CFG桩设计方案.docx
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CFG桩设计方案
***项目
人工挖孔桩复合地基处理设计方案
***设计院
2011年12月
***项目
人工挖孔桩复合地基处理设计与施工组织方案
工程编号：
法定代表人：
技术负责人：
审定：
审核：
设计：
中华人民共和国建设部工程勘察证书
证书等级：
综合类甲级
编号：
220106－kj
***设计院
2011年12月
目录
1工程概况-1-
2场地工程地质及水文地质特征-1-
3地基处理方案设计-2-
3.1设计依据-2-
3.2复合地基承载力设计-2-
3.3确定桩体强度及配合比-6-
3.4褥垫层-7-
4复合地基质量检测-7-
5施工组织设计-8-
5.1施工质量控制措施-8-
5.2施工工艺流程-8-
5.3施工进度计划-8-
5.4安全生产保证措施-9-
5.5人工挖孔桩应急措施-10-
附录
1.人工挖孔桩平面布置图
1工程概况
拟建的成功·红树林项目场地位于成都市金像寺（四川师范大学南校门附近），该工程主要由5栋公寓、1栋商业建筑及配套地下室组成。
本工程由***勘察，***设计。
根据设计要求，经地基处理后形成复合地基，要求复合地基承载力特征值fspk≥580kPa，压缩模量Esp≥39Mpa。
经与建设单位、地勘单位、设计单位及施工单位共同商议后，确定采用人工挖孔桩复合地基处理。
2场地工程地质及水文地质特征
⑴根据《岩土工程勘察报告》，地貌单元属成都平原泯江水系Ⅱ级阶地。
场地上开挖至基底标高后地层由上至下主要为:
第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）
①粘土：
褐黄色；含铁、锰质氧化物及其斑痕；硬塑，局部坚硬；湿；分布连续，厚度2.5~9.5m。
②粉质粘土：
褐黄色；含铁、锰质氧化物及其斑痕；可塑，局部硬塑；湿；局部地段缺失，分布于卵石层上部及部分钻孔的卵石层中，厚度0.5~4.5m。
部分钻孔该层底部混一定比例的卵石土。
③细砂：
黄灰色；系长石、石英、云母细片、岩屑及其它暗色矿物等颗粒组成；松散；湿～饱和；仅在局部钻孔呈透镜体状分布于卵石层上，厚度0.6~0.7m。
④中砂：
黄灰色；系长石、石英、云母细片、岩屑及其它暗色矿物等颗粒组成；松散；湿～饱和；呈透镜体状分布于卵石层中及卵石层底部，最大厚度4.1m。
⑤卵石：
灰黄、灰色。
卵石成分系岩浆岩及变质岩类岩石组成；多呈圆形～亚圆形；一般粒径3～8cm，部分粒径大于12cm；充填物以中砂为主，混少量粘性土及砾石，含量约15～45%。
以弱风化为主。
饱和。
根据卵石土层的密实程度、充填物含量等的差异，按《成都地区建筑地基基础设计规范》可将其划分为松散、稍密、中密和密实卵石四个亚层：
a、松散卵石：
充填物含量约35～45%。
钻进容易，N120平均击数为3.70击/dm。
b、稍密卵石：
充填物含量约25～35%。
钻进较容易，N120平均击数为5.50击/dm。
c、中密卵石：
充填物含量约20～25%。
钻进较困难，N120平均击数为7.74击/dm。
d、密实卵石：
充填物含量约15～20%。
钻进困难，N120平均击数为13.34击/dm。
白垩系灌口组泥岩（K2g）
强风化泥岩：
结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙很发育，岩体破碎，可用镐挖，干钻不易钻进。
全场地分布。
中风化泥岩：
紫红色，构造层理清晰。
结构完整，部分岩石被节理、裂隙分割，呈块状。
裂隙中充填少量风化物，局部可见溶蚀小孔。
锤击声脆，且不易击碎。
该层厚度大，本次勘察局部揭见未揭穿。
埋深9.2~14.5m。
⑵地下水水位及变化幅度
场地地下水为埋藏于第四系砂、卵石层中的孔隙水，微具承压。
大气降水和区域地下水为其主要补给源。
砂、卵石层为主要含水层，具较强渗透性，渗透系数可取22m/d。
受周边场地降水影响，场地地下水位埋藏较深，勘探结束后，测得孔隙水稳定水位埋深6.7~8.4m，相应标高为486.9~488.77m。
3地基处理方案设计
3.1设计依据
⑴《***项目岩土工程勘察报告》
⑵设计单位提供的《地下室基础平面图》及技术要求
⑶《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002
⑷《建筑地基基础施工质量验收规范》GB50202-2002
⑸《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002。
⑹《四川省建筑地基基础质量检测若干规定》（修订本川建发[2004]66号）
⑺《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000
⑻《现浇混凝土大直径管桩复合地基技术规程》JGJ/T213-2010
3.2复合地基承载力设计
3.2.1设计参数
⑴桩间土：
桩间土为粘性土、砂土层、卵石层及强风化泥岩，根据岩土工程勘察资料得：
1#、2#、3#桩间土承载力特征值
综合取值180kPa，压缩模量Es取16.5MPa；
4#、5#桩间土承载力
综合取值110kPa，压缩模量Es取9.0MPa；6#桩间土承载力
综合取值220kPa，压缩模量Es取18.0MPa；
⑵桩长：
桩端须进入中等风化泥岩层不小于1倍桩径1.2m。
⑶桩径：
桩径d=1200mm,其中桩芯径900mm，护壁厚度150mm。
⑷处理后的复合地基承载力特征值fspk≥580kPa，压缩模量Espk≥39.0Mpa，桩体采用C20混凝土。
3.2.2土的物理力学参数
地基土主要物理力学指标建议值表1
土名
天然
重度
rkN/m3
承载力
特征值
fak
kPa
压缩
模量
Es
MPa
变形
模量
E0
MPa
人工挖孔桩基础
极限侧阻力
标准值qsik（kPa）
人工挖孔桩基础
极限端阻力
标准值qsik（kPa）
素填土
18.0
100
4.0
粘土
19.5
220
7.0
60
粉质粘土
19.5
170
5.0
50
细砂
19.5
100
7.0
30
中砂
19.5
110
9.0
40
松散卵石
20.0
180
16.5
14.0
90
稍密卵石
21.0
330
23.5
22.0
110
2200
中密卵石
22.0
580
39.0
30.0
130
3800
密实卵石
23.0
900
54.0
40.0
150
5200
强风化泥岩
24.0
280
20.0
165
1600
中风化泥岩
24.0
750
3500
3.2.3计算公式
Ra=Up∑qsili+qpAp
fspk=m（Ra/Ap）+β（1-m）fsk
m=d2/de2,
fcu≥3Ra/Ap
Esp=（fspk/fsk）×Es
式中：
Ra：
单桩承载力特征值（KN）；
Up：
桩的周长（m）；
Ap：
桩截面面积（m2）；
qsi：
桩侧第i层土的侧阻力特征值（KPa）；
qp：
桩端土的端阻力特征值（KPa），取3200；
（此参数可采用深井载荷试验检测中等风化泥岩的桩端端阻力特征值qp。
）
li：
第i层土的厚度（m）；
fspk：
复合地基承载力特征值（KPa）；
fsk：
桩间土承载力特征值（KPa）；
m：
面积置换率；
β:
桩间土承载力折减系数，取0.75
d：
桩径（m），取d=1200mm；
de：
等效圆直径（m）；
fcu:
桩体混合料试块标准养护28d立方体抗压强度平均值；
Esp：
复合地基压缩模量；
Es：
天然地基压缩模量。
3.2.4设计计算
⑴1#、2#、3#楼设计计算
褥垫层厚度取0.30m,桩进入中等风化泥岩持力层1.2m。
选不利地段，以勘察孔27号孔为例。
以中等风化作桩端持力层，基础底标高为486.35m,桩顶标高为485.9m,裁桩后桩长为4.5m,桩周土为粘性土、砂土层、卵石层、泥岩层,桩端土为中等风化泥岩。
综合考虑取qs1=40Kpa，L=3.3m，取qs2=80Kpa，L=1.2m，桩径d=1.2m,桩间土承载力fsk=180Kpa,则单桩承载力特征值为：
Ra=3.14×1.2×（40×3.3+80×1.2）+3200×3.14×0.62
=859.1+3617.3=4476.3KN
fspk=m×[4476.3/（3.14×0.62）]+0.75×（1-m）×180≥580
反算计算得：
m≥11.63%
Esp=（fspk/fsk）×Es=（580/180）×16.5=53.17Mpa≥39Mpa
注：
复合地基压缩模量以载荷试验获取的变形模量换算为压缩模量为准。
人工挖孔桩按双排或单排布置,设计时根据基础尺寸的不同情况进行布桩,施工过程中可根据基础位置地层的变化情况作必要调整。
m=d2/de20.1163=1.22/de2de=3.51m
按正方形布桩确定桩距s：
de=1.13S，s=de/1.13=3.51/1.13=3.106m
取S=3.0m,故人工挖孔置换桩按3.0×3.0m进行布置。
基础布桩基本参数一览表表2
基础
基础宽度（m）
布桩形式
桩间距（m）
面积置换率（%）
长
宽
筏板基础
正方形
3.0
3.0
12.53
基础布桩方案详见布桩图（布桩间距根据基础尺寸作相应调整），按以上计参数布桩，经计算,复合地基承载力满足设计要求。
现场施工时特别注意积水坑处标高，防止砼浇筑过高，裁桩时破坏桩体质量。
⑵4#、5#楼设计计算
褥垫层厚度取0.30m,桩进入中等风化泥岩持力层1.2m。
选不利地段，以勘察孔39号孔为例。
以中等风化作桩端持力层，4#、5#基础底标高为486.60m、486.30m,桩顶标高为486.15m、485.85m,裁桩后桩长为4.0m,桩周土为砂土层、卵石层、泥岩层,桩端土为中等风化泥岩。
综合考虑取qs1=20Kpa，L=2.8m，取qs2=80Kpa，L=1.2m，桩径d=1.2m,桩间土承载力fsk=110Kpa,则单桩承载力特征值为：
Ra=3.14×1.2×（20×2.8+80×1.2）+3200×3.14×0.62
=572.74+3617.3=4190KN
fspk=m×[4190/（3.14×0.62）]+0.75×（1-m）×110≥580
反算计算得：
m≥13.7%
Esp=（fspk/fsk）×Es=（580/110）×9.0=47.45Mpa≥39Mpa
注：
复合地基压缩模量以载荷试验获取的变形模量换算为压缩模量为准。
人工挖孔桩按双排或单排布置,设计时根据基础尺寸的不同情况进行布桩,施工过程中可根据基础位置地层的变化情况作必要调整。
m=d2/de20.137=1.22/de2de=3.24m
按正方形布桩确定桩距s：
de=1.13S，s=de/1.13=3.24/1.13=2.867m
取S=2.8m,故人工挖孔置换桩按2.8×2.8m进行布置。
基础布桩基本参数一览表表2
基础
基础宽度（m）
布桩形式
桩间距（m）
面积置换率（%）
长
宽
筏板基础
正方形
2.8
2.8
14.39
基础布桩方案详见布桩图（布桩间距根据基础尺寸作相应调整），按以上计参数布桩，经计算,复合地基承载力满足设计要求。
现场施工时特别注意积水坑处标高，防止砼浇筑过高，裁桩时破坏桩体质量。
⑶6#楼设计计算
褥垫层厚度取0.30m,桩进入中等风化泥岩持力层1.2m。
选不利地段，以勘察孔54号孔为例。
以中等风化作桩端持力层，6#基础底标高为486.00m,桩顶标高为485.55m,裁桩后桩长为3.0m,桩周土主要为砂层或强泥岩层,桩端土为中等风化泥岩。
综合考虑取qs1=30Kpa，L=1.8m，取qs2=80Kpa，L=1.2m，桩径d=1.2m,桩间土承载力fsk=220Kpa,则单桩承载力特征值为：
Ra=3.14×1.2×（30×1.8+80×1.2）+3200×3.14×0.62
=565.2+3617.3=4182.5KN
fspk=m×[4182.5/（3.14×0.62）]+0.75×（1-m）×220≥580
反算计算得：
m≥11.74%
Esp=（fspk/fsk）×Es=（580/220）×18=52.7Mpa≥39Mpa
注：
复合地基压缩模量以载荷试验获取的变形模量换算为压缩模量为准。
人工挖孔桩按双排或单排布置,设计时根据基础尺寸的不同情况进行布桩,施工过程中可根据基础位置地层的变化情况作必要调整。
m=d2/de20.1174=1.22/de2de=3.5m
按正方形布桩确定桩距s：
de=1.13S，s=de/1.13=3.50/1.13=3.097m
取S=3.0m,故人工挖孔置换桩按3.0×3.0m进行布置。
基础布桩基本参数一览表表2
基础
基础宽度（m）
布桩形式
桩间距（m）
面积置换率（%）
长
宽
筏板基础
正方形
3.0
3.0
12.53
基础布桩方案详见布桩图（布桩间距根据基础尺寸作相应调整），按以上计参数布桩，经计算,复合地基承载力满足设计要求。
现场施工时特别注意积水坑处标高，防止砼浇筑过高，裁桩时破坏桩体质量。
3.3确定桩体强度及配合比
桩体试块抗压强度平均值应满足下式要求：
fcu≥3Ra/Ap
fcu:
桩体混合料试块标准养护28d立方体抗压强度平均值。
桩体材料以卵石为主,卵石粒径2～8cm,掺和一定量的砂、水泥等,其施工配制强度为C15砼。
3Ra/Ap=3×4419.76/（3.14×1.22）=11.729MPa
fcu=20≥11.729Mpa，C20施工混凝土强度满足要求。
3.4褥垫层
复合地基检测合格后：
⑴虚铺褥垫层厚度23cm夯实至20cm,铺设在基础面积（基础边线外扩30cm）内复合地基顶部，夯实,夯填度≤0.90。
⑵第一层夯实后，在其表面铺设一层构造钢筋，网筋采用φ6.5＠250*250钢筋绑扎而成。
⑶网筋铺设完成后，再虚铺褥垫层11cm夯实至10cm.夯填度≤0.90。
褥垫层作用是保证桩土共同承担荷载。
垫层材料为级配砂石,粒径一般1.0～3.0cm,最大不宜大于50㎝,砂石质量比为1：
2。
4复合地基质量检测
本工程主楼筏板要求处理后复合地基承载力特征值fspk不小于580kpa,人工挖孔置换桩主楼单桩承载力设计值为4119.76KN。
采用静载试验的检测方案存在很大困难，故本工程拟对复合地基设计计算所采用的以下参数进行检测，根据检测结果复核地基处理方案是否达到设计要求。
（1）采用深井载荷试验检测中等风化泥岩的桩端端阻力特征值qp，检测桩周地层侧阻力特征值qs；桩间土浅层平板载荷试验；（不小于3点）检测总数的0.5%。
（2）采用低应变法对桩身完整性进行检测，检测数量为总桩数的20%。
所有检测工作均须由具有相应资质的第三方单位承担。
（3）施工前应现场选取不少于3点进行试桩，进行施工工艺参数试验。
试桩的规格、长度应符合设计要求，应具有该场地的代表性，试验桩与工程桩的施工工艺条件应一致。
试验桩检测合格后，方可进行大面积施工。
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