CFG复合地基施工方案

一、工程概况受四川省公安厅的委托，我院对其拟建的警犬基地场地进行CFG复合地基处理工作。拟建场地位于成都市双流县黄甲镇文庙村。拟建物共有8幢，3、5、7、9工作犬舍、隔离犬舍、观礼台和犬病防治中心，建筑层数为1～3层，无地下室，拟采用砖混结构。拟建物重要性等级二级、场地等级和地基等级均为二级。拟建物主要工程特征表表1建筑物名称±0.00或设计地坪标高(m)层数或高度(m)结构类型有无地下室拟采用基础工作犬舍/1FH=3.75～4.75砖混无//观礼台517.901FH=5.40砖混无//隔离犬舍/1FH=3.84砖混无//犬病防治中心/3FH=10.80砖混无//二、场地工程地质条件2.1区域地质构造特征根据区域地质资料，拟建场地在区域地质构造位置处于成都坳陷盆地内，西距北东走向的龙门山滑脱逆冲推覆构造带60km，东距北东走向的龙泉山褶皱带20km。成都地区是中生代坳陷盆地，新的坳陷开始于白垩纪末，受第三纪初喜山期运动的地质作用，在岷江水系长期搬运和沉积作用下，在坳陷盆地内堆积了第四系松散沉积层，不整合于下覆白垩系地层上。从区域构造背景和地震活动分析，该场地及成都市区地壳为稳定的核块，区内断裂构造和地震活动较微弱，历史上未发生强烈地震，为稳定区域。2.2地形、地貌拟建场地位于成都市双流县黄甲镇文庙村，场地地形起伏较平坦，地面标高最大值520.79m,最小值515.61m,地表相对高差5.18m，地貌上属岷江水系Ⅱ级阶地。2.3土层分布及特征地层主要由第四系全新统人工填土层（Q4ml）第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）组成。各层特征由上向下描述如下：(1)、第四系全新统人工填土层(Q4ml)①-1素填土（Q4ml）：褐色、黑灰色，松散，湿；以粘性土为主，局部填土较厚，表层含少量植物根茎，部分地段为前期修路回填含少量卵石及砖瓦块，填土内含水较多，局部填土呈褐黑色软塑状，该层在场地内普遍分布，层厚0.50～7.00m。回填时间约为4年。①-2淤泥（Q4ml）：褐黑、褐灰、黑等色，饱和，呈可塑~流塑状，以粘性土为主，有轻微臭味，该层分布于回填土下部及长期积水的低洼地带，在场地内个别钻孔分布。(2)、第四系上更新统冲洪积层(Q3al+pl)粘土②-1：灰黄色、黄褐色、褐灰色，以可塑为主（局部层顶受回填及填土中水的影响），无摇振反应，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，含铁锰质氧化物结核及少量钙质结核，裂隙发育一般，具有弱膨胀潜势，场地内局部分布，层厚0.50～5.50m。粘土②-2：灰黄色、黄褐色、砖红色，硬塑～坚硬，局部相变为粉质粘土，无摇振反应，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，含铁锰质氧化物结核及少量钙质结核，裂隙发育一般，场地内普遍分布。在场区内普遍分布。2.4地下水在填土区域地下水较丰富，测得填土中的水位埋深约为1.5~4.0m。非填土区域未测得地下水位，根据调查，场地地下水为基岩裂隙水，埋深大于10.00m。三、地基加固方案设计3.1地基加固技术要求由于建筑基底以下地基土主要由素填土、粘土组成，其强度及变形不能满足设计要求，因此需对其进行加固处理；处理后的复合地基承载力特征值fspk≥180kPa，压缩模量ES≥7.5MPa。3.2地基加固方案选择根据成都市地基处理工程经验，采用CFG复合地基处理的施工工艺。本设计采用取土夯扩法工艺施工方案，以解决施工难度和保证施工质量。CFG桩加固地基的原理是通过置换或挤密等方式在天然地基中设置一定比例的高粘结强度增强体，并在桩顶面与基础间设置的褥垫层，形成由桩、桩间土和褥垫层构成的复合地基，从而大幅度提高地基土的承载力。CFG桩具有桩身强度高，可全桩长发挥桩侧阻力，桩端阻力的作用，复合地基承载力高，复合模量高，地基变形小等特点，若选用取土成孔工艺，还具有无泥浆污染，无振动，低噪音，低成本等特点。3.3CFG桩复合地基加固机理①置换作用：通过桩体置换部分软弱土体，使桩土共同受力，达到提高地基承载力的目的。②挤密作用：通过夯扩对桩间土进行有效的挤密，使桩间土力学强度有一定提高。3.4CFG桩复合地基加固设计概述本场地基底为素填土和粘土，力学强度较低，必须采用CFG桩进行加固处理，处理后复合地基承载力特征值fspk≥180kPa，压缩模量ES≥7.5MPa。3.4.1设计依据（1）成都市双流县工程地质勘察队提供的拟建场地岩土工程勘察报告《四川省公安厅警犬基地岩土工程勘察报告》；（2）《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）；（3）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－2002）；（4）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202－2002）；（5）中科院建筑设计研究院成都分公司提供的《四川省公安厅警犬基地基础平面图》3.4.2设计计算岩土层的工程特性指标建议值表表3.2土层名称重度γ(kN/m3)压缩模量Es(MPa)粘聚力C(kPa)内摩擦角φ(o)承载力特征值fak(kPa)素填土①-117.0/5.05.050淤泥①-215.02.05.02.040可塑粘土②-119.58.030.016.0160硬塑粘土②-220.015.050.018.0220CFG桩设计所需的参数建议值表3.6-1岩土层名称指标值素填土①-1淤泥①-2粘土②-1粘土②-2端阻力特征值qp（kPa）///1100侧阻力特征值qsi(kPa)10/3040处理后复合地基承载力特征值fspk≥180Kpa，压缩模量ES≥7.5MPa。（1）单桩竖向承载力特征值：Ra=up∑qsi·li+qp·Ap式中：up＝2×3.14×0.2=1.256m（桩径Φ400mm）Ap=3.14×0.2×0.2=0.1256㎡①穿过一层素填土①-1，以黏土②-2作为持力层，桩端端阻力特征值可取qp=660kPa（CFG复合地基处理施工时，通过底部夯扩，可使桩端端阻力特征值提高20%）。粘土②-2桩侧阻力特征值可取qsi＝20kPa，li＝2；粘土①-1桩侧阻力特征值可取qsi＝5kPa，li＝1.5；Ra=1.256×（20×2+5×1.5）＋660×0.1256=143KN，实际取值140KN。②无素填土①土层，直接以黏土②作为持力层，桩端端阻力特征值可取qp=660Kpa。（CFG复合地基处理施工时，通过底部夯扩，可使桩端端阻力特征值提高20%）粘土②-2侧阻力特征值可取qsi＝20kPa,li＝2.5m；Ra=1.256×（20×2.5）+660×0.1256=145KN，实际取140KN。（2）面积置换率计算：fspk=mRa/Ap+β(1-m)fak(式中β取0.80，fak＝50kPa，fspk＝180kPa)m=0.131,实际取0.14。（3）置换率验算根据置换率m=0.14计算承载力fspk=mRa/Ap+β(1-m)fak=190.4kPa＞180kPa，满足设计要求。（4）复合土层压缩模量：spE=skspkffES=50180×3=10.8Mpa≥7.5MPa,满足设计要求。（根据施工经验，素填土在经过碎石桩处理后，压缩模量ES可取3Mpa。）（5）桩距：本工程CFG桩按矩形布桩。m=d²/de²(d为桩身平均直径)de=1.1321SS(S1为纵向间距，S2横向间距)S1S2≤0.97m才能满足设计和相关规范要求。（6）桩数计算列与下表：独立柱基础（工作犬舍）基础型号基础尺寸(m)基础面积(㎡)计算桩数（根）实布桩数（根）J-11.3×1.31.691.884J-21.7×1.72.893.224独立柱基础（隔离犬舍）基础型号基础尺寸(m)基础面积(㎡)计算桩数（根）实布桩数（根）J-11.3×1.31.691.884J-21.8×1.83.243.64独立柱基础（观礼台）基础型号基础尺寸(m)基础面积(㎡)计算桩数（根）实布桩数（根）J-12.0×2.04.04.455J-21.7×1.72.893.224J-32.7×2.77.298.19J-42.4×2.45.766.429J-53.2×3.210.2411.412独立柱基础（犬病防治中心）基础型号基础尺寸(m)基础面积(㎡)计算桩数（根）实布桩数（根）J-13.0×3.09.010.112J-23.3×3.310.8912.116J-32.9×2.98.419.410J-43.4×3.411.5612.916J-54.0×4.016.017.820J-63.1×3.19.6110.712J-73.7×3.713.6915.3.16J-83.5×3.512.2513.716J-92.7×2.77.298.19条形基础（综合用房）基础剖面剖面尺寸（m）计算桩距（m）实际桩距（m）剖面1-10.7＜1.01.0各栋布桩详见布桩图。（7）置换率及压缩模量反算表独立柱基础（厂房1、2）基础型号基础尺寸(m)基础面积(㎡)实布桩数（根）实际置换率实际承载力（Kpa）实际压缩模量(Mpa)DJ011.1×1.11.2140.3250421.6DJ021.1×1.31.4340.2743418.6DJ031.3×1.31.6940.2337816.2DJ041.2×1.31.5640.2540617.4独立柱基础（厂房3）基础型号基础尺寸(m)基础面积(㎡)实布桩数（根）实际置换率实际承载力（Kpa）实际压缩模量(Mpa)DJ011.2×1.21.4440.2743418.6DJ021.1×1.61.7640.2236415.6DJ031.2×1.31.5640.2540617.4DJ041.2×1.31.5640.2540617.4条形基础（库房）基础剖面剖面尺寸（m）实布桩距（m）实际置换率实际承载力实际压缩模量剖面1-10.7＜0.98＞0.14＞220Kpa＞9Mpa根据以上反算结果，布桩设计满足设计要求。（8）桩的长度：①桩长从基础底面算起，桩端持力层为黏土②，桩端进入持力层≥2.5m;②桩长从基础底面算起，桩端持力层为黏土②，穿过一层黏土①，桩端进入持力层≥1.5m。（9）桩体强度：fcu≥3Ra/Ap=3×140/0.096=4375kpa取fcu=10000kpa＞43750kpa，根据计算得知符合规范要求，桩身采用强度C10的混凝土。（10）褥垫层本工程设计要求褥垫层厚度为30cm，垫层应铺设33cm人工级配碎石，夯实至30cm。褥垫层顶面标高应与设计基础底面标高吻合，褥垫层四周超出基础边缘30cm。四、施工方案4.1施工准备4.1.1技术资料准备。4.1.2场地布置、临设搭建。4.1.3设备、材料进场，做好安装、调试及材料进场检验、砼配比。4.1.4放线定桩位，桩机就位。4.2CFG桩复合地基施工技术4.2.1施工工艺流程图（见图4.1）施工流程图4.1复合地基施工流程图施工准备场地平整放线、定位桩位轴线校核CFG桩施工复合地基检测挖至基底上0.3m用人工拣平褥垫层施工应夯实交工4.2.2主要工序施工技术CFG桩复合地基施工是多种工序连续作业的过程，因此，在施工中必须严格控制每道工序的质量，建立完善的质量检查制度，才能确保施工的进度和质量。现对CFG桩施工中测量、成孔、成桩、检测、褥垫层施工几个主要工序的施工要求分述如下：4.2.2.1施工测量根据建设方提供的基础平面位置，按设计桩位平面布置图放出主轴线，并在其端点处都要设置保护性基准点，以便场地破土动工之后，作为恢复轴线的基准点。其次，用J6经纬仪根据以上基准点放出每根桩的孔位中心点。用水准仪随时抽测桩点的高程，控制桩顶标高，施工完毕后，再进一步复查孔位是否符合要求。4.2.2.2成桩本工程取土成孔CFG桩施工工艺：施工准备→测量放线钻机就位→取土成孔至设计深度→倒入人头石夯实孔底→灌注混凝土成桩→截桩捡底→自检→检测→竣工验收。以下对主要程序进行说明：1、施工准备①材料准备：CFG桩材料包括砂、石、水泥。在施工前将原材料送到有资质的实验室进行化验和做砼配合比设计。②设备准备：所有机具设备均保证良好的使用状态，运输至施工现场。③人员准备:所有进场单位管理人员和施