1.0)。(5)fsk=αfa=1.2×99.8=120kPa。将以上各参数代入fspk公式得：1902500.9(1)1200.1mm(6)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=1.1m。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。④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2.0～3.5m。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”)。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=m×350+(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d=500mm代入m=d2/de2：0.148=0.5２/(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6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：120.50.51.43.140.35(0.4752.5250.5301.035)0.11250197.1asikippkRqlAqKN(7)fspk=m1Ra1/Ap1+m2Ra2/Ap2+β(1-m1-m2)fsk=0.148×350+0.08×197.1/0.1+0.9(1-0.148-0.08)×120=292.9kpa≥250kPa。(8)满足设计对地基承载力要求。⑤地基变形验算在A区取两个相邻独立基础①、②，B区条形基础纵墙方向取间距为10m的两个点③、④(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①2.5m×2.5m900KN0.4m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稍密卵石独立基础②2.6m×2.6m860KN续上表：条形基础③宽度0.9m112KN/m1.6m硬可塑粉质粘土,2m粉土，2.6m中砂，1m稍密卵石条形基础④宽度0.9m112KN/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①：基底附加压力为：0900201.5191.5145.52.52.5czczFGppkPaA…(9)独立基础①沉降计算列表如下：7表6独立基础①沉降计算表Zi(m)0.5l/0.5bZi/0.5b0.25iZiiΔZiiEsiEspisi0.410.320.24850.39760.39761016.33.552.92.320.16191.8781.480427.3229.433.42.720.14681.9960.1184.516.461.043.93.120.13452.09820.1022520.130.744.43.520.12302.16480.0