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摘 要:通过相关工程实践介绍CFG桩复合地基方案设计及实施,分析评价该技术的工程效果和经济效益,提供工程地基处理新手段新方法选择。
关键词:CFG桩 复合地基 工程 技术
中图分类号:TU473.1 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(b)-0114-01
1 CFG桩复合地基技术简介
CFG(Cement,Fly ash,Gravel)桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称,由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺适量水泥加水拌合,用各种成桩机制成的可变强度桩,属于高粘接强度桩。用此桩处理地基,同时在桩、桩间土与基础之间设置一定厚度的褥垫层,以形成桩与桩间土以及褥垫层共同工作的人工复合地基。
2 工程简述
西安某教学单位办公大楼,建筑面积20800m2,地下一层,地上十一层,高度45.8m,平面形状为长方形,东西两侧各有两层附楼,结构形式为框架结构。场地地形平坦,地貌单元属于皂河Ⅰ级阶地。拟建场地地基土的组成自上而下为:①杂填土:本层厚度0.50～2.00m,层底标高为388.28～390.28m;②耕植土:本层厚度0.3m,层底标高为389.67～390.44m;③第四纪全新世冲洪积黄土状土:本层厚度2.67～8.70m,层底标高为379.88～381.29m;④冲积粉质黏性土:本层厚度3.10～7.30m,层底标高为373.48～375.71m;⑤中粗砂:本层厚度0.50～2.00m,层底标高为373.59～378.68m;⑤粗砂:本层厚度2.70～6.50m,层底标高为366.47～370.78m;⑥第四纪中更新世冲洪粉质粘土:本层厚度0.40～2.40m,层底标高为366.15～368.42m;⑦砂类土:本层厚度0.90～1.90m,层底标高为356.99～360.54m等。
3 地基基础方案论证
3.1 天然地基
(1)由工程地质剖面图可见,当室外地面标高取390.00m时,其基础底面标高为386.30m(室外地面标高加室内外高差减去基础埋深),基底下直接持力层为第四纪全新世冲洪积黄土状土,其承载力特征值按照“GB5007-2002规范”得到fa=248kPa (2)裙樓部分平均基底压力标准组合值为180kPa,当室外地面标高取390.00m时,其基础底面标高为385.25m(室外地面标高加室内外高差减去基础埋深),第四纪全新世冲洪积黄土状土持力层承载力特征值经深宽修正后均大于180kPa,且无软弱下卧层,天然地基方案可行。
3.2 桩基础方案
依据野外钻探及原位测试结果,对拟建主楼下的地层而言,⑤、⑦砂类土压缩性低,承载力高,厚度较大,层位稳定,且其分布具有一定的水平向及垂直向规律性,故可作为良好桩端持力层。⑤-粗砂层埋深较浅,其下部常含多量圆砾,且局部富集成层,当桩长较长(穿透此层)时,施工难度较大,同时不经济,可以考虑桩头扩大头,但经过试桩,成桩过程中遇③-④-⑤-砂层塌落,桩底也不能形成扩大头,承载力和沉降均达不到要求。
(1)CFG复合地基方案。
根据拟建场地的岩土工程条件及拟建建筑物特点结合西安地区同类场地同类建筑的工程经验,本工程适合采用CFG桩复合地基方案。CFG工程桩设计1155根,桩径400mm,其桩长可采用9.5m,桩身混凝土C20,选择层位稳定,且层厚较大、强度较高的⑤-粗砂层作为桩端持力层,复合地基承载力不低于270kPa。
(2)试验和检测。
复合地基静载荷试验是判定复合地基承载力、评定加固效果的重要方法。
本次试验为单桩复合地基静载荷试验,采用直径为1.68m(面积2.22m2,为单桩等效影响圆的面积)的圆形刚性承压板。本次单桩复合地基静载荷试验根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002的附录A“复合地基载荷试验要点”中有关要求执行,采用慢速维持载荷法,即每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载,然后每隔一级卸荷一次,直至卸至零荷载后即结束全部试验。试验分十级加荷,分级荷载54kPa,首级荷载按108kPa加荷,终止荷载为540kPa(设计荷载的2倍)。
(3)检测结果评价。
场地总桩数1224根,根据13处载荷试验点241根桩的试验数据,经计算、校核后综合判定得出如下结论和建议:该建筑物的CFG桩复合地基承载力特征值判定为270kPa,满足设计要求。
4 CFG桩施工工艺
CFG桩一般有三种成桩施工方法:即振动沉管灌注成桩(适用于粉土、黏性土及素填土地基)、长螺旋钻孔灌注成桩(适用于地下水位以上的黏性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土)和长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩(适用于黏性土、粉土、砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地)。由于拟建工程施工场地周围场地开阔,本工程采用长螺旋钻孔泵压混凝土工艺。该工艺开钻时采取低速慢进的钻进工艺,当长螺旋钻机钻到预定深度后,在提起钻具的同时,用混凝土泵通过泵管、钻具向孔内压灌制备好的大塌落度混合料,边提边灌,用混合料将孔内土置换出后成桩。
5 结语
通过CFG桩复合地基处理技术处理地基,可以达到设计要求的地基承载力。在处理小高层和高层建筑地基时,同桩基础相比是一种有效、经济、省时的手段。CFG桩复合地基技术作为一种非常有效的复合地基处理技术,非常适用于小高层和高层建筑的地基处理,通过地基处理达到所要求的地基承载力。与采用桩基础相比,既降低造价又缩短工期。据估计采用CFG桩复合地基技术其造价和工期仅为桩基础的1/3左右。另外,采用长螺旋钻孔泵压混凝土成桩工艺,噪音低、设备行走灵活,成桩速度快、对地层适应力强,同时能避免软土、砂土地区成桩缩径、断桩的施工质量问题,解决了泥浆污染的问题,降低了造价,并可用于地下水位以下地层的成桩。
参考文献
[1] 建筑地基基础设计规范GB50007-2002.
[2] 建筑地基处理技术规范JGJ79-2002 J 220-2002.
[3] DB13(J)31-2001长螺旋钻孔泵压混凝土桩复合地基技术规程[M].
[4] 工程地质手册[M].中国建筑工业出版社.2007.
[5] 建筑施工手册[M].中国建筑工业出版社.2003.
[6] 李洪春,李庆禄.CFG桩复合地基及其应用[J].青岛建筑工程学院学报,2003(4):64-66.
[7] 严明礼,张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[M].中国水利水电出版社,2006.
关键词:CFG桩 复合地基 工程 技术
中图分类号:TU473.1 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(b)-0114-01
1 CFG桩复合地基技术简介
CFG(Cement,Fly ash,Gravel)桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称,由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺适量水泥加水拌合,用各种成桩机制成的可变强度桩,属于高粘接强度桩。用此桩处理地基,同时在桩、桩间土与基础之间设置一定厚度的褥垫层,以形成桩与桩间土以及褥垫层共同工作的人工复合地基。
2 工程简述
西安某教学单位办公大楼,建筑面积20800m2,地下一层,地上十一层,高度45.8m,平面形状为长方形,东西两侧各有两层附楼,结构形式为框架结构。场地地形平坦,地貌单元属于皂河Ⅰ级阶地。拟建场地地基土的组成自上而下为:①杂填土:本层厚度0.50～2.00m,层底标高为388.28～390.28m;②耕植土:本层厚度0.3m,层底标高为389.67～390.44m;③第四纪全新世冲洪积黄土状土:本层厚度2.67～8.70m,层底标高为379.88～381.29m;④冲积粉质黏性土:本层厚度3.10～7.30m,层底标高为373.48～375.71m;⑤中粗砂:本层厚度0.50～2.00m,层底标高为373.59～378.68m;⑤粗砂:本层厚度2.70～6.50m,层底标高为366.47～370.78m;⑥第四纪中更新世冲洪粉质粘土:本层厚度0.40～2.40m,层底标高为366.15～368.42m;⑦砂类土:本层厚度0.90～1.90m,层底标高为356.99～360.54m等。
3 地基基础方案论证
3.1 天然地基
(1)由工程地质剖面图可见,当室外地面标高取390.00m时,其基础底面标高为386.30m(室外地面标高加室内外高差减去基础埋深),基底下直接持力层为第四纪全新世冲洪积黄土状土,其承载力特征值按照“GB5007-2002规范”得到fa=248kPa
3.2 桩基础方案
依据野外钻探及原位测试结果,对拟建主楼下的地层而言,⑤、⑦砂类土压缩性低,承载力高,厚度较大,层位稳定,且其分布具有一定的水平向及垂直向规律性,故可作为良好桩端持力层。⑤-粗砂层埋深较浅,其下部常含多量圆砾,且局部富集成层,当桩长较长(穿透此层)时,施工难度较大,同时不经济,可以考虑桩头扩大头,但经过试桩,成桩过程中遇③-④-⑤-砂层塌落,桩底也不能形成扩大头,承载力和沉降均达不到要求。
(1)CFG复合地基方案。
根据拟建场地的岩土工程条件及拟建建筑物特点结合西安地区同类场地同类建筑的工程经验,本工程适合采用CFG桩复合地基方案。CFG工程桩设计1155根,桩径400mm,其桩长可采用9.5m,桩身混凝土C20,选择层位稳定,且层厚较大、强度较高的⑤-粗砂层作为桩端持力层,复合地基承载力不低于270kPa。
(2)试验和检测。
复合地基静载荷试验是判定复合地基承载力、评定加固效果的重要方法。
本次试验为单桩复合地基静载荷试验,采用直径为1.68m(面积2.22m2,为单桩等效影响圆的面积)的圆形刚性承压板。本次单桩复合地基静载荷试验根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002的附录A“复合地基载荷试验要点”中有关要求执行,采用慢速维持载荷法,即每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载,然后每隔一级卸荷一次,直至卸至零荷载后即结束全部试验。试验分十级加荷,分级荷载54kPa,首级荷载按108kPa加荷,终止荷载为540kPa(设计荷载的2倍)。
(3)检测结果评价。
场地总桩数1224根,根据13处载荷试验点241根桩的试验数据,经计算、校核后综合判定得出如下结论和建议:该建筑物的CFG桩复合地基承载力特征值判定为270kPa,满足设计要求。
4 CFG桩施工工艺
CFG桩一般有三种成桩施工方法:即振动沉管灌注成桩(适用于粉土、黏性土及素填土地基)、长螺旋钻孔灌注成桩(适用于地下水位以上的黏性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土)和长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩(适用于黏性土、粉土、砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地)。由于拟建工程施工场地周围场地开阔,本工程采用长螺旋钻孔泵压混凝土工艺。该工艺开钻时采取低速慢进的钻进工艺,当长螺旋钻机钻到预定深度后,在提起钻具的同时,用混凝土泵通过泵管、钻具向孔内压灌制备好的大塌落度混合料,边提边灌,用混合料将孔内土置换出后成桩。
5 结语
通过CFG桩复合地基处理技术处理地基,可以达到设计要求的地基承载力。在处理小高层和高层建筑地基时,同桩基础相比是一种有效、经济、省时的手段。CFG桩复合地基技术作为一种非常有效的复合地基处理技术,非常适用于小高层和高层建筑的地基处理,通过地基处理达到所要求的地基承载力。与采用桩基础相比,既降低造价又缩短工期。据估计采用CFG桩复合地基技术其造价和工期仅为桩基础的1/3左右。另外,采用长螺旋钻孔泵压混凝土成桩工艺,噪音低、设备行走灵活,成桩速度快、对地层适应力强,同时能避免软土、砂土地区成桩缩径、断桩的施工质量问题,解决了泥浆污染的问题,降低了造价,并可用于地下水位以下地层的成桩。
参考文献
[1] 建筑地基基础设计规范GB50007-2002.
[2] 建筑地基处理技术规范JGJ79-2002 J 220-2002.
[3] DB13(J)31-2001长螺旋钻孔泵压混凝土桩复合地基技术规程[M].
[4] 工程地质手册[M].中国建筑工业出版社.2007.
[5] 建筑施工手册[M].中国建筑工业出版社.2003.
[6] 李洪春,李庆禄.CFG桩复合地基及其应用[J].青岛建筑工程学院学报,2003(4):64-66.
[7] 严明礼,张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[M].中国水利水电出版社,2006.