CFG桩复合地基设计及施工方案.doc

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XXX6#住宅楼CFG桩复合地基处理技术设计及施工方案
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XXX6#住宅楼CFG桩复合地基处理
技术设计及施工方案

1、工程概况
XXX6号住宅楼位于XXX市平谷区兴谷开发区1号区，平谷区第八小学北侧：建筑物为6层混合结构住宅楼2幢，高约17.55m，无地下室，基础埋深约-1.50m左右。设计要求复合地基处理后修正前地基承载力特征值不小于180Kpa，整体建筑平均沉降量不大于30mm，局部倾斜小于0.002
2、工程地质及水文地质条件
2.1、场区工程地质条件
根据XXX慧岩工程勘察有限公司提供的《XXX5号、6号住宅楼岩土工程勘察报告》（工程编号2009-15），勘探深度范围内的土层划分为人工堆积层、新近沉积层和一般第四纪沉积层三大类，并按地层岩性和物理力学性质指标，进一步划分为8个大层，各土层的基本特征见勘察报告。
2.2、场区水文地质条件
根据勘察资料，该场区测得一层地下水。第一层地下水类型为上层滞水，初见水位埋深约为2.70m，标高27.37m～28.01m。
该区历年最高水位接近自然地表（1959年），近3～5年最高地下水位标高为地表下1.0m。
该场区地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性。
3、CFG桩方案设计
3.1、方案选择
由岩土工程勘察报告可知，基础底板所处的土层天然地基承载力及变形量均不能满足上部结构的要求，须采取有效的措施进行加固处理。
综合上述工程地质、水文地质条件，并结合勘察报告建议及设计要求，采用CFG桩复合地基处理方案。该方案具有施工速度快、成本低、质量易保证等特点。
3.2、设计依据
1. XXX慧岩工程勘察有限公司提供的《XXX5号、6号住宅楼岩土工程勘察报告》（工程编号2009-15）（电子版）；
2. 设计单位提供的复合地基设计相关参数（2010年5月）；
3．《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年版）；
4.《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）；
5.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；
6.《XXX地区建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ01-501-92）；
7.《基桩低应变动力检测规程》（JGJ/T93-95）；
8.《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）；
9．《水泥粉煤灰碎石桩（CFG）复合地基技术规范》Q/TY06-1997；
10．《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202—2002。
3.3、单桩承载力标准值计算
单桩承载力标准值RK可按下式计算，桩径为400mm。

式中：
UP——桩的周长，m；
qSi——第i层土与桩体的极限侧阻力标准值，kPa；
hi——第i层土厚度，m；
qp——桩的极限端阻力标准值，kPa；
Ap——桩的截面面积，m2；
k——安全系数，取2.0。
经计算，单桩承载力标准值RK为340KN，考虑地下水、施工等影响因素，设计时按320KN计算。
3.4、桩的布置
在已知天然地基承载力标准值、单桩承载力标准值和复合地基承载力特征值的条件下，可按下式求得复合地基面积置换率m：

式中：
fsp.k——复合地基承载力特征值，kPa；
m——面积转换率；
fk——天然地基承载力标准值，kPa；
β——桩间土强度发挥系数，取0.75；
Rk——单桩承载力标准值，KN；
Ap——桩的截面面积，m2。
经计算可求得置换率为0.040。根据公式：

式中：
m ——面积置换率；
——桩身平均直径，400mm；
——每根桩分担的处理地基基础面积的等效圆直径；
de=1.13s；
s ——桩间距。
采用正方形布置，可求得对应的桩间距为1.78m。考虑到沉降须满足设计提出的不大于30mm的要求、墙下条基的形状以及布桩要求和方式，实际布桩时采用正方形、矩形布置，桩间距为1.50m、1.40m。
3.5、复合地基承载力特征值验算
按下式可验算复合地基的承载力标准值

式中：
β为桩间土发挥系数，取0.075；
fK为桩间土承载力标准值，kPa；
Rk单桩承载力标准值，KN。
经验算，复合地基承载力标准值满足设计要求。
3.6、 桩体强度设计
由桩顶应力，可得。
桩体标号R28按不小于3倍桩顶应力确定。
由R28≥3σP，并考虑CFG桩施工工艺，桩体强度确定为C20，坍落度为18~20cm。
3.7、CFG桩复合地基设计参数
根据以上计算，确定CFG桩桩径400mm，保护桩长0.50m，有效桩长为9.0m，桩间距为1.50m、1.40m，桩顶标高为-2.70m，正方形、矩形布置（局部调整为三角形），桩顶铺设200mm厚碎石（5-20mm）褥垫层，以调整桩土应力比，桩体材料强度为C20。
3.8 、建筑物沉降量、倾斜分析
按分层总和法进行计算，计算公式为

式中：s——地基最终沉降量；
s，——按分层总和法计算的地基沉降量；
p0——基底附加应力；
——沉降计算经验系数，根据《建筑地基处理技术规范》，根据压缩模量的当量值采用插值法计算；
n——地基压缩层计算深度范围内所划分的土层数；
αi、αi-1——基础底面计算点至第i层、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数；
Esi——基础底面下第i层土的压缩模量，按实际应力段取值。
采用理正地基处理软件计算各条基的沉降量，计算示例如下：
层号 厚度 压缩模量 Z1 Z2 压缩量 应力系数积分值
(m) (MPa) (m) (m) (mm) (z2a2-z1a1)
1 0.40 8.346 0.00 0.40 6.26 0.3981
2 1.30 7.711 0.40 1.70 18.23 1.0713
3 2.90 8.346 1.70 4.60 17.75 1.1286
4 0.90 12.478 4.60 5.50 1.88 0.1788
5 1.50 11.654 5.50 7.00 2.43 0.2156
6 1.30 12.478 7.00 8.30 1.40 0.1335
7 0.90 11.654 8.30 9.20 0.82 0.0732
8 0.10 5.230 9.20 9.30 0.18 0.0074

压缩模量的当量值： 9.6(MPa)
沉降计算经验系数： 0.600
总沉降量：0.600 * 49 = 29.4(mm)
Z1 -- 基础底面至本计算分层顶面的距离
Z2 -- 基础底面至本计算分层底面的距离
由于本场区地层较均匀，沉降差较小，设计要求局部倾斜为0.2%，能够满足设计要求；由上可知，该楼处理后沉降量和局部倾斜均满足设计要求。
4、施工组织设计
4.1、施工准备
4.1.1、资料和条件
1、建筑物场地地质勘探报告；
2、CFG桩布桩图以及设计说明；
3、建筑物场地的水准控制点和建筑物位置控制坐标等资料；
4、具备”三通一平”条件。
4.1.2、技术措施
1、确定施工机具和配套设备，并调试正常。
2、材料供应计划，标明所用材料的规格、技术要求和数量。
3、试成孔应不少于2个，以复核地质资料以及设计、工艺是否适宜，核定选用的技术参数。
4、按施工平面图放好桩位。
5、确定施打顺序
满堂布桩，不宜从四周转圈向内推进施工。
6、复核测量基线、水准点及桩位、CFG桩的轴线定位点。
7、振动沉管机沉管表面应有明显的进尺标记（以米为单位）。
8、按设计要求进行施工技术交底及安全交底。

4.2、施工工艺
4.2.1、工艺流程
放桩位→钻机就位→成孔→提钻同时泵送混凝土→成桩→清土→凿桩头→铺垫层
4.2.2、施工工艺
1、放桩位
按图纸放桩位，桩中心点以钢钎打入地下20cm，灌入白灰标记。
2、钻机就位
每根桩就位前应核对图纸与桩位，确保就位符合设计要求。钻机必须铺垫平稳，确保机身平整，钻杆垂直稳定牢固，钻头对准桩位。钻尖与桩点偏移不得大于10mm。垂直度控制在1%以内。
3、开钻、清泥
开钻前必须检查钻头上的契形出料口是否闭合，严禁开口钻进，钻头直径控制在400+20mm，钻尖接触地面时，下钻速度要慢，钻进速度为1.0~1.5m/min或根据试桩确定。
成孔过程中，一般不得反转和提升钻杆，如需提升钻杆或反转应将钻杆提升至地面，对钻尖开启门须重新清洗、调试、封口。
进入软硬层交界时，应保证钻杆垂直，缓慢进入，在含有砖块、杂填土层或含水量较大的软塑性土层钻进时，应尽量减少钻杆晃动，以免孔径变化异常，钻进时注意电流变化状态，电流值超越操作规程时，应及时提升排土，直至电流变化为正常状态，钻出的土应随钻随清，钻至设计标高时，应将钻杆周围土方清除干净，钻进过程中应随时检查钻杆垂直度，确保钻杆垂直，并作好记录。
4、终孔
钻到设计标高后，应由质检人员进行终孔验收，经验收合格并作好记录后，进行压灌混凝土作业。
5、混凝土搅拌
根据设计桩基混凝土的C20等级，混凝土塌落度为18~20 cm。严格按照有关规程操作，搅拌时间1.5分钟，重量偏差，水泥+2%。
6、地泵输送混凝土
地泵与钻机距离一般应控制在60m以内。
混凝土的泵送要连续进行，当钻机移位时，地泵内的混凝土应连续搅拌，泵送混凝土时，应保持斗内混凝土的高度，不得低于40cm。
7、压灌成孔
成孔至设计深度后开启定心钻尖，接着压入制备好的混凝土，而后边压灌边提钻。
压灌混凝土的提钻速度由桩径直径、输灰系统管线长度、内径尺寸、单台搅拌机一次输灰量在孔中的灌入高度、供灰速度等因素确定。压灌与钻杆提升配合好坏，将严重影响桩的质量，如钻杆提升晚将造成活门难以打开，致使泵压过大，憋破胶管，如钻杆提升快，将使孔内产生负压，流砂涌入产生沉渣而削弱桩的承载力，因此要求压灌与提升的配合要恰到好处。一般提升速度为2m/min或现场试桩全地确定。
压灌时必须连续进行，泵斗内要有一定的混凝土容量，混凝土容量要高出进料口40cm以上，以防吸进空气，当泵口混凝土低于进料口时应即时通过口哨通知钻机停止提升钻杆，待混凝土搅拌好时再进行压灌。在压灌过程中，孔底1~2m段提钻速度放慢，中段可快些，上部3m放慢。直至达到设计标高，并超出设计标高1.0m停止压灌。
压灌前计算混凝土用量，成桩后检查每充盈系数不小于1.0。
8、试块制做与养护
按照设计要求，一台班做一组（3件）试块，养护至28天，送实验室做抗压强度试验。
9、清土、凿桩头
待桩体达到一定强度，进行开槽及桩头处理。首先用水准仪将设计桩头标高打在桩身上，严格控制桩顶标高，然后由两个工人用两根钢钎在截断位置从相对方向同时剔凿，将多余的桩截掉。
10、铺垫层
桩头处理完毕后进行褥垫层铺设，褥垫层所用材料为5~20mm级配砂石，褥垫层厚度为20cm，虚铺后采用静力压实，褥垫层高度比基础宽度要大，其宽出部分不宜小于褥垫层的厚度。
11、断桩及桩身达不到标高处理方法
桩顶下1m以上断桩，将断桩挖出，按600直径挖至断裂部位后，清除桩头泥土，用C20砼浇灌至设计标高。桩顶下1m以下断桩，应进行补桩。桩身达不到标高，应按600直径开挖至现有标高，清除桩头泥土，用C20砼浇灌至设计标高。
12、施工检测
按规范要求，建筑物地基处理后应进行静载试验及动测试验，静载试验不少于三组，并对总桩数的10%进行动测试验，以检验桩身强度和桩身质量。要求在桩体龄期达28天后，每栋楼压单桩或单桩复合地基，以检测复合地基的承载力是否已满足设计要求。
4.3、质量保证措施
4.3.1、质量标准
允许偏差项目要满足下列要求：
桩长≤100mm、桩径≤20mm、垂直度≤1%、桩位≤200mm
4.3.2、质量保证体系
建立由项目经理领导、项目副经理中间控制，技术质量组全体人员基层检查的管理系统，以确保各项质量保证措施落实到各分部工程及各道工序中。并在施工过程中设专职质量员，班组设兼职质量员进行自检互检，发现不符合质量标准的问题及时纠正。
4.3.3、施工质量保证措施
1、严把材料进场关，保证使用符合规范要求的水泥、砂、石、外加剂等材料，并做好材料试验，并认真填写有关记录；
2、砼强度必须符合设计要求，现场施工时每工作日制作一组砼试块(100×100×100)，并做好砼试块制作记录和试块的现场养护；
3、现场堆放的材料必须有专人保管，并有一定的保护措施，防止受冻、受潮，影响混凝土质量。
4、混凝土现场浇灌过程中一定要确保桩体混凝土的密实性，保证桩截面尺寸，钻头提升应保持匀速，提升速度不得大于混凝土浇筑速度，防止发生缩径，断桩。
5、浇灌过程中即随时监控混凝土质量，确保混凝土的和易性和塌落度。
6、做好并收集、整理好各种施工原始记录，质量检查记录、设计变更、现场签证记录等原始资料，并做好施工日志。
7、因由地泵至CFG桩操作面的距离较长，所以每根桩浇注混凝土前，应对泵管中剩余混凝土进行塌落度检测。
8、预防断桩：
①砼塌落度应严格按设计规范要求控制。
②灌注砼前应检查砼搅拌机，保证砼搅拌时能正常运转；
9、清基底及运料时，用跳板铺设作为运输路线，以免扰动基底土质。如在清土时发现有水，在边坡处设排水沟或集水坑。

4.4、安全文明施工保证措施
4.4.1、安全保证措施
4.4.1.1、安全保证体系
以项目经理为首，由安全、工程、技术质量、安装、行政和基层专职安全员等各方面的管理人员组成安全保证体系，建立项目经理部安全工作委员会，领导和组织实施安全工作。
4.4.1.2、分析安全难点, 确保安全管理重点
1、因CFG桩施工与土方施工、护坡施工相交叉，所以现场施工人员一定要听从管理人员指挥。
2、现阶段由于土钉墙及锚固端混凝土尚未达到设计强度，边坡仍然处于不稳定状态，要加强对边坡的稳定检测，发生危险现象，及时疏散人员并逐级报告进行处理。
3、现场电气设备均作漏电保护装置，配电线采用三相五线制。
4、施工机械的使用严格按照有关规定执行，无关人员严禁使用。
4.4.1.3、安全管理
1、严格执行国家及XXX市有关施工现场安全管理条例及办法。
2、制订施工现场安全防护基本标准，如： 基坑防护标准，各类洞口及临边地带的防护标准，施工临时用电安全防护标准，各类施工机械和设备的安全防护标准，施工现场消防工作管理标准等。
3、建立严格的安全教育制度，坚持入场教育、坚持每周按班组召开安全工作教育研讨会，增强安全意识，使安全工作落到广大群众基础上。
4、编制安全技术交底，设计和购置安全设施；
5、强化安全法制观念，严格执行安全工作文字交底，双方认可，坚持特殊工种持安全操作证上岗制度等；
6、加强施工管理人员的安全考核，增强安全意识，避免违章指挥。
4.4.1.4、施工安全措施
1、机械安全
①钻机应放置平稳，安装后钻杆中心线的偏斜应小于全长的1%。
② 钻孔中如遇卡钻，应立即切断电源、停止下钻，在未查明问题前不得强行启动。
③ 钻孔过程中遇有机架晃动、移动、偏斜应立即停钻。
④ 地泵如布置在基坑边，应与基坑边保持2m距离。
⑤ 泵管铺设应尽量减少弯曲，支撑应牢固，接头处应连接可靠。
⑥ 严禁将垂直管道直接接设在地泵输出口上，输出口前应有不少于10m长的水平管。
⑦ 泵送时料斗内应保持一定量混凝土，不得吸空。
⑧ 清洗泵管时，出口方前方10m内不得有人。
⑨ 软管与混凝土泵管、钻机连接处一定要连接牢固紧密。
⑩ 基坑内集水坑处四边用架杆搭设一米高防护围栏。
2、人员安全
① 钻机作业中，施工人员必须佩戴安全帽。
② 钻机作业中，应有专人负责电缆的收放。
③ 钻孔时，严禁用手清除螺旋片上的泥土。
④ 工人上下基坑要走人行安全通道。
4.4.2、文明施工保证措施
1、合理进行施工现场的平面布置，做到计划用料，使现场材料堆放降到最低值，保证场内道路通畅；
2、运输散装材料时，车厢后封闭，避免撒落，料车离场前，派人用水将料槽及车身、轮胎冲洗干净；
3、搅拌机产生的污水必须排入沉淀池，保证现场和周围环境整洁文明；
4、对噪音设备采用钢筋焊接成的防护架，其上铺塑料布或彩条布进行围档，减少噪音扰民；
5、夜间灯具集中照射，避免灯光扰民；
6、工人宿舍专人或轮流卫生值日，确保室内外整洁、卫生, 工地厕所专人清扫。

4.5、确保工期的技术组织措施、详细施工进度计划
4.5.1 主要工程量
CFG桩工程量一览表 表5
楼号
桩数（根）
方量（m3）
6号住宅楼
786
937.9

4.5.2 工期保证措施
根据本工程的特点，我公司将选派优秀的项目经理、技术负责人及项目管理人员组成本工程的项目经理部，为保证施工，方便管理，公司在明确项目经理应负责任的同时，将赋予项目经理相应的权利：本项目部是公司总部的派出机构，具有独立的人、财、物的管理权，项目经理是受企业法定代表人的委托，对项目施工过程全面负责的项目管理者，是公司法定代表人在工程项目上的代表人，其管理权限由公司法定代表人授权委托确定。
1、劳动力保证
拟投入劳动力一览表 表6
工种
按工程阶段投入的劳动力情况
备注
成孔
测量
桩体材料制备
泵送压灌砼
土方
清理

管理人员
2
 1

钻机组
6

测量工

泵送砼工

4 
4

清运组

10

司机

零工

合计

2、施工机械保证
拟投入的主要施工机械设备表 表6

机械名称
型号
数量
功率（KW）
用途
长螺旋钻机
QY-50
1
110
成孔、灌注
混凝土输送泵
HDY-80
1
80
泵送砼
水 泵

清洗管道
水箱（备用）

蓄水养护试块
水平仪

 1

抄平
经纬仪

 1

放线、测量
磅 称
考试大论坛
2

计量
试 模

 6

制做试块
其它配套设备

来源：考试大

4.5.3施工进度计划
CFG桩施工工期30天，先施工马道部分的桩基，之后施工内侧的桩基，从内到外，做到合理流水施工。

5、设计图纸
附后。

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