CFG桩复合地基（精选12篇）
CFG桩复合地基 篇1
随着我国的土木工程建设以前所未有的规模和水平快速发展, 工程技术人员常常面临许多天然地基不能满足工程建设要求的问题。由于桩基础工程相对造价较高, 很多项目可以通过采用地基处理来满足地基承载力的要求。CFG桩复合地基因适用性广、承载力提高幅度大、施工简便、造价低等特点广泛应用于各项工程, 本文结合实际工程介绍一下CFG桩复合地基设计。
1 CFG桩设计原理
1.1 CFG桩复合地基设计参数
桩径的确定取决于所采用的成桩设备, 一般设计桩径为35O~600mm;桩间距一般S取 (3~5) d, 桩间距的大小取决于设计要求的复合地基承载力和变形、土性与施工机具;桩体强度满足fcu为:fcu≥3Rk/Ap;褥垫层厚度一般取1O~30cm为宜, 褥垫层材料可用粗砂、中砂、碎石、级配砂石 (最大粒径不大于20mm) 。
1.2 CFG桩布置原则
CFG桩布置原则只布在基础范围以内。对墙下条形基础, 在轴心荷载作用下, 可采用单排、双排或多排布桩, 且桩位宜沿轴线对称。对独立基础、箱形基础、筏基, 基础边缘到桩的中心距一般为一个桩径或基础边缘到桩边缘的最小距离不宜小于150mm, 对条基不宜小于75mm。
1.3 CFG桩复合地基承载力计算
(1) 根据建筑地基处理技术规范JGJ79-2012, 计算单桩承载力特征值;
当采用单桩载荷试验时, 应将单桩竖向极限承载力Rk除以安全系数2;
当无单桩荷载试验资料, 可按下式:
(2) 根据建筑地基处理技术规范JGJ79-2012, 计算复合地基承载力特征值fspk为:
1.4 CFG桩复合地基沉降验算
一般情况CFG桩复合地基沉降由三部分组成。其一为加固深度范围内的压缩变形S1, 其二为下卧层变形S2, 其三为褥垫层变形S3。由于S3数量很小可以忽略不计, 则有S=S1+S2。S1、S2按公式五计算, S2在计算时公式中的Esi用ξEsi代替,
2 工程及土层概况
本工程土层从上至下分别描述如下:
2.1 杂填土:
主要由砖、碎石等建筑垃圾及粘性土组成。
2.2 粉质黏土:
可塑, 中压缩性。全场区分布。fak=160KPa, Es=6.2MPa。桩侧阻力标准值qsik=19KPa。
2.3 粉质黏土:
可塑, 中压缩性。全场区分布。fak=110KPa, Es=4.6MPa。桩侧阻力标准值qsik=11pa。
2.4 粉质黏土:
可塑, 中压缩性fak=130KPa, Es=4.8MPa。全场区分布。桩侧阻力标准值qsik=18Kpa。
3 CFG桩设计
3.1 CFG桩计算数据
计算数据:本工程室内外高差0.45m, 基础顶标高-5.50m, 筏板尺寸为20mx56m, 筏板基础作用在3层粉质黏土上地基承载力标准值fka为110k Pa。CFG桩作用在6层粗砂上, 桩径D=400mm, 桩长21m, 桩距取1.5m, 褥垫层厚度为200mm。桩间土承载力折减系数β取0.95, 单桩承载力发挥系数λ取0.9, 不考虑复合地基承载力深度修正。各层土的压缩模量、桩侧阻力标准值qsik、桩端阻力标准值qpk详见各土层概况。
3.2 CFG桩复合地基承载力计算
(1) 单桩承载力:Ra=up×∑qsi×li+qp×Ap=860KN
(2) CFG桩复合地基承载力:
其中:m=Ap/1.52=0.0557, 满足承载力要求。
(3) 桩身强度计算:fcu≥3Ra/Ap=19.5MPa, CFG桩身混凝土强度选用C25。
(4) 确定褥垫层厚度选取:200mm。
4 基础沉降计算
复合地基压缩量的提高倍数ξ=fspk/fak=440/110=4
修正后土层压缩模量:
基底附加压力:po=430-h×γ0=430- (5.5-0.5) ×18=340KPa
根据Δs’≤0.025∑Δsi’=0.025s’要求, 沉降计算取基底以下24m。沉降计算经验系数ψs=0.31。
满足沉降要求。
CFG桩复合地基设计主要确定桩长、桩径、桩间距, 使处理后的地基满足承载力和沉降要求。
摘要：CFG桩复合地基因承载力提高幅度大、施工简便、造价低等特点, 广泛应用于各项工程。本文结合实际工程介绍一下CFG桩复合地基设计。
关键词：CFG桩复合地基设计参数,CFG桩复合地基承载力和沉降计算,CFG桩布置原则
参考文献
[1]JGJ79-2012, 建筑地基处理技术规范[S].中国建筑工业出版社.
CFG桩复合地基 篇2
高速公路CFG桩复合地基处理技术与质量控制
结合工程实践,对CFG桩软基处理方法在公路工程中的`应用情况进行阐述,并对该种桩体的一些工艺要求及注意事项进行介绍.
作 者：熊元 Xiong Yuan 作者单位：广州诚信公路建设监理咨询有限公司,广东,广州,510000 刊 名：建筑・建材・装饰 英文刊名：JIANZHU JIANCAI ZHUANGXIU 年，卷(期)： 10(5) 分类号：U4 关键词：高速出路 CFG桩 复合地基 处理技术 质量控制
CFG桩复合地基 篇3
【关键词】CFG桩；复合地基；施工
水泥粉煤灰碎石桩(CementFly—ashGravelPile，简称CFG桩)是针对碎石桩承载特性的一些不足，加以改进而发展起来的。由于其施工方便、承载力高以及广泛的适用性等优点而得到迅速的推广和应用，目前已成为应用较为普遍的地基处理技术。
１．基本原理
CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间土表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递，并相应减少了桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形减小，再加上CFG桩不配筋，桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料，大大降低了工程造价。
复合地基设计中，基础与桩和桩间土之间设置一定厚度散体粒状材料组成的褥垫层，是复合地基的一个核心技术。基础下是否设置褥垫层，对复合地基受力影响很大，若不设置褥垫层，复合地基承载特性与桩基础相似，桩间土承载能力难以发挥，不能成为复合地基。基础下设置褥垫层。桩间土承载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降，即使桩端落在好土层上，也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上，使桩土共同承担荷载。（CFG桩复合地基示意图见图1）
由基体（天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基，能发挥CFG桩高承载力和良好的排水作用的特点。
图1 CFG桩复合地基示意图
2.工程实例
2.1工程概况
某高层住宅楼工程项目由1号、2号、3号楼、裙房及地下车库构成。1号、3号楼均为地下2层地上22层，2号楼为地下2层地上10层，基础埋深1号、3号楼为-8m，2号楼为-5m。1号～3号楼南侧为地下车库，车库基础埋深-13m，现场施工平面示意图如图2所示。
图2 现场施工平面示意图
2.2地基加固方案选择确定
地基处理方法的选择是由建筑物的基础形式、尺寸、深度、天然下卧土的物理力学性质、地下水及要求加固后的承载力提高值和变形量控制等因素决定。根据本工程基础埋深、地质情况，经对多种加固方案的经济、技术及工期对比，确定采用高强度小直径CFG桩复合地基。
2.3 CFG桩复合地基主要参数确定
根据设计单位提供的复合地基承载力要求，结合勘察单位提供的岩土工程勘察报告，本工程CFG桩复合地基主要设计参数见表l所示。
表1 CFG桩复合地基主要设计参数表
2.4施工准备
(1)基坑由其他施工单位施工，存在超挖情况，经协调回填砂性土整平压实后作为工作面施工，保证地基有足够承载力。
(2)施工技术交底：根据施工图，技术人员要进行技术交底。交底内容包括：施工方法、施工工艺、施工安全、机械使用等。
(3)编制试桩施工方案，通过成桩工艺性试验，对该地段内的地质情况进行复核，检验设备配置、施工工艺是否适宜，确定混合料配合比、坍落度、拔管速度、钻机的终孔电流值、保护桩长、钻机的有效钻杆长度等工艺参数。
2.5试桩
施工前要进行成桩试验，试验数量为7根一9根，若不能满足设计要求，应调整施工速率、填料量等施工参数，重新试验或修改施工工艺设计。
2.6土方开挖
本工程采用先挖土后打桩方案。土方采用机械开挖，开挖深度根据基底设计标高和桩顶保护土层厚度确定，本工程保护土层厚度为50cm、褥垫层厚度为20cm，开挖标高为素混凝土垫层底标高以上30cm。每侧土方开挖宽度应比基础外墙宽1．0m，以提供CFG桩作业面。
2.7施工工艺
2.7.1工艺流程
测量放线→钻机就位→钻孔至设计标高→泵送混凝土充满钻杆芯→提升钻杆边泵送混凝土→成桩→钻机移位打下一根桩→清理桩间土→桩头处理→验桩、验槽→褥垫层施工及验收→CFG桩复合地基检测验收。
2.7.2测量放线
在挖好的基坑里按照桩位平面图实地测放桩位，不同部位桩间距分别为1400mm×1300mm，1350mm×l300mm，打入地下30cm并灌入白灰，插上钢筋，便于找桩，编写测量放线记录。
2.7.3定桩位
根据工程测量放线资料和桩位布置图首先确定建筑物的控制轴线，然后进行桩的定位，施放的桩位应明显、易找、不易被破坏。本工程采用直径6mm、长20cm的木条加白灰表示桩位点。
2.7.4桩机就位
桩机就位必须平整、稳固。待桩机就位后，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1％。
2.7.5钻孔
钻孔前用1：1水泥砂浆润滑砼泵送管及钻杆内壁。钻头对准桩位，成桩偏差控制在规范要求范围内，并保证钻架垂直度偏差在l％以内。根据施工图纸和地质资料，制定可行的进尺、速度，不断地观察各种变化，掌握好钻进深度，注意钻杆的倾斜度，若发生斜孔时应采取相应的措施进行处理，钻机下钻的速度及钻进过程中的地质情况应做好记录，发现异常立即上报。在钻至设计桩底标高后，经监理工程师和质检员复核无误后，可进行下步工序施工。
2.7.6泵送混凝土成桩
为确保混凝土的质量，本工程CFG桩采用C20商品混凝土混凝土，其塌落度控制在18cm～20cm之间，以确保混凝土具有良好的流动性。当成孔至设计标高后，开始泵送混凝土，当钻杆芯管充满混凝土后，方可开始提钻，严禁先提管后泵料，其钻具提升速度应达到相同时间内的泵送混凝土量略大于钻具提升量，一般宜控制在2m／min～3．5m／min，以防缩径。成桩过程应连续进行，应避免后台供料不足、停机待料现象。钻具提升距孔口0．5m时，停止泵送混凝土。利用管内存留混凝土灌满桩顶后，按上述步骤及要求进行下一根桩的施工。
2.7.7清桩间土、凿桩头和褥垫层铺设
CFG桩施工完毕2天后，人工将桩身保护桩头挖出；采用小型的专用挖掘机清运弃土，挖掘机进入处理范围后禁止在打桩工作面行走，挖掘机不得一次性开挖到设计标高，预留10cm由人工进行清槽；测出桩顶标高位置，在同一水平面按同一角度对称放置2个或4个钢钎，用大锤同时击打，将桩头截断；桩头截断后，用钢钎、手锤将桩顶从四周向中间修平至桩顶设计标高(桩顶标高容许偏差0～+20mm)；褥垫层材料选用碎石，粒径8～20mm，虚铺22cm后，然后用平板振动器压密至20cm，保证夯填度不大于0．9。
2.7.8 CFG桩复合地基检测
当本工程CFG桩施工完毕后，由具有检测资质的单位对每栋楼进行了复合地基静载荷试验检测和低应变桩身质量检测。根据规范要求，每栋楼由监理随机挑选了3根桩进行复合地基静载荷试验，试验结果表明，本工程CFG桩复合地基承载力满足设计要求。每栋楼低应变检测各抽查了10％，1号楼抽查了51根桩，I类桩48根，II类桩3根；2号楼抽查了74根桩，I类桩69根，II类桩5根；3号楼抽查了5l根桩，I类桩47根，II类桩4根。三栋楼均没有发现III类、Ⅳ类桩，桩身质量满足设计要求。
2.8施工中常见问题处理
2.8.1桩体裂缝
桩体裂缝一般发生在离桩顶1m左右的位置。主要原因是：在进行凿桩头处理时，用大锤横向锤击力量太大；桩间土机械开挖过程中碰撞桩体；桩体尚未达到一定强度，机械行走挤压使桩体裂缝；桩顶混凝土密实度不够也易产生裂缝。故凿桩头时用力不可过大，采用小型机械或人工开挖桩间土，在桩体尚未达到一定强度时尽量避免桩体附近的机械行走。当桩体出现裂缝时，采用灌注水泥浆或凿除接桩处理。
2.8.2缩径或断桩
拔管速度太快或是泵送混凝土不连续时，会产生缩径或断桩；提钻速率过低，会出现高压管路堵塞甚至管路崩开等故障，造成桩身混凝土质量缺陷，甚至产生断桩。因此，要控制拔管速度(1．2m／min～1．5m／min)，每拔管1．5m～2．0m，留振20s。当出现缩径或断桩时，可采取扩径方法，如复打法、翻插法或局部翻插法，也可以进行加桩处理。
2.8.3桩身混凝土离析
混凝土坍落度较大，在泵压作用下，骨料与砂浆分离，会造成泌水、离析；混凝土泵送不连续，在饱和砂土、饱和粉土层中停泵待料时易造成混合料离析。要控制好混凝土坍落度，保证混凝土浇筑连续。当因混凝土离析造成桩身质量缺陷时，采用复打、翻插等扩径方法处理。
3.结束语
CFG桩以其自身的优势，成为近年来高层建筑中应用较为普遍的地基处理技术之一。但是，由于施工技术水平的差异，场地地基土的变化等种种因素，在施工中也发生了不少的质量事故，因此，只有严格CFG桩材料质量要求，掌握它的工艺特点，针对施工过程中易出现的各种质量问题，采取相应的技术保证措施，才能确保CFG桩成桩质量。
【参考文献】
［１］王林华.CFG桩复合地基的探讨[J].治淮，2010（11）.
［２］丁泽培，闫忠明.CFG桩复合地基的质量控制要点及常见问题处理[J].中州建设，2011（13）.
浅谈CFG桩复合地基 篇4
1.1 作用机理
CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩,与桩间土和褥垫层一起构成复合地基。
1.2 适用范围
水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法适用于处理粘性土、粉质粘土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对基础形式而言,CFG桩既可适用于条形基础、独立基础,也可以用于筏基。若采用CFG桩复合地基和筏板基础,对跨度不太大的溶洞可不作任何处理,复合地基桩不必穿越溶洞,从而减免了相当复杂的溶洞处理工作。就土性而言,CFG桩处理填土、砂土和非饱和粘性土,有置换和挤密土的作用。
1.3 承载力提高幅度大
CFG桩桩长可以从几米到二十多米,并且可全桩长发挥桩的侧阻力,桩承担的荷载占总荷载的百分比可在55%以上,使得复合地基承载力提高幅度大并具有很大的可调性。当地基承载力较高,荷载又不大时,可将桩长设计得短一点;荷载大时桩长可设计得长一些。特别是天然地基承载力较低而设计要求的承载力较高,用柔性桩复合地基一般难以满足设计要求时,CFG桩复合地基则比较容易实现。就目前而言,CFG桩复合地基承载力可达450kPa以上,处理后可作为高层或超高层建筑地基,如北京华亭嘉园35层住宅楼等。
1.4 具有刚性桩性状
CFG桩居于柔性桩和刚性桩之间,也叫半刚性桩。具有刚性桩特点,可以全桩长发挥侧阻,桩落在好的土层上时,具有明显的端承作用。对于上部软下部硬的地质条件,碎石桩将荷载向深层传递非常困难,而CFG桩因为具有刚性桩的性状,向深层土传递荷载是其重要的工程特性。
1.5 桩体强度低
当桩体强度大于某一数值时,提高桩体混凝土标号对复合地基承载力意义不大。因此,CFG复合地基设计时,没有必要把桩体混凝土标号取得很高,一般取桩顶应力的3倍即可,目前桩体混凝土设计强度一般为C15。
1.6 复合地基变形小
对于上部和中部有软弱土层的地基,用CFG桩加固,桩端放在好的土层上,可以获得模量很高的复合地基,建筑物的沉降都不大。
2 CFG桩复合地基设计
2.1 复合地基承载力计算
2.1.1 复合地基承载力特征值
CFG桩复合地基承载力特征值应将现场复合地基载荷试验作为验收标准,在进行施工图设计时按下式估算:
式中,fspk——复合地基承载力特征值(kPa);
m——面积置换率;
Ap——桩的截面面积(m2);
Ra——单桩竖向承载力特征值(kN);
β——桩间土承载力折减系数,宜按地区经验取值,如无经验值则取0.75~0.95,天然地基承载力较高时取大值;
fsk——处理后桩间土承载力特征值(kPa),宜按当地经验取值,如无经验值则取天然地基承载力特征值。
2.1.2 单桩竖向承载力特征值
单桩竖向承载力特征值应采用单桩载荷试验作为验收标准,单桩竖向承载力特征值应取单桩竖向极限承载力的0.5倍,无试验值时按下式估算:
式中,i=Up1——桩的周长(m);
n——桩长范围内所划分的土层数;
qsi、qP——分别为桩周第i层土的侧阻力、桩端端阻力特征值(kPa),按GB 50007—2002《建筑地基基础设计规范》确定;
li——第i层土的厚度(m)。
单桩竖向承载力特征值应同时满足下式,即:
式中,fc——混凝土轴心抗压强度设计值。
当按地基各土层估算出的单桩竖向承载力特征值大于按桩身材料强度计算的承载力值时,应取其中的较小值。
2.1.3 桩距的确定
当依次确定荷载效应标准组合时基底的平均压力值Pk、桩身直径、单桩竖向承载力特征值Ra、处理后的桩间土承载力特征值fsk后,便可根据式(1)、(2)求得CFG桩的置换率,从而求得桩距。根据不同的布桩方式,桩距可分别按下列各式求得:
a.等边三角形
b.正方形
c.等边三角形
式中,D——桩身直径(m)。
2.2 褥垫层设计
褥垫层一般由水配砂石、粗砂、散石等散体材料组成,最大粒经≤30mm,厚度宜取150mm~300mm,当桩径或桩距较大时其厚度宜取高值。由于CFG桩属刚性桩,其褥垫层设计成为复合地基的一个重要内容。其作用如下:
(1)保证桩、土共同承担荷载,褥垫层的设置为CFG桩复合地基受力后提供了桩上、下刺入的条件,以保证桩间土始终参与工作;
(2)减少了基础底面的应力集中;
(3)通过改变褥垫层厚度可以调整桩土的竖向和水平荷载分担比例,确保桩体不发生水平折断。
褥垫层厚度过小则势必引起桩对基础产生明显的应力集中,需要考虑桩对基础的冲切,导致基础加厚。如果基础承受水平荷载,可能造成复合地基中桩发生水平断裂,桩间土承载力也不能充分发挥。反之,如褥垫层厚度过大,桩对基础产生的应力集中很小,则会造成浪费。因此,褥垫层厚度的设计应考虑技术上可靠,经济上合理。
2.3 沉降计算
地基处理后的变形计算应按GB 50007—2002《建筑地基基础设计规范》的有关规定执行。复合土层的分层与天然地基相同,复合土层的压缩模量与该层天然地基压缩模量之比ζ可按下式确定:ζ=fspk/fak。
对于沉降计算经验系数ψs,可根据当地沉降观测资料及经验确定,如无地区经验则按GB 50007—2002《建筑地基基础设计规范》第5.3.5条P0≤0.75fak沉降计算经验系数取值。如果对所有软土层均进行地基处理,则地基变形主要为复合土层的变形,可不必进行计算,一般按2cm左右考虑。
3 CFG桩施工工艺
常用的施工方法有振动沉管CFG桩施工工艺和长螺旋钻孔管内泵压混凝土施工工艺两种。振动沉管CFG桩施工工艺主要适用于粘性土、粉土、游泥质土、人工填土及松散沙土等地质条件,尤其适用于松散粉土、粉细砂的加固。具有施工操作简便、施工费用低、对桩间土的挤密效果显著等优点。但振动沉管CFG桩施工工艺的缺点也是很明显的。
(1)难以穿透厚的硬土层如砂层、卵石层等;
(2)振动及噪音污染严重;
(3)在临近已有建筑物施工时,振动对建筑物可能产生不良影响;
(4)在高灵敏度土中施工可导致桩间土强度降低;
(5)生产效率低。
鉴于振动沉管CFG桩施工工艺存在以上问题,近年来开发了长螺旋钻管内泵压CFG桩的施工工艺。该工艺具有以下优点:
(1)低噪音,无泥浆污染;
(2)成孔制桩时不产生振动,避免了新打桩对已打桩产生的不良影响;
(3)成孔穿透能力强,可穿透硬土层;
(4)施工效率高。
4 结语
随着我国社会经济发展,高层建筑的增多,人们对地基承载力及变形的使用要求也越来越高。广西属于岩溶发育地区,当浅层土的地基承载力较小时,采用复合地基设计是较为常用的方法,尤其是针对软土地基,采用地基加固处理更为适用。CFG桩复合地基具有施工速度快、工期短、质量易控制、造价低等优点,经济效益和社会效益显著。
参考文献
[1]GB50007—2002,建筑地基基础设计规范[S].
CFG桩复合地基 篇5
工程名称 填写单位工程名称。
天气情况 填写施工作业期间的天气情况。
旁站监理的部位或工序 填写某部位水泥粉煤灰碎石桩复合地基工程。开始/结束时间 填写旁站监理过程的开始时间和结束时间。施工情况 主要填写内容如下： 施工作业内容及施工方法或工艺。2 施工人员配备情况。3 施工机具设备配备情况。4 原材料选用、检验、保管情况。5 施工技术环境、作业环境、周边环境。6 旁站工作的主要工作量。7 试块的制作情况。
水泥粉煤灰碎石桩复合地基施工旁站质量控制要点： 水泥粉煤灰碎石桩的施工，应根据现场条件选用下列施工工艺：
1）长螺旋钻孔灌注成桩，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土。
2）长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩，适用于粘性土、粉土、砂土，以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地。
3）振动沉管灌注成桩，适用于粉土、粘性土及素填土地基。施工前应按设计要求进行室内配合比试验。长螺旋钻孔直径宜取350～600mm，混合料坍落度宜为160mm～200mm；振动沉管钻孔直径宜取350mm～370mm，混合料坍落度宜为30mm～50mm，振动沉管灌注成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm。
3、施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m，水泥粉煤灰碎石桩施工应符合下列要求：
1）成孔时宜先慢后快，并及时检查、纠正钻杆偏差。成桩过程应连续进行。2）长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料； 压灌应一次连续灌注完成，压灌成桩时，钻具底端出料口不得高于钻孔内桩料的液面。
3）沉管灌注成桩施工拔管速度应按匀速控制，拔管速度应控制在1.2m/min～1.5m/min左右，遇淤泥或淤泥质土层，拔管速度应适当放慢。沉管拔出地面确认成桩桩顶标高后，用粒状材料或湿粘性土封顶。
4）拔管应在钻杆芯管充满混合料后开始，严禁先拔管后泵料。桩施工垂直度偏差不应大于1%；桩位偏差：对满堂布桩基础，不应大于0.4倍桩径；对条形基础，不应大于0.25倍桩径，对单排布桩，不应大于60mm。褥垫层铺设宜采用静力压实法。基底桩间土含水量较小时，也可采用动力夯实法。夯填度不得大于0.9。冬季施工时，混合料入孔温度不得低于5℃，对桩头和桩间土应采取保温措施。7 施工质量检测应符合下列要求：
1）成桩过程应抽样做混合料试块，每台机械一天应做一组（3块）试块（边长为150mm的立方体），标准养护，测定其立方体抗压强度。
2）施工质量检验主要应检查施工记录、混合料坍落度、桩数、桩位偏差、褥垫层厚度、夯填度和桩体试块抗压强度等。旁站情况 主要填写内容如下： 检查施工人员配备是否满足施工要求。现场技术、安全等负责人员是否到位。2 检查施工机具设备配备是否满足施工要求，运转是否正常。3 检查原材料选用、检验、保管是否符合规范要求。检查施工方法或工艺是否与施工组织设计或施工方案一致。是否按设计要求进行了配比试验。检查施工技术环境、作业环境、周边环境对施工质量的影响情况。对原材料、桩径、桩位偏差、桩长、褥垫层夯实度等的检查结果（写出抽查数据）。
发现问题
如有不合格填写不合格内容，违反相关规范的应写明规范号及条款，未发现问题填写“无”。
处理意见
CFG桩复合地基 篇6
【关键词】CFG桩复合地基 施工 检测 处理
【中图分类号】TU4 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0258-01
1、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法适用于处理粘性土、粉土、沙土和已自重固结的素填土等地基。这也就决定了CFG复合地基在实际工程中被大量采用。CFG复合地基是由碎石或砾石、石屑等粗细骨料以及粉煤灰经水泥和水搅拌而成。通过成桩机械制成有一定强度与土体共同作用的复合地基。工程中普遍采用桩径350—600mm，桩距一般取桩径的3～5倍。桩顶与基础之间设置褥垫层。桩身、土体，褥垫层共同作用为建筑提供承载力。由于施工方便，造价较低，并且具有较高承载力，在工程中大量应用。
2、水泥粉煤灰碎石桩施工时普遍采用长螺旋钻孔灌注成桩，根据实验室配合比试验，安配合比配置混合料进行施工，施工混合料坍落度控制在160～200mm。施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高0.Sm。在清土和截桩的时候，尽量采用人工处理，防止桩身下部的断裂或是扰动桩间土。施工中做好相关的检查记录，包括对混合料的坍落度、桩位偏差、褥垫层厚度及试块抗压强度等。
3、水泥粉煤灰碎石桩地基竣工后进行相关的隐蔽工程验收，包括复合地基载荷试验，桩身强度试验以及低应变动力试验。
（1）复合地基静载试验，单桩承载力应满足设计要求，多采用静载试验，在单桩上施加重物，在沉降量满足要求的同时达到设计单桩承载力要求。如果在桩身强度满足要求的情况下发生桩身整体过大沉降或者承载力不满足要求，就需要及时通知业主方，并与地基勘察单位与设计单位提出解决方案，保证地基安全。
（2）桩身强度试验，主要通过同条件试块和标准养护试块检测强度，试验数量为总桩数的O.5%～1%，并且每个单体工程的试验数量不少于3点。每组试块不少于3块，标准抗压强度试件养护达到28d龄期后，检测抗压强度值达到设计混凝土设计值。
（3）桩身完整性，采用低应变动力试验检测。抽取数量不少于总桩数量的10%，使用低应变检测设备通过桩身连续波长判断桩体长度，当检测桩体长度远小于设计长度，说明桩体断裂并判断断裂位置，并采取相应补救措施。
由于施工方法和工人操作的方法失当导致出现断桩等现象，CFG桩断桩处理方法，对于发现断桩的部位，应当及时清除断桩的部位并采取相应措施保证桩孔周边土的扰动作用。对于桩身只有上部少部分断桩或者破损，可以采取人工挖除并清理，禁止使用大型机械等直接将破损段刨除。断桩位置如果较深则采用钻孔植筋方法用钢筋固定桩体本身，植筋拉拔力要大于桩身摩擦力，植筋固定好位置并焊接成吊点，然后采用三脚架等设备将断桩拔出地面。在断桩拔出后对残留桩孔进行适当的清理及保护，避免塌孔及土方陷落影响下部补桩的施工。清除破损桩身后，普遍采用桩孔扩孔的方法，采用人工扩大桩孔，扩孔直径要满足人工挖空的操作空间，并采用钢护筒等桩孔护壁，避免桩孔坍塌，工人清除孔中残土，可以采用高压水清等清洗排除，孔内污水采用水泵抽取干净。接下来可以进行下一步施工。
在接桩前，首先在孔中浇灌砼标号或高一级标号的砂浆最为结合层，砂浆的厚度控制在100mm左右。然后同标号混凝土泵送至桩孔，在灌注时，每灌注300mm厚混凝土时，用振动棒振捣密实，直至混凝土浇筑至设计顶标高，并适当高出设计顶标高，保证桩体完整性，并采用相应机械将护筒缓慢拉出，将高出设计标高的混凝土除掉。同时留置同条件试块，在试块龄期7天后进行材料强度检测，并安排测量人员对桩位进行复测，现场施工平面布置是否原位置对应，请具有专业资质的桩基检测单位进行桩体承载力及桩身完整性复测，保证全部桩体满足设计要求后进行下一步施工。
在上述的断桩处理过程中，只是针对浅层CFG断桩处理，如遇到断桩深度较深，则此方法并不适用，造成此类断桩原因较多，缩颈现象就是其中的一种。在施工中由于土层变化，含水量较高的土层由于震动会发生土层层间挤压滑移，是桩体局部挤压变形产生缩颈，以及有时混凝土由于搅拌过程或用料等原因造成混凝土和易性不良，导致桩体本身密度不均造成断桩。
如造成此类现象，多数会形成断桩深度较深，比较常用的施工方法就是采取加桩处理。由于CFG桩是一种复合地基的处理形式，需要桩体与土体共同协调完成地基承载力要求，单桩之间一般要留有3～5的桩间距离，桩间距离太近或太远都不能达到最合理的承载力要求，因此一般有局部断桩而又不好处理时可以考虑采用加桩方法，但是首先要桩基设计部门复核一下补桩位置以及补桩大小，并给出满足承载力要求的处理方案，这是就可以在原断桩位置进行加桩处理方式，但施工中要提搞警惕，防止周围桩体由于施工操作导致桩体断裂，其次要考虑到施工震动对周围桩体产生的影响，在施工过程中委托旁站监理全程监督施工，最好桩基设计人员也能到场，帮正补桩过程顺利完成。
浅谈CFG桩复合地基的应用 篇7
1 基本原理
CFG桩复合地基粘结强度桩是复合地基的代表,目前多用于高层和超高层建筑中。CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称(即cement flying-ash gravel pile)。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩,和桩间士、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接,无论桩端落在一般土层还是坚硬土层,均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大,在荷载作用下,桩顶应力比桩间士表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载。这样,由于桩的作用使复合地基承载力提高,变形减小,再加上CFG桩不配筋,桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料,大大降低了工程造价。
夯实水泥土桩是用人工或机械成孔,选用相对单一的土质材料,与水泥按一定配比,在孔外充分拌和均匀制成水泥土,分层向孔内回填并强力夯实,制成均匀的水泥土桩。桩、桩间土和褥垫层一起形成复合地基。夯实水泥土桩作为中等粘结强度桩,不仅适用于地下水位以上淤泥质土、素填土、粉土、粉质粘土等地基加固,对地下水位以下情况,在进行降水处理后,采取夯实水泥土桩进行地基加固,也是行之有效的一种方法。夯实水泥土桩通过两方面作用使地基强度提高,一是成桩夯实过程中挤密桩间土,使桩周土强度有一定程度提高,二是水泥土本身夯实成桩,且水泥与土混合后可产生离子交换等一系列物理化学反应,使桩体本身有较高强度,具水硬性。处理后的复合地基强度和抗变形能力有明显提高。
复合地基设计中,基础与桩和桩间土之间设置一定厚度散体粒状材料组成的褥垫层,是复合地基的一个核心技术。基础下是否设置褥垫层,对复合地基受力影响很大。若不设置褥垫层,复合地基承载特性与桩基础相似,桩间土承载能力难以发挥,不能成为复合地基。基础下设置褥垫层,桩间土载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降,即使桩端落在好土层上,也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上,使桩土共同承担荷载。
由基体(天然地基土体)和两种增强体三部分组成的人工地基,既能发挥CFG桩高承载力和良好的排水作用的特点,又因CFG桩的插入而使水泥土桩的侧限约束作用得到增强。同时,由于设置了夯实水泥土桩,地基土的变形能力可得到有效的改善,并同时提高了土体的抗剪强度,亦可使CFG桩避免产生刺入破坏的可能。
2 CFG桩复合地基的设计与施工
本工程设计主要参数为单桩竖向承载力标准值850kN,桩径420mm,桩长17m,桩端持力层为强风化岩,桩身混凝土强度等级C25;面积置换率4.26%,按正方形布置,桩间距为1.80m×1.80m。
2.1 施工准备资料和条件
(1)建筑场地和勘察报告。
(2)CFG桩图和设计说明。
(3)建筑场地的水准控制和点和建筑物位置控制坐标。
(4)具备三通一平。
2.2 塑料排水板的设计
在地基中设置塑料排水板的作用主要是增加排水途径,缩短排水距离,使素砼加快沉降发展。塑料排水板设计是将塑料排水板换算成当量直径的砂井,采用砂井理论和设计方法,塑料排水板打设在桩周围,由于淤泥层较深,所以塑料排水板要打穿透淤泥。
结度是计算塑料排水板设计中一个很重要的问题,因为知道各级荷载下不同时间的固结度就可以推算出地基强度增长和荷载的沉降量,从而可以进行各级荷载下的稳定系数,确定加载相应计划。
2.3 技术措施
(1)确定施工机具和配套设备。
(2)材料的规格技术要求及数量。
(3)试桩长孔数量不少于1%,以复核地质资料及设计工艺是否适宜,以便即时修订技术参数。
(4)按照施工图放好桩位。
(5)确定打桩顺序与桩距有关,软土中因桩距较大可采用间隔跳打法。
(6)复合基准线水准点,CFG桩的轴线定位点。(7)施工中作好桩进深情况表。
2.4 施工机具
螺旋钻机,砼泵车。
2.5 施工工艺
钻机就位→成孔→钻杆内灌注混凝土→提升钻杆→灌注孔底混凝土→边泵送边提升钻杆→成桩→钻机移位。
(1)钻机在钻到预定深度后空转30s。
(2)拔管速度放慢,拔管过程中不允许出现反插,不允许出现供料不及时现象,如果不可避免则在检测报告出来后根据报告视具体情况而定是否进行补桩。
(3)在拔出地面后应使桩顶标高宜高于地面50cm封顶,利用七自重应力对桩头进行保护。
(4)在施工过程中作好材料的试块的取样工作,进行28d后的抗压强度。
(5)待桩体达到一定强度后(一般为3～7d)进行施工的长桩检测,并根据检测报告作出响应的处理。
(6)桩头处理后进行褥垫层的饿铺设,其多余宽度不得小于垫层的厚度。
2.6 质量要求及成品保护
(1)质量要求:①桩长允许差≤1/2D。②桩径允许差≤2cm。③轴线允许差≤1%。④桩位允许偏差:轴线方向在1/3D。
(2)成品保护:①CFG桩成桩后待达到一定强度后(一般为3～7d)后进行桩头处理。②土方开挖时不可对桩顶以下的土体进行破坏,应尽量避免扰动桩间土。③剔除桩头时先找出桩顶的标高位置,用钢钎等工具沿桩心剔除多余桩头。在操作过程宜两个方向同时进行,不可用重锤或重物横击桩体,直到设计标高,并把桩顶找平。④如果在基槽开挖和剔除时造成桩断至桩顶设计标高以下时,应进行接桩,但在接桩过程中要保护好桩间土。
3 CFG桩复合地基试验与检测
3.1 复合地基试验
为检验CFG桩施工工艺及复合地基加固效果,取得设计和施工的技术数据,进行了三根单桩静荷载试验,参数与工程桩相同。单桩试验最大加载值分别为1700kN、1800kN、1900kN,加载程序和判定标准按规范要求。
3.2 复合地基承载力分析
单桩强度控制的承载力标准值,取各试验点最大荷载或极限荷载的一半,则3根单桩平均承载力标准值为893kN。根据公式推算,复合地基承载力标准值为510kPa>475kPa。
3.3 静载和动测检验
(1)静荷载试验。静压三根单桩复合地基和三根单桩试验结果表明:三根单桩复合地基静载试验和三根单桩静载试验的Q-s曲线、s-lg(t)曲线均未出现陡降迹象,表明单桩复合地基承载力满足设计要求。单桩静载试验在标准值为850kN时,沉降分别为2mm、3.6mm、3.6mm,说明单桩承载力仍有很大潜力。
(2)低应变动力试验。试验依据《基桩低应变动力检测规程》进行,检测桩数为总桩数20%。
3.4 检测结果
(1)CFG桩桩体强度满足C25的设计要求。
(2)浅部断裂桩2根,经开挖核实断裂在距桩顶0.5m左右处,断裂处混凝土对接吻合,分析为剔凿保护桩头混凝土不慎所致。经清理后复测,发现下部桩身质量基本均匀完整,属合格桩。
4 结语
CFG桩复合地基由于桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力,其受力和变形类似于素混凝土桩,具有地基承载力高、变形小、稳定快、施工简单易行、工程质量易保证等优点,经济效益和社会效益非常显著,具有广阔的发展前景。
摘要：随着建筑工程技术的不断创新,地基处理手段越来越多样化,复合地基由于充分利用桩间土和桩的特有优势和相对低廉的工程造价得到了越来越广泛的应用。本工程应用CFG桩和复合地基充分发挥了CFG桩的高承载力特性,并通过褥垫层的设置发挥桩间土的承载能力。
关键词：CFG桩,复合地基,施工措施,质量要求
参考文献
[1]JGJ 79-2002,建筑地基处理技术规范
CFG桩复合地基研究进展 篇8
随着我国工程建设的高速发展, CFG桩由于充分利用桩间土和桩共同作用的特有优势, 具有早期强度高、施工速度快、工程造价低等特点, 在目前的建筑行业中得到越来越广泛应用。CFG桩在水利工程的地基处理中得到了很好的应用, 并且通过相关的实验发现CFG桩是水利工程地基加固行之有效的方法。由于CFG桩和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。桩体的强度和模量比桩间土大, 在荷载作用下, 桩顶应力比桩间土表面应力大, 桩顶的垫层材料在受压的同时会挤向周围桩间土。CFG桩复合地基通过褥垫层和基础连接, 以保证在任意荷载下桩和桩间土始终参与工作, 起到加固湿软粘土、软土地基的作用。根据这个机理CFG桩逐渐出现在铁路路基和公路路基/高层建筑的施工处理之中。
1 CFG桩复合地基承载力计算及构造原理
从1987年开始, 管自立提出用桩来补偿天然地基的新构思, 利用天然地基承载力来减少桩基, 使桩基与天然地基达到互补效应, 称之为疏桩基础。疏桩基础不是简单的根据上部荷载来确定桩的数量, 而是以控制建筑物的沉降量来确定桩的补偿量。使之既要充分发挥单桩承载力作用, 达到控制沉降的目的, 又要最大限度地利用桩间土的天然承载力, 达到减少桩数的目的。
刚性桩复合地基的设计思想由中国建筑科学研究院黄熙龄院士首先提出, 中国建筑科学研究院地基基础研究所于1992年开发成功的CFG桩复合地基即最早的刚性桩复合地基。为了提高复合地基承载力、减小沉降, 将碎石桩中掺入水泥、粉煤灰和石屑, 于是形成了粘结强度较高的CFG (Cement Fly-ash Gravel) 桩。在荷载作用下, 桩身的压缩变形极小, 荷载通过桩周摩阻力和桩端阻力向深层传递, 因此承载力的提高幅度很大。为了保证桩土能共同作用, 在桩顶铺设一定的厚度的砂石褥垫层, 以利于桩顶向上刺入, 由桩体、桩间土和褥垫层一起构成CFG桩复合地基。
阎明礼[1]等探讨了CFG桩复合地基在水平荷载作用下的承载性状。吴春林[2]讨论了CFG桩复合地基承载力的简易计算方法。董必昌[3]等从CFG桩复合地基沉降变形模式出发, 推导出一种考虑桩一土-垫层相互作用的沉降计算方法以及桩土应力比公式, 并讨论了参数取值问题。张小敏[4]等利用可靠度理论对从国内收集到的CFG桩复合地基承载力试验数据进行了概率统计处理。借助无量纲计算模式, 计算不同载荷组合下CFG桩复合地基承载力的可靠度指标, 并分析了各随机变量对可靠度指标的影响程度。
褥垫层计算是刚性桩复合地基设计的重要内容, 阎明礼[5]研究了CFG桩复合地基中褥垫层技术。马骥、张东刚[6]等探讨了CFG桩在高层建筑地基处理中的深度修正问题。何结兵[7]等根据太沙基基本理论, 详细地讨论了CFG桩复合地基褥垫层作用机理, 并推导出CFG桩复合地基最佳桩间距、合理褥垫层厚度、桩土应力比、实际置换率的解析表达式。杨丽君[8]等探讨了褥垫层在CFG桩复合地基中的主要作用, 并进一步分析了垫层厚度和垫层材料对复合地基作用机理的影响。
2 实验研究
阎明礼[9]等根据室内模型及现场原位试验, 对CFG桩复合地基褥垫层的作用, 垂直荷载作用下桩、土荷载的分担, 复合地基变形性状进行了探讨。阐述了CFG桩复合地基设计思想, 并给出了相应的设计计算方法。化建新[10]等利用载荷试验研究了CFG桩桩顶的中粗砂、砾砂、碎石褥垫层的桩土应力比, 对褥垫层性质及厚度进行了讨论。并建议CFG桩的桩顶褥垫层采用10~20cm厚的碎石层为宜。张尚东[11]等结合实际地基处理工程, 通过现场试验, 对CFG桩复合地基的加固机理和在荷载作用下桩、土的受力特性进行了研究分析, 在此基础上提出了CFG桩复合地基承载力计算公式, 经工程实测验证, 计算值与实测值比较接近。韩云山[12]等进行了两组载荷板下不同厚度和材料垫层条件下的CFG桩复合地基垂直静载荷试验, 对桩土反力进行了测试。根据试验结果和复合地基桩土共同作用的特性, 研究了外荷载增加时不同厚度垫层条件下CFG桩复合地基桩土应力比、荷载分担比以及沉降的发展历程。认为垫层厚度和材料对CFG桩复合地基的承载力性状有很大影响, 两者之间有个匹配问题, 提出在CFG桩静载荷试时, 可以采用厚度为50~150的石屑+中粗砂、碎石+中粗砂或碎石+石屑垫层, 桩间土的承载力发挥系数为0.75~1.0。
3 数值分析
随着土工计算机技术的发展, 许多研究人员采用数值方法分析复合地基的作用机理。谢定义[13]采用有限元一无界元三维非线性分析程序对桩式复合地基进行了分析, 可用于各类桩式复合地基。杨涛[14]建议采用复合本构有限元计算复合地基沉降。张忠坤[15]采用有限元法对柔性单桩竖向加载、大面积荷载作用下复合地基及路堤荷载作用下复合地基进行了分析, 探讨了临界桩长问题, 得出了临界桩长不仅与桩土模量比有关, 而且也与荷载分布有关的结论。李宁[16]采用数值试验模型, 对不同种类的复合地基进行了全面系统的数值仿真, 探讨了单桩复合地基相互作用的机理、荷载传递的性状及附加应力的分布规律。邢仲星[17]采用平面三维三角形单元和邓肯一张模型对刚性桩复合地基和柔性桩复合地基进行了有限元分析。温晓贵对复合地基进行了三维线性的数值分析。Yamamoto (1997) 和Jung (1998) 也采用有限元对复合地基进行了数值分析。
4 人工智能
随着基于数据的机器学习技术的发展, 人工智能在工程领域得到了越来越广泛的应用, 在复合地基研究领域也有着日益增多的应用。刘勇健[18]等提出了基于人工神经网络 (ANN) 的水泥加固土力学性能指标计算的新方法, 并在此基础上预估水泥土搅拌桩体和复合地基的承载力。利用实测资料直接建模, 避免了传统方法计算过程中各种人为因素的干扰, 所建立的模型预测精度高、简便易行, 因而具有广泛的工程实用价值。郝小员[19]等对人工神经网络及BP (Back Propagation) 网络模型作了简要介绍, 并对水泥喷粉桩复合地基承载力及其影响因素的非线性关系进行了分析。提出利用地域己有水泥喷粉桩复合地基承载力及影响因素的资料, 建立人工神经网络模型进行承载力的设计计算。通过实例验证, 该模型可达到较理想的效果, 可以实现水泥喷粉桩复合地基承载力的合理设计计算, 为今后该类复合地基承载力的设计提供了可借鉴的方法。朱定华[20]等将复合地基静载荷试验确定承载力问题作为一个灰色系统, 根据灰色系统理论的GM (l, l) 及新陈代谢GM (1, 1) 预测模型, 提出了一种利用实测的前几级静载荷一沉降曲线预测其未来变化的方法, 为信息化静载荷试验提供了一个计算工具, 该方法的准确性是令人满意的。
5 结束语
CFG桩复合地基在武广高速铁路上得到广泛应用, 且有越来越大的趋势, 是目前地基处理中比较受到重视的研究课题。它以用材经济、加固效果良好而受到工程界的青睐。对CFG桩复合地基的进一步研究作以下几点展望:
(1) CFG桩复合地基的抗震性研究。结构抗震是近年来工程界涉及比较多的方面, 但是地基抗震一直未受到应有的重视。将地基、基础和上部结构综合考虑是当前防灾抗震的研究趋势。
(2) CFG桩复合地基的承载力和沉降的可靠性研究。在设计中采用概率理论为基础的极限状态设计方法, 能够使CFG桩复合地基设计理论提高到一个新的高度, 更好地描述其工作状态。
(3) 长短桩结合、多元复合地基的设计方法的进一步探讨及实践应用具有较高的社会、经济效益。
(4) 复合地基的承载力计算, 沉降计算理论还远远落后于实践, 值得进一步的理论研究和探讨, 也需要在实际中更进一步的总结。
摘要：介绍了国内CFG桩复合地基的研究进展, 具体包括承载力计算及构造原理的研究进展、工程实验、数值分析、人工智能等几个方面, 并通过这些方面的研究, 对下一步的研究工作进行展望, 预期其在结构抗震、沉降的可靠性、地基的设计、承载力及沉降量的计算等方面将得到进一步的发展。
CFG桩复合地基若干问题研究 篇9
唐山市东港龙城1号地住宅小区,位于唐山市开平区,总建筑面积约4万m2,6栋高层住宅(18层)均设一层地下室,另有会所等其他建筑。根据岩土工程勘察报告,场地地层主要为新近期人工填土和第四纪冲、洪积物。在勘探深度50 m范围内,除人工填土外,主要为第四纪沉积层的粉质黏土、粉土、砂质粉土、粉细砂及中粗砂等,在垂直方向上形成多次沉积韵律。住宅基底持力层为第②层粉土层,不满足基底压力240 kPa的设计要求。地质条件十分复杂,施工场地狭窄,通过技术经济对比,本人提出采用CFG桩复合地基提高场地地基承载力。
2 CFG桩复合地基工程特性
1)承载力提高幅度大、可调性强。
CFG桩桩长可以从几米到20多米,并且可全桩长发挥桩的侧阻力,桩承担的荷载占总荷载的百分比可在40%～75%之间变化,使得复合地基承载力提高幅度大并具有很大的可调性。当地基承载力较高荷载不大时,可将桩长设计得短一点;荷载大时桩长可设计得长一些。特别是天然地基承载力较低而设计要求的承载力较高,用柔性桩复合地基一般难以满足设计要求,CFG桩复合地基则比较容易实现。
2)适应范围广。
对基础形式而言,CFG桩既可适用于条形基础、独立基础,也可用于筏基和箱形基础。就土性而言,CFG桩可用于填土、饱和及非饱和黏性土,既可用于挤密效果好的土,又可用于挤密效果差的土。
3)刚性桩的性状明显。
对柔性桩,特别是散体桩,如碎石桩,它们主要是通过有限的桩长(6～10)d(d为桩的直径)传递垂直荷载。当桩长大于某一数值后,桩传递荷载的作用已显著减小。CFG桩像刚性桩一样,可全桩长发挥侧阻,桩落在好的土层上时,具有明显的端承作用。对于上部软下部硬的地质条件,碎石桩将荷载向深层传递非常困难。而CFG桩因为具有刚性桩的性状,向深层土传递荷载是其重要的工程特性。
4)桩体强度和承载力的关系。
当桩体强度大于某一数值时,提高桩体强度等级对复合地基承载力没有影响。因此复合地基设计时,不必把桩体强度等级取得很高,一般取桩顶应力的3倍即可。
5)复合地基变形小。
复合地基模量大、建筑物沉降量小是CFG桩复合地基的重要特点之一。大量工程实践表明,建筑物沉降量一般可控制在30 mm～50 mm。对于上部和中部有软弱土层的地基,用CFG桩加固,桩端放在下面好的土层上,可以获得模量很高的复合地基,建筑物的沉降都不大。
3 CFG桩复合地基设计中的几个问题
3.1 对褥垫层合理厚度的讨论
褥垫层技术是CFG桩复合地基的一个核心技术,复合地基的许多特性都与褥垫层有关。褥垫层的作用表现在以下4个方面:保证桩、土共同承担荷载;调整桩、土荷载分担比;减小基础地面的应力集中;调整桩、土水平荷载的分担。为了发挥以上几个方面的作用,必须合理确定褥垫层厚度。褥垫层厚度过小,桩对基础将产生很显著的应力集中,需要考虑桩对基础的冲切,这势必导致基础加厚。如果基础承受水平荷载作用,可能造成复合地基中桩发生断裂。另外桩间土承载力不能充分发挥,要达到设计要求的承载力,必然增加桩的数量或长度,造成经济上的浪费。褥垫层厚度大,桩对基础产生的应力集中很小,可以不考虑桩对基础的冲切作用,基础承受水平荷载的作用,不会发生桩的折断。褥垫层厚度大的另外一个好处是能充分发挥桩间土的承载力。若褥垫层厚度过大,会导致桩、土应力比等于或接近1。此时桩承担荷载太小,失去了意义。这样设计的复合地基承载力,不会比天然地基有较大提高。综合以上分析,结合大量的工程实践总结,及考虑技术上可靠、经济合理,褥垫层厚度取100 mm～300 mm为宜。
3.2 复合地基设计参数确定
CFG桩复合地基设计主要确定5个设计参数,分别为桩长、桩径、桩间距、桩体强度、褥垫层厚度。关于褥垫层厚度前面已专门讨论,一般取100 mm～300 mm为宜,当桩径和桩间距过大时,结合对土性的考虑,褥垫层厚度还可适当加大。
1)桩长。CFG桩复合地基要求桩端落在好的土层上,这是CFG桩复合地基设计的一个重要原则。因此,桩长是CFG桩复合地基设计时首先要确定的参数,它取决于建筑物对承载力和变形的要求、土质条件和设备能力等因素。设计时根据勘察报告,分析各土层,确定桩端持力层和桩长。2)桩径。CFG桩桩径的确定取决于所采用的成桩设备,一般设计桩径为350 mm～600 mm。3)桩间距。一般桩间距为3d～5d(d为桩的直径)。桩间距的大小取决于设计要求的复合地基承载力和变形、土性与施工机具。一般设计要求的承载力大时取小值,但必须考虑施工时相邻桩之间的影响进行综合确定。4)桩体强度。原则上,桩体配比按桩体强度控制。
4 CFG桩复合地基设计及施工工艺选择
4.1 CFG桩复合地基设计
唐山市东港龙城1号地住宅设计采用筏板基础,基底埋深约4 m。根据勘察报告,基底处为第②层粉土层,天然地基承载力标准值综合考虑取fka=120 kPa。根据土层情况及处理后承载力要求,首先确定桩端持力层放在第⑤层细砂层中,有效桩长13 m。试取桩间距1.5 m×1.5 m,桩径400 mm,则面积置换率为4.89%。根据JGJ 79-2002建筑地基处理技术规范,计算单桩竖向承载力标准值Rk=470 kN,桩体混凝土强度等级取C20,处理后复合地基承载力达到250 kPa,满足设计要求。沉降计算根据规范采用分层总和法,基底附加应力为180 kPa,计算得中心处最终沉降S=28.50 mm,角点最终沉降10.1 mm,沉降差1.2‰。最大沉降和差异沉降均满足设计要求。CFG桩复合地基褥垫层采用200 mm厚的碎石垫层。
4.2施工工艺的选择
常用的施工方法有振动沉管CFG桩施工工艺和长螺旋钻孔管内泵压混凝土施工工艺两种。振动沉管CFG桩施工工艺主要适用于黏性土、粉土、淤泥质土、人工填土及松散砂土等地质条件,尤其适用于松散粉土、粉细砂的加固,具有施工操作简便、施工费用低,对桩间土的挤密效果显著等优点。但振动沉管CFG桩施工工艺的缺点也是很明显的:1)难以穿透厚的硬土层如砂层、卵石层等;2)振动及噪声污染严重;3)在邻近已有建筑物施工时,振动对建筑物可能产生不良影响;4)在高灵敏度土中施工可导致桩间土强度降低;5)生产效率低。鉴于振动沉管CFG桩施工工艺存在以上问题,近年来开发了长螺旋钻管内泵压CFG桩的施工工艺。该工艺具有以下优点:低噪声,无泥浆污染;成孔制桩时不产生振动,避免了新打桩对已打桩产生的不良影响;成孔穿透能力强,可以穿透硬土层;施工效率高。根据场地地层条件和唐山地区的实际情况,本工程CFG桩施工采用长螺旋钻管内泵压CFG桩的施工工艺,成桩顺利、应用效果良好。
4.3地基处理检测结果
目前,该工程已圆满结束,通过专业检测部门的检测,地基承载力和沉降均满足设计要求。
5结语
本文结合唐山市东港龙城1号地住宅小区CFG桩复合地基处理工程实践经验,详细阐述了CFG桩复合地基的工程特性,并讨论了CFG桩复合地基设计中的若干问题。实践证明,CFG桩复合地基是一种非常经济、有效的地基处理方式,具有承载力提高幅度大,地基变形小等特点,并且具有较大的适用范围。
摘要：结合唐山市东港龙城1号地住宅小区地基处理工程,阐述了CFG桩复合地基工程特性,分析了CFG桩复合地基设计中的问题,探讨了CFG桩设计和施工工艺的选择,以推广CFG桩在工程中的应用。
关键词：CFG桩,地基承载力,复合地基,工程特性
参考文献
CFG桩复合地基检测的相关问题 篇10
实际应用中的CFG桩,也就是水泥粉煤灰碎石桩(CementFly-ash Gravelpile),CFG桩具有造价低、建筑物沉降量小的优点,但是在CFG桩复合地基的检测中,目前还存在一些问题,例如,对于CFG桩承载力检测数量、CFG桩质量评价以及桩长不足的问题,都亟待解决,以提升工程质量。本文对此做具体介绍。
2项目案例
某区24层住宅楼,总的建筑面积为10×104m2,地下建筑2层,给予箱形基础,埋深为-7.010m,建筑的基底标高-31.440m,其天然的地基承载力标准值达到160kPa,采用CFG桩复合地基进行加固处理。其CFG桩的单桩竖向承载力,设置其标准值是650kN;CFG桩径是400mm;CFG桩长规定为17.5m,并进行定长度控制;在CFG桩端的持力层,其为黏质粉土、砂质粉土地质条件;CFG桩身的混凝土强度为C20等级;建筑面积的置换率为0.052,并且将其可以按正方形布置,CFG桩间的距离为为1.55m×1.55m。CFG桩的单桩复合地基承载力为fspk≥320kPa特征值。并且在CFG桩复合地基施工中,采用400mm孔,C25商品混凝土灌注成桩。经钻机就位、成孔、钻杆内灌注混凝土、边泵送边提升钻杆、成桩、钻机移位后,为为检验CFG桩工艺性能及质量,进行复合地基检测。
3通常CFG桩复合地基检测中存在的问题
3.1复合地基承载力检测数量的问题
在CFG桩复合地基检测中,针对承载力检测数量,规定按总桩数0.5%～1%确定,同时,也可以根据工程实际情况进行确定[1],但在实际中,在承载力检测数量确定之中,对丙类的建筑地基检测中是合理的,或许对甲乙类建筑检测室,则该数量的标准就会在某种程度上存在一定的安全隐患,影响建筑结构安全。
3.2桩身浅部断裂的问题
对于CFG桩复合地基检测中,CFG桩施工完毕后,不得造成桩顶标高下桩身的断裂,也不应该去扰动桩间的土,应预留50cm距离用以人工清除[2],对于截桩需要用钢钎沿桩周向桩心剔除。但是在实际的施工中,多会因为监督不到位,或是缺乏经验,疏于管理,而导致截桩不当,使桩顶标高以下的内桩断裂。
3.3桩长不足工程问题
CFG桩复合地基检测之中,桩长不足的问题,影响CFG桩复合地基稳定性与使用安全。
4 CFG桩复合地基检测中应注意的几点
首先,在CFG桩复合地基检测中,对于其载荷试验中,需要注意褥垫铺设以及在荷载板安装中的问题,可以根据地基处理的规范,确保静载试验褥垫厚度为150mm,当褥垫太薄,导致桩顶应力集中,发生桩头压碎,导致复合地基的承载力较为低[3]。可以在检测中根据载荷试验曲线,有效确定CFG桩复合地基的承载力,对于CFG桩地基的处理规范进行检测[4]。其次,对于建筑中的CFG桩复合地基检测中,以卵石以及圆砾为主地基时,s/b可以取0.008对应的承载压力;而当为黏性土为主地基,s/b等于0.01对应压力,并使其作为复合地基的承载力特征值。故此,实际中当发现CFG桩复合地基承载力有问题是,会对分析CFG桩复合地基事故原因带来困难;然而在CFG桩静载试验时,若是发现CFG桩的承载力出现问题,可以根据低应变检测,判定桩身部位是否压坏[5]。控制静载试验加载量试验点选择中,应该复合地基平面上匀分布,随机选点,保证缺陷桩统计比例真实性,避免土性分布不均匀,会影响复合地基承载力。因此,可以采取强制性的条文规定,使CFG桩复合地基处理符合规范,并且在CFG桩复合地基竣工验收后,一定要保证CFG桩复合地基承载力的准确性与唯一性。
5改进CFG桩复合地基检测的措施
针对该项目的CFG桩复合地基检测中,为避免上述问题,应该采取改进措施,提升检测有效性,强化复合地基加固效果。
5.1复合地基试验
CFG桩复合地基检测试验中,为检验CFG桩复合地基施工的工艺,还有复合地基的加固效果,可以根据取得的设计、施工技术数据信息,进行静荷载试验。对于三桩复合地基的试验中,其最大的加载值达到6500kN,单桩试验中,最大加载值是1 700kN,并按规范要求进行加载程序,并进行判定。
5.2进行CFG桩复合地基承载力分析
复合地基的承载力分析中,CFG桩复合地基的单桩强度,需要控制承载力标准值,取试验点中的最大荷载以及极限荷载的一半,得出,3根CFG桩复合地基单桩的平均承载力标准值是683kN。然后,可以根据公式推算,得出CFG桩复合地基的承载力标准值大于400kPa。
5.3 CFG桩复合地基的静载检测
CFG桩复合地基静载试验之中,可以依据《基桩低应变动力检测规程》,进行低应变动力试验,CFG桩复合地基的试验点数量不应少于3个点,并且,当满足CFG桩复合地基极差值时,也不要超过平均值的30%,此时,可以取平均值作为CFG桩复合地基的承载力特征值。检测CFG桩复合地基桩数为总桩数的20%,可以根据低应变法动测理论,计算出桩身完整性,以及分析波速高低和桩身材料以及CFG桩复合地基的密实度,如,CFG桩复合地基中钢桩波速为C=5120m/s,高强混凝土管桩的波速为C=3500～4500m/s;然而,对于混凝土灌注的桩其波速是C=3 000～4200m/s。而本工程CFG桩复合地基中,其采用低应变法CFG桩复合地基检测后,其CFG桩中有278根CFG桩波速是高于4 800m/s的,还有92根CFG桩波速高于5500m/s,可见,此CFG桩检测结果为异常,需强化地基施工检验。实际CFG桩复合地基检测应用中,工程设计要求其CFG桩复合地基的承载力特征值达到300kPa,则在试验检测中就可以把设计最大加载量定到600kPa,若是静载试验中,CFG桩复合地基承载力特征值是298kPa,则是不满足建筑工程设计要求的。因此,在试验CFG桩复合地基方案设计中,CFG桩复合地基的最大加载量,不一定是刚好等于承载力特征值2倍,应该可以根据CFG桩复合地基桩身的强度等级大小,并进行适当加大。根据波速、测点下桩长、时间差等构成的原理公式,计算可以波速与桩长是成正比关系的,故此CFG桩复合地基低应变法检测中,进行采样分析后,还需要记录施工单位桩长。
5.4分析检测结果
CFG桩的桩体强度检测中,应该确保其可以满足C20设计要求。在检测中,桩身结构为一类桩,共有385根;CFG桩复合地基桩身结构中,其基本完整、CFG桩复合地基桩身局部轻微的离析,并且不影响CFG桩复合地基桩使用的二类桩为33根;CFG桩复合地基实际桩长为2.70m、3.00m、2.90m,比实际需求的桩长短,经计算得出,仅占合格桩长的67%～77%。如图1所示。
在实际CFG桩复合地基检测中,可以采用配重堆载静载荷的试验法,检验CFG桩单桩的复合地基承载力。本次共设置检测5点,并且根据最后的试验结果,可以知道,在CFG桩复合地基的最大加载量为pmax=640kPa时,5个CFG桩复合地基的检测点,其压板沉降量在8.65～15.66mm之间;当加载量是p=320kPa时,5点CFG桩复合地基的压板沉降量达到3.89～7.64mm范围,CFG桩复合地基的最大相对变形小于0.010。故此,可以判定其CFG桩复合地基的承载力特征值为fspk≥320kPa,从而可以满足实际CFG桩复合地基设计要求。
6结论
综上所述,在CFG桩复合地基检测中,在确定复合地基设计参数时,应该通过现场复合地基载荷试验,估算复合地基承载力特征值,并先做低应变检测,分析复合地基静载,根据桩身强度等级的大小,并能够适当的加大对复合地基静载试验的力度,以有效确保CFG桩复合地基的工艺技术可行性。
参考文献
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[3]齐宏伟,王印.CFG桩复合地基承载力计算方法分析[J].华北科技学院学报,2010,21(14):56-57.
[4]张明建.灰灰桩与CFG桩联合应用处理高层建筑地基[J].电力学报,2011,6(34):45-46.
CFG桩复合地基 篇11
关键词水泥搅拌桩;加固机理;施工工艺
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)062-0044-01
水泥搅拌桩足深层水泥搅拌法的成桩,在我国已有20余年的发展历程,尤其是在地下水位较高的粤西地区应用非常普遍。水泥搅拌桩采用专用的深层搅拌机,将预先制备好的水泥浆注入地基土中,并与地基土就地强制搅拌均匀形成水泥土,利用水泥的水化及其与土粒的化学反应获得强度而使地基得到加固,能有效减少沉降量,承受较大的加荷速率,提高抗侧向变形能力。水泥搅拌桩具有施工简单、成本低廉、进度快、无振动、无噪声、对周围建筑物无影响、加固效果好等优点。其最大的特点是其刚度与水泥掺量有关,与搅拌的均匀性也有很大的关系。按固化剂的种类和施工工艺分为喷粉法和喷浆法两种搅拌法。前者适用于含水量较高的地基,而后者则适用于含水量较低的地基。
1水泥搅拌桩复合地基的软基加固机理
软地基上修建公路,可能出现的问题大体可分为两大类,即沉降和破坏。不言而喻,破坏是必须防止的,但防止沉降却十分困难,因为沉降稳定往往需要很长的时间。对于浅薄淤泥层.通常有两种处理方法:
1)利用填土的自重把软土挤出。2)首先将整个地基的软土层挖除,而后填入优质材料,这样能减小沉降量,但经过换填以后的地基已经不是软地基了,不在本文的研究范围内。通常在软土地基处理施工中,需要同时考虑沉降和稳定两方面的要求。在水泥搅拌桩复合地基软基处理施工中,首先,将水泥拌和成水泥浆,水泥中各种钙质矿物成分先和水进行部分水解和水化反应,而后再和软土中的水继续进行水解和水化反应,生成钙质化合物,这是地基强度提高的主要因素。其次,黏土中的化合物表面带有各种离子,它们和水泥水化生成的钙离子进行当量吸附交换,从而提高了土体的强度。而软土本身具有胶凝性,它和水泥水化作用形成的凝胶粒子结合起来后形成与水泥土坚固连接的团粒结构,使水泥土的强度大大提高。当水泥水化作用生成的钙离子超出交换所用的数量时,这部分钙离子就与组成黏土的化合物反应,生成许多不溶于水的结晶化合物并逐渐硬化,同样大大的增强了水泥土的强度和水稳性。综上所述,欲使水泥土保持足够的强度就必须保证足够数量的水泥,并且要用机械充分拌和水泥和土,使水泥与土充分接触。
2水泥搅拌桩施工工艺
水泥搅拌桩施工工艺流程通常为:桩位放样—钻机就位—检验、调整钻机—正循环钻进至设计深度—打开高压注浆泵—反循环提钻并喷水泥浆—至工作基准面以0.3m—重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度—反循环提钻至地表—-成桩结束—施工下一根桩。
施工中首先移动搅拌机到指定桩位,对准桩位,校准桩管垂直度,并在桩管上画出控制桩长的刻度线。待桩机的冷却水循环正常后,启动搅拌机电机,放松卷扬机钢丝绳,使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉,下沉速度可由电机的电流监测表控制。工作电流不能大于额定值。如果下沉速度过慢,可通过输浆系统补给适量稀释浆液,以便下沉钻进。根据现场情况,按照试桩调整后的配合比拌制水泥浆,要求搅拌均匀,加筛过滤,配置的灰浆流动性好,不离析,便于泵送喷搅,早期强度高,龄期满足设计要求,现制现用,不宜停放过久,搅拌机要配有流量计,施工中严格控制灰浆用量。搅拌机下沉到设计标高后,开启灰浆泵,将水泥浆通过搅拌轴的输浆孔、喷孔压人地基中,并且边喷浆边旋转,座底喷浆30s后,按照确定的提升速度边喷浆边旋转边提升。当提升至距地面以下1m时,要慢速提升和旋转,即将出地面时,应停止提升,搅拌10s-20s,以保证桩头均匀密实。喷浆搅拌不得中断,若因故中断后恢复喷搅时应重复喷搅不得小于0.5m。注入清水开启灰浆泵,清洗管路中残留的水泥浆,并清洗粘附在搅拌头上的软土。清洗后将钻机移至下个桩位重复施工。
3水泥搅拌桩施工质量控制
1)确保原材料质量:对进场的水泥,按100t为一批(不足100t时也按一批计)的规定检查产品合格证和出厂检验报告,并取样进行试验,不合格的水泥禁止使用。2)确保桩身数量:严格按照设计图的没桩间距测量放样,施工过程保持场地清洁,加强施工现场管理,确保不漏打水泥搅拌桩。3)确保桩身长度:每一根桩在施工过程中必须有施工员现场监督、水泥搅拌桩必须打入下伏层深度不小于0.5m避免桩身因未进入持力层起不到加固软基的作用,桩底是否进入持力层以钻机电流急剧增大而钻进速度急剧减小,判断并记录好每根成桩的长度。4)确保桩身水泥用量:为确保桩体每M掺合量以及水泥用量达到设计要求,每台机械配备流量自动记录仪,同时现场配备水泥浆比重测定仪,以备监理工程师和项目部质检人员随時抽查检验水泥浆用量和水灰比是否满足设计要求。5)现场施工员带班员的监控:现场施工时,必须每时每刻有施工员,带班员现场监控并如实做好施工记录。
4施工与检测中应注意的事项
1)项目部在工程开工前应指派专门的人员负责水泥桩的施工,全过程监督水泥搅拌桩施工的全过程。现场所有施工机械都必须进行编号,现场负责人、钻机长、技术员以及水泥搅拌桩桩长、桩距等都必须制成标牌并悬挂在钻机比较醒目的位置,确保所有人员按岗就位,责任到人。2)机身调平是通过钻锤吊线来进行控制,检验钻杆是否垂直。根据规范,搅拌杆的垂直偏差以1%为最低控制标准,桩机与桩位的对中误差不得大于5cm。桩浇筑后7d之内不得开挖基坑,并禁止使用机械挖掘,桩头要小心整理,不得用重锤敲击,桩头应整平,并高出基底标高2cm～3cm。3)为保证水泥浆到达桩底,钻头钻到设计深度时,必需留一定的滞留时间,一般为2min—3min。当机具下沉搅拌中遇有土阻力较大,应增加搅拌机自重,然后启动加压装置加压,或边输入浆液边搅拌钻进。4)施工过程中必须随时检查水泥浆用量、桩长、复搅长度及施工中有无异常情况,记录其处理方法及措施。用计量容量配制浆液,必须重视对水灰比的控制。喷水泥浆或喷气时,当气压达到0.45MPa时,管路可能堵塞,此时应停止喷水泥浆,将钻头提出地面,切断空压机电源,停止送气,查明堵塞原因,予以排除。5)在制桩过程中一定要保证边喷水泥浆边提升,连续作业。如果空气温度大、浆体流动性差、喷气压力大、单位桩长喷浆量大,需开通灰罐进气阀,以便对料罐加压。如果出现断浆,要及时补浆,补喷的重叠长度应不小于0.5m。成桩过程中,因故停止,恢复供浆时应在断浆面上或下重复搭接0.5m喷浆施工。因故停机3h,拆卸管道清洗,若超过12h应采取补桩措施。6)水泥搅拌桩施工后需进行如下质量检验:浅部开挖桩头,深度为500mm,目测检查搅拌桩的均匀性,量测成桩直径,检查比例为10%;搅拌桩桩长误差不大于5cm,钻杆倾斜度不大于1.5%;成桩7d内应采用轻便触探仪(N10)检查桩的质量,触探点应在桩径方向1/4处,抽检比例为2%,对重要受力部位,要根据设计要求进行切割取样,制成标准试块进行抗压试验;成桩28d,抽芯取样进行现场桩身无侧限抗压强度试验,检查比例为5%,每一工点不得少于3根,要求搅拌桩上部、中部、下部各取至少1处,取芯钻孔,在取芯后用水泥砂浆回填灌注;地基竣工验收时,在成桩28d后采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验进行承载力的检验,检验数量不少于桩总数的1%。
5结束语
总之,水泥搅拌桩复合地基是一种较好的软基处理方法,但在施工过程中必须采取有针对性的质量控制措施,确保水泥搅拌桩处理软基的施工质量和处理效果,施工结束后还需检验路基,判断是否达到了预期的目的。
参考文献
[1]牛路,樊津军.高速公路软基处理技术浅析[J].科技信息,2009,19.
CFG桩复合地基的设计与施工 篇12
CFG桩是在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和后制成具有一定强度的桩体,其骨料仍为碎石,用掺入石屑来改善颗粒级配,掺入粉煤灰改善混合料的和易性,加入水泥使桩具有强度。CFG桩是一种低强度混合料桩,可充分利用桩间土的承载力,共同作用并可传递荷载到深层地基中去,具有较好的技术性能和经济效果。CFG桩可只在基础范围内布置,桩径宜取350 mm～600 mm,桩距应根据上部结构要求复合地基承载力、土性、施工工艺等确定,宜取3倍～5倍桩径。桩长应根据需挤密加固深度及桩端持力层而定,一般取6 m～12 m。桩顶与基础间应设置砂或砂石(粒径不大于20 mm)褥垫层,厚度取150 mm～300 mm,当桩径大或桩距大时褥垫层厚度宜取高值。基础下设置褥垫层,桩间土承载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降,即使桩端落在好土层上,也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上,使桩土共同承担荷载。
CFG桩复合地基承载力特征值,应通过现场复合地基载荷确定,初步设计时可按下式估算:
fspk=m×Ra/Ap+β(1-m)fsk (1)
其中,fspk为复合地基承载力特征值,kPa;m为面积置换率;Ra为单桩竖向承载力特征值,kN;Ap为桩的截面积,m2;β为桩间土承载力折减系数,宜按地区经验取值,如无经验时可取0.75～0.95,天然地基承载力较高时取最大值;fsk为处理后桩间土承载力特征值,kPa,宜按当地经验取值,如无经验时,可取天然地基承载力特征值。
单桩竖向承载力特征值Ra的取值,当无单桩载荷试验时,可按下式估算:
其中,Up为桩的周长,m;n为桩长范围内所划分的土层数;qsi,qp分别为桩周第i层土的侧阻力、桩端端阻力特征值,kPa,可按现行GB 50007-2002建筑地基基础设计规范有关规定确定;li为第i层土的厚度,m。
从以上地基处理规范公式9.2.5可看出,CFG桩有如下特点:改变桩长、桩径、桩距等设计参数,可使承载力在较大范围内调整。处理后的复合地基有较高的承载力,承载力提高幅度在100%～150%,对软土地基,提高幅度更大。
CFG桩还有沉降量小,变形稳定快的特点。如将桩端置于较硬的土层上,可较严格地控制地基沉降量(对于18层以内的高层建筑,沉降量可控制在10 mm～30 mm之间)。
CFG桩具有工艺性好,可适量掺用粉煤灰,桩体材料具有良好的流动性与和易性,灌注方便,易于控制施工质量。桩体节约水泥,且不含钢筋,降低工程费用。与预制桩相比,可节省投资30%～40%。
以上简要地叙述了CFG桩地基处理的设计及其特点,下面讨论水泥粉煤灰碎石桩的施工问题。
CFG桩施工,应根据现场条件选用下列施工工艺:
1)长螺杆钻孔灌注成桩,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;2)长螺杆钻孔、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;3)振动沉管灌注成桩,适用于黏性土、粉土及素填土地基。
以上施工方法中,长螺杆钻孔、管内泵压混合料成桩工艺是国内近年来使用比较广泛的一种新工艺,属非挤土成桩工艺,具有穿透能力强、低噪声、无振动、无泥浆污染、施工效率高、质量容易控制的特点。
CFG桩施工程序为:桩机就位→钻孔至设计深度→停钻→边提钻杆边泵送混合料→灌混合料至设计桩顶标高加500 mm→停灌。施工中桩顶标高应高出设计桩顶标高500 mm。原因:1)成桩时桩顶不可能正好与设计标高一致;2)桩顶一般由于混合料自重压力较小或由于浮浆的影响,靠桩顶一段桩体强度较差;3)已打桩尚未结硬时,施打新桩可能导致已打桩受振动挤压,混合料上涌使桩径缩小。增大混合料表面的高度即增加了自重压力,可提高抵抗周围土挤压的能力。
长螺杆钻孔、管内泵压混合料成桩施工时每立方米混合料粉煤灰掺量宜为70 kg～90 kg,坍落度应控制在160 mm～200 mm,这主要是考虑保证施工中混合料的顺利输送。坍落度太大,易产生泌水、离析,泵压作用下,骨料与砂浆分离,导致堵管。坍落度太小,混合料流动性差,也容易造成堵管。振动沉管灌注成桩若混合料坍落度过大,桩顶浮浆过多,桩体强度会降低。
冬期施工时,应采取措施避免混合料在初凝前遭到冻结,保证混合料入孔温度大于5 ℃,根据材料加热难易程度,一般优先加热水,其次是砂和石。混合料温度不宜过高,以免造成混合料假凝无法正常泵送施工。泵头管线也应采取保温措施。施工清除保护土层和桩头后,应立即对桩间土和桩头采用草帘等保温材料进行覆盖,防止桩间土冻胀而造成桩体拉断。
钻孔过程中,如钻杆端部遇到地基土中大石块等坚硬固体,钻不下去,且未至设计桩底时,应将该不完整桩灌注至设计桩顶,并在该桩位附近补桩,且补桩必须达到设计要求。
桩体经过7 d达到一定强度方可进行基槽开挖。施工中存在钻孔弃土。对弃土和保护土层清运时如采用机械、人工联合清运,应避免机械设备超挖,并应预留至少500 mm用人工清除,避免造成桩头断裂和扰动桩间土层。
桩顶及桩间土清理完成后,用切割机削切超灌桩头,检查桩的完整性,对有缺陷的Ⅰ,Ⅱ级桩,用比混合料强度高一级的混凝土补桩至设计桩顶。如有Ⅲ,Ⅳ级桩,应重新补桩。然后进行褥垫层施工。褥垫层材料多为粗砂、中砂或碎石,碎石粒径宜为8mm～20 mm,不宜选用卵石。当基础底面桩间土含水量较大时,应进行试验确定是否采用动力夯实法,避免桩间土承载力降低。对较干的砂石材料,虚铺后可适当洒水再行碾压或夯实。砂石垫层的夯填度(夯实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值)不得大于0.9。
施工中应对每根桩成桩时间、投料量、桩长、发生特殊情况等进行真实详细的记录。应检查混合料坍落度、桩数、桩位偏差、褥垫层厚度、夯填度和桩体试块抗压强度等。
CFG桩地基竣工验收时,承载力检验应采用复合地基载荷试验。试验所用载荷板的面积应与受检测桩所承担的处理面积相同。试验点选择应随机抽取。应在桩身强度满足试验荷载条件时,并宜在施工结束28 d后进行。试验数量宜为总桩数0.5%～1%,且每个单体工程的试验数量不应少于3点。应抽取不少于总桩数10%的桩进行低应变动力试验,检测桩身完整性。
摘要：从CFG桩的材料组成、布桩原则、直径及持力层的选择等多方面阐述了CFG桩的设计要点,并介绍了其具有易于操作、处理后复合地基承载力高、造价低等特点,提出CFG桩施工及验收的要求,以使该地基处理方法在工程实践中更广泛的应用。
关键词：CFG桩,长螺杆钻孔机,褥垫层,复合地基承载力特征值
参考文献
[1]GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].
[2]JGJ 79-2002,建筑地基处理技术规范[S].