四川某住宅楼水泥粉煤灰碎石桩复合地基处理工程施工组织设计CFG桩.docx
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四川某住宅楼水泥粉煤灰碎石桩复合地基处理工程施工组织设计CFG桩
水泥粉煤灰碎石桩（CFG）复合地基处理工程
设
计
及
施
工
组
织
方
案
XX省地质工程勘察院
二〇年月
瑞升香山红叶
水泥粉煤灰碎石桩（CFG）复合地基处理工程
方案编写：
审核：
审定：
总工：
院长：
XX省地质工程勘察院
二〇一〇年七月
目录
1、工程概况1
2、场地工程地质及水文地质条件2
2.1工程地质条件2
2.2水文地质条件3
3、CFG桩设计3
3.1设计依据3
3.2确定桩端持力层及桩长4
3.3确定桩径4
3.4估算复合地基承载力特征值4
3.5试算CFG桩复合地基的压缩模量（取5栋楼的最小值）10
3.6确定CFG桩桩体强度及配合比10
3.7褥垫层11
4、施工质量控制措施11
5、地基处理施工组织设计12
5.1施工人员组织12
5.2主要机械设备13
5.3CFG桩施工工艺流程13
5.4施工管理15
5.5施工进度计划15
5.6施工配合问题16
5.7施工安全生产保证措施16
6、复合地基质量检测17
7、竣工报告18
8、建议18
附件：
瑞升香山红叶（14#楼、15#楼、18#楼、19#楼、21#楼）CFG桩复合地基桩位平面布置图5页
1、工程概况
本工程位于成都市双流县牧马山燕阳路旁。
规划用地面积43492.90m2。
规划总建筑面积36083.37m2，拟建建筑由31栋1～3层别墅住宅楼、1栋综合楼（1#）及1栋售楼部（8#）组成，其中别墅住宅楼和售楼部无地下室，拟采用框架结构，独立基础，综合楼一层地下室，预计基底埋深-6.0m，拟采用框架结构，独立基础。
该工程由XX众恒建筑设计有限责任公司设计，中机工程勘察设计研究院勘察。
拟建物基础以下土层自上而下为人工填土（新近填土）、软塑～硬塑粘土，其中硬塑粘土以上土层均不能满足设计要求。
鉴于该场地地质情况，在基础范围内采用CFG桩进行地基处理。
设计要求加固后的复合地基承载力特征值fspk≥240kPa，压缩模量Espk≥6.5MPa。
且对基底下软弱土层厚度小于1.0m的采用C10毛石砼换填。
拟建物设计概况见下表。
拟建物设计概况表1
拟建物名称
±0.00标高（m）
基础
埋深
（m）
CFG桩设计基底埋深
（m）
CFG桩
设计
桩长
（m）
数量
（根）
进尺
（m）
14#楼
529.6
-3.1～-3.7
-3.2
6.2
19#楼
535.2
-3.2～-3.7
--3.7
-3.2
7.0
322
2254
15#楼
529.7
-1.8～-3.7
-3.2
7.3
150
1095
18#楼
529.7
-2.8～-3.7
-2.8
6.5
24
158
21#楼
531.5
-3.2～-3.7
-3.2
5.5
212
1160
合计
备注
1、CFG桩桩端持力层为硬塑粘土时进入持力层不小于1.0m，且保证CFG桩长不小于4.0m。
2、设计桩长均为平均桩长，包括桩顶保护桩长300mm。
3、CFG桩设计桩长根据地勘报告并结合基础埋深确定。
4、CFG桩和干冲碎石桩总进尺根据现场实际工作量为准。
2、场地工程地质及水文地质条件
2.1工程地质条件
根据中机工程勘察设计研究院对该场地进行岩土工程详细勘察提供的报告表明,拟建场地地貌单元属成都平原南部风化剥蚀浅丘台地。
场地周边为城际主干道，道路交错，交通十分便利。
拟建场地为浅丘，地形变化较大，本次勘察时测得勘探点孔口绝对高程为525.85～539.99m，相对高差达14.14m。
该场地区域地质构造稳定，无不良地质作用。
根据勘察报告本工程场地上覆第四系全新统人工填土（Q4ml），其下由第四系上更新统冰水堆积（Q3fgl）成因的粘性土及含粘性土卵石组成，下伏基岩为白垩系上统灌口组（K2g）紫红色泥岩。
各岩土层的野外特征描述如下：
（一）第四系全新统人工填土层
（Q4ml）
人工填土
：
褐黄、褐灰色，稍湿，其主要以耕植土为主，夹杂着大量植物根。
局部地段有淤泥，本层在整个场地表部分布，分布厚度0.5～5.0m。
（二）第四系上更新统冰水堆积粘性土及卵石层（Q3fgl）：
可塑粘土②1：
褐灰、褐黑、灰黄等色，可塑，含少量氧化铁、铁锰质，干强度及韧性较高，光泽反应较光滑，本层分布厚度0.6～3.3m。
硬塑粘土②2：
褐黄、褐黑等色，硬塑，含少量氧化铁、铁锰质，韧性中等，干强度中等，有光泽反应，摇震无反应。
裂隙较发育，裂隙面清晰，其间常充填软塑高岭土。
本层分布厚度1.0～6.7m。
含粘性土卵石②3：
灰、褐、褐黄色，湿，主要由卵石组成，充填物为粘性土，卵石含量55％～60%，强风化，以岩浆岩和变质岩为主，粒径一般20～50mm，最大大于80mm，接近于稍密，粘性土含量15%-20%。
分布不连续。
本层分布厚度0.6～3.0m。
（三）、白垩系上统灌口组泥岩层（K2g）
本场地基岩层面起伏较大，本工程勘察时强风化泥岩并未揭穿，因此本工程主要分析基岩层强风化泥岩的物理性质，现将其特征描述如下：
强风化泥岩③：
棕红、紫红色，泥质结构。
中厚～巨厚层构造。
岩石强风化为主，局部地段已呈土状。
本层裂隙稍发育，其间充填氧化铁薄膜。
岩层层理清楚，层面近于水平。
岩芯多呈短柱状～中柱状，岩体较完整，岩石质量指标RQD一般在70%-90%之间。
本次勘察揭露层面埋深在1.5～9.5m。
2.2水文地质条件
根据钻探揭露，场地地下水主要为赋存于上部素填土和粘性土层中的上层滞水，主要靠场地附近沟渠渗漏、大气降水等补给，各地段富水性差异较大，水量主要受裂隙发育程度及隙面充填特征等因素的控制。
总体上看，该类水水量不大，施工时易于排除。
勘察期间测得该类地下水水位为1.7～5.0m，相应水位标高为522.07～534.77m，水位变化较大，具各向异性。
。
场地内上层滞水和土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。
3、CFG桩设计
3.1设计依据
1、《瑞升香山红叶场地详细勘察阶段岩土工程勘察报告书》（中机工程勘察设计研究院）
2、《瑞升香山红叶础平面布置图》（XX众恒建筑设计有限责任公司）
3、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
4、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
5、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
6、《普通混凝土配合比设计规范》（JGJ55-2000）
7、《XX省建筑地基基础质量检测若干规定》（66号文）
8、设计技术要求：
处理后复合地基承载力特征值fspk≥220kPa。
3.2确定桩端持力层及桩长
根据场地岩土工程地质条件，选择硬塑状粘土
3为CFG桩端持力层，桩体进入持力层内不小于1.0m，桩端用大圆石夯击密实成扩大头,保证桩端持力层的承载力。
CFG桩桩顶考虑预留300mm的保护桩长，设计桩长不小于4.0m。
CFG桩设计桩长为4.0～6.0m，平均桩长约为4.57m。
3.3确定桩径
场地桩间土为经CFG桩加固后的人工填土，结合我院在XX省内上百个CFG桩地基处理设计和施工经验，考虑到成都地区的施工方法和施工机械，采用取土夯实法成孔，桩径取350mm。
3.4估算复合地基承载力特征值
（一）确定CFG桩桩间土承载力特征值fsk
鉴于该场地基底处土层主要为新近回填土，在基础范围内采用CFG桩进行地基处理。
预计加固后的桩间土承载力特征值可提高到100kPa。
桩长即加固深度为进入持力层不小于1.00m（以硬塑状粘土作桩端持力层）。
即采用加固后的填土作为CFG桩复合地基的桩间土fsk＝100kPa，ES=4.9MPa。
（二）估算CFG桩单桩承载力特征值Ra
fspk=m（Ra/Ap）+β（1-m）fsk
m=d2/de2
式中：
fspk：
复合地基承载力特征值（kPa）
Ra：
单桩竖向承载力标准值（kN）
Ap：
桩的截面积（m2），取350mm
fsk：
处理后桩间土承载力特征值（kPa），取100kPa
m：
面积置换率
β：
桩间土承载力折减系数，取0.75
Up：
桩的周长（m）
n：
桩长范围内所划分的土层数
qsi：
桩周第i层土的侧阻力特征值（kPa）
qp：
桩端端阻力特征值（kPa），取100kPa
li：
第i层土的厚度（m）
d：
桩径（m）
de：
等效圆直径（m）
14#楼基础埋深从-3.1m～-3.7m,但大部分基础埋深为-3.2m，因此，CFG设计时基础埋深按-3.2m考虑。
14#楼以最不利地段钻孔122#钻孔为例，实际桩长为5.18m,桩周土为加固后的人工填土
、可塑粘土
2、硬塑粘土
3。
其中人工填土厚2.28m，qsi=20kPa；可塑粘土厚0.90m，qsi=26kPa；硬塑粘土厚1.0m，qsi=33kPa；桩端土为硬塑粘土，qp=800kPa，桩径d=0.35m,则单桩承载力特征值为:
Ra=3.14×0.35×（2.28×20+0.9×26+2.0×33）+800×3.14×0.1752=189.03kN
15#楼基础埋深从-1.8m～-3.7m,但大部分基础埋深为-3.2m，因此，CFG设计时基础埋深按-3.2m考虑。
15#楼以最不利地段钻孔108号孔为例，实际桩长为7.30m，桩周土为回填土、人工填土
、可塑粘土
2、硬塑粘土
3。
其中回填土厚2.20m，人工填土厚1.0m，可塑粘土厚2.20m,硬塑粘土厚2.00m,桩径0.35m,则单桩承载力特征值为:
Ra=3.14×0.35×（2.20×0+1.10×20+2.20×26+2.0×33）+800×3.14×0.1752=236.50kN
回填土是指场地整平刚回填的土，固未完成自重固结，所以侧阻取0。
18#楼基础埋深从-2.8m～-3.7m,但基础埋深为-3.2m和-3.7m的，基础下软弱土层厚度小于1.0m，可以采用换填，因此，CFG设计时基础埋深按-2.8m考虑。
18#楼以最不利地段钻孔96号孔为例，实际桩长为6.50m，桩周土为回填土、人工填土
、可塑粘土
2、硬塑粘土
3。
其中回填土厚1.40m，人工填土厚1.80m，可塑粘土厚1.20m,硬塑粘土厚2.00m,桩径0.35m,则单桩承载力特征值为:
Ra=3.14×0.35×（1.40×0+1.80×20+1.20×26+2.0×33）+800×3.14×0.1752=223.32kN
回填土是指场地整平刚回填的土，固未完成自重固结，所以侧阻取0。
19#楼基础埋深为-3.2m和-3.7m,但大部分基础埋深为-3.2m，因此，CFG设计时基础埋深按-3.2m考虑。
19#楼以最不利地段钻孔92#钻孔为例，实际桩长为7.0m,桩周土为加固后的人工填土
、硬塑粘土
3。
其中人工填土厚5.0m，qsi=20kPa；硬塑粘土厚1.0m，qsi=33kPa；桩端土为硬塑粘土，qp=800kPa，桩径d=0.35m,则单桩承载力特征值为:
Ra=3.14×0.35×（5.0×20+1.0×33）+800×3.14×0.1752=202.00N
21#楼基础埋深为-3.2m和-3.7m,但大部分基础埋深为-3.2m，因此，CFG设计时基础埋深按-3.2m考虑，且根据地质资料，处理范围为1-1轴～2-3轴之间。
21#楼以最不利地段钻孔77#钻孔为例，实际桩长为5.0m,桩周土为加固后的人工填土
、可塑粘土
2、硬塑粘土
3。
其中人工填土厚1.7m，qsi=20kPa；可塑粘土厚0.60m，qsi=26kPa；硬塑粘土厚2.0m，qsi=33kPa；桩端土为硬塑粘土，qp=800kPa，桩径d=0.35m,则单桩承载力特征值为:
Ra=3.14×0.35×（1.7×20+0.6×26+2.0×33）+800×3.14×0.1752
=205.29kN
（三）计算CFG桩最小面积置换率
根据复合地基的承载力计算公式fspk=m（Ra/Ap）+β（1-m）fsk，得
14#楼最小面积置换率为：
15#楼最小面积置换率为：
18#楼最小面积置换率为：
19#楼最小面积置换率为：
21#楼最小面积置换率为：
（四）确定CFG桩桩距
根据面积置换率公式m=d2/de2，得
14#楼一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径为：
de＝
15#楼一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径为：
18#楼一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径为：
19#楼一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径为：
de＝
21#楼一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径为：
de＝
①14#楼CFG桩桩桩间距计算：
按等边三角形布置桩，桩间距为：
m取Ｓ＝1.10m
按正方形布置桩，桩间距为：
S≤de/1.13=1.04m取S=1.0m
②15#楼CFG桩桩桩间距计算：
按等边三角形布置桩，桩间距为：
m取S=1.20m
按正方形布置桩，桩间距为：
S≤de/1.13=1.16m取S=1.1m
③18#楼因只有DJ1717基础（共6个）进行CFG桩地基处理，因此，CFG桩按正方形布置，桩间距为：
S≤de/1.13=1.14m取S=1.1m
④19#楼CFG桩桩桩间距计算：
按等边三角形布置桩，桩间距为：
取Ｓ＝1.10m
按正方形布置桩，桩间距为：
S≤de/1.13=1.07m取S=1.0m
⑤21#楼CFG桩桩桩间距计算：
按等边三角形布置桩，桩间距为：
取Ｓ＝1.10m
按正方形布置桩，桩间距为：
S≤de/1.13=1.08m取S=1.0m
在基础范围内布桩，布桩时根据基础中心线布置或按基础中心线对称布置。
对独立基础，基础边缘到桩的中心距一般为一个桩径或基础边缘到桩的边缘最小距离不宜小于150mm，对条形基础不宜小于75mm。
施工过程中将根据场地地质条件变化情况作必要调整。
（五）估算CFG桩复合地基承载力特征值
14#楼m按最小面积置换率8.8％计算，
fspk=0.088×[189.03/（3.14×0.1752）]+0.80×（1-0.088）×100
=245.95kPa≥240kPa
15#楼m按最小面积置换率7.0％计算，
fspk=0.070×[236.50/（3.14×0.1752）]+0.80×（1-0.070）×100
=266.21kPa≥240kPa
18#楼m按最小面积置换率7.4％计算，
fspk=0.074×[223.32/（3.14×0.1752）]+0.80×（1-0.074）×100
=245.93kPa≥240kPa
19#楼m按最小面积置换率8.2％计算，
fspk=0.082×[202.00/（3.14×0.1752）]+0.80×（1-0.082）×100
=245.69kPa≥240kPa
21#楼m按最小面积置换率8.1％计算，
fspk=0.081×[205.29/（3.14×0.1752）]+0.80×（1-0.081）×100
=246.45kPa≥240kPa
经验算,满足建筑复合地基承载力设计要求。
则各幢楼CFG桩参数如下：
幢号
置换率
m
等效园直径
de（m）
正方形布桩
桩间距S（m）
等边三角形布桩
桩间距S（m）
14#
0.088
1.18
1.0
1.1
15#
0.07
1.32
1.1
1.2
18#
0.074
1.29
1.1
/
19#
0.082
1.22
1.0
1.1
21#
0.081
1.23
1.0
1.1
3.5试算CFG桩复合地基的压缩模量（取5栋楼的最小值）
Esp=ζEsa=2.44×3.0=7.32MPa
（式中ζ＝fspk/fsk＝243.89/100＝2.44）
式中：
Esp：
复合地基土层的压缩模量（MPa）
Esa：
桩间土层压缩模量,取3.0（MPa）
ζ：
模量提高系数
其最终复合地基压缩模量应以实际载荷试验为准。
3.6确定CFG桩桩体强度及配合比
（1）桩体试块抗压强度平均值（取5栋楼的最大值为246.45Kpa）：
fcu≥
故采用C10是适宜的。
注：
fcu为桩体混合料试块（边长150mm）标准养护28d抗压强度平均值。
（2）配合比设计
桩体材料以卵石为主（卵石粒径一般2～8cm,最大不超过10cm，骨料含泥量小于10％），掺和一定量的中粗砂、水泥、粉煤灰等，其施工配合比（参考《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000）为：
水:
水泥:
粉煤灰:
细砂:
卵石为0.5:
1:
0.22:
2.6:
6.31（C10）
[若当地缺乏粉煤灰供应，应适当增加水泥用量。
具体C10配合比根据配合比设计实验确定]
3.7褥垫层
人工开挖土方至褥垫层设计底标高（基底标高减去0.30m，其中褥垫层厚度0.20m，C10砼垫层厚度0.10m），裁桩，在基础面积（基础边线外扩300mm）复合地基顶部铺设褥垫层,夯实，保证桩土共同承担荷载。
褥垫层虚铺厚度由下式确定：
h＝ΔH/λ＝0.25/0.88＝0.28m（λ取0.88）
褥垫层材料采用级配中粗砂加70%左右的碎石（或卵石），碎石（或卵石）粒径不宜大于3cm，该项工作在CFG桩体施工完成后由土建单位完成。
4、施工质量控制措施
（1）严格按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002及《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002的质量、技术要求进行施工。
（2）CFG桩桩体须放置在硬塑粘土层上，进入持力层不小于1.0m，且保证桩长不小于4.0m。
对有软弱下卧层地段应保证软弱下卧层上持力层厚度不小于2.0m；若小于2.0m，桩体应穿过软弱层达到下部持力层内1.0m以上；若发生垮孔时应采用套管保护成孔。
（3）CFG桩桩体质量控制标准：
桩位偏差不超过桩径的0.25倍；垂直度偏差不超过1％；桩径允许偏差-20mm。
桩长根据地勘报告，桩端持力层为硬塑状粘土应进入持力层不小于1.0m；且保证桩长不小于4.0m。
现场进行抽样检查。
桩孔成形后在填料前应空桩重锤裸冲3～5次，以保证嵌入度，再用Φ15cm～20cm卵石重锤冲击垫底，将残留于孔底虚土全部挤密置换，同时使桩端形成一定的扩大头后，最后进行CFG桩材料填料。
为防止断桩产生，填料施工中如产生地层垮坍，应重新成孔，以保证施工中不产生断桩。
每次填料为一斗车,约0.08m3，每次填料高度不超过0.6m，每次填料夯锤击数5～8击，落距1.5～2.5m。
（5）每米投料量应不少于0.13m3；
（6）分段投料高度为50～60cm；
（7）应通过现场试验确定每次投料后的夯击次数；
（8）水泥须有材质说明证书；砂、卵石、粉煤灰（有时）应有试验报告；
（9）认真作好施工记录；
（10）每台班每天取样一组送试验室作CFG桩试块28d强度试验；
（11）清土和截桩时要妥善保护桩体，以保证桩体不受破坏和桩间土不扰动；
（12）对建筑物测量控制桩、轴线应专门保护；
（13）施工中如果发现局部上层滞水要采取相应的排水措施。
（14）褥垫层需经静力压实或动力压实法（桩间土含水量较小时）压实；
（15）施工全过程由专业技术人员负责质量自检。
5、地基处理施工组织设计
5.1施工人员组织
（1）项目部人员组成
成立项目经理部，具体人员安排如下：
序号
职务
人数（人）
1
项目经理
1
2
技术总负责
1
3
现场技术员
1
4
工长
1
5
质检员
1
6
安全员
1
7
材料员
1
8
测量员
1
9
资料员
1
（2）施工劳动力使用计划
序号
工种
人数
1
钻工
20
2
搅拌机操作工
5
3
焊工（电工）
2
4
普工
5
5.2主要机械设备
序号
设备名称
数量
单位
1
CK-15A型振冲夯实碎石桩机
5～8
台
2
砼搅拌机JZC350
1
台
3
水准仪（S3）、经纬仪（T2）
2
台
4
电焊机
2
台
5
平板振捣器或打夯机
1
台
6
辅助工具（如手推车等）
若干
此外，业主应配合提供200kw的电源和φ40的水源，并接至施工现场。
5.3CFG桩施工工艺流程
施工流程：
每个独立基础基槽开挖完成后→②成孔至桩设计深度（根据地勘报告及现场情况确定,并现场验收）→③采用Φ15cm-20cm卵石夯底→④单次填料C10砼并用重锤夯实→⑤循环单次填料、夯实直至开挖面→⑥复合地基检测→⑦人工捡底→⑧铺设并压实褥垫层→⑨基础施工。
CFG桩复合地基的具体施工工艺流程详见下图。
CFG桩复合地基施工工艺流程图
5.4施工管理
本工程由总工程师作技术指导，工程负责人、主任工程师进行技术把关，
由项目经理及各岗位人员进行现场管理。
工程开工前落实各级人员岗位责任，对各施工班组负责人作好交底，由各岗位人员随时掌握施工质量、进度，由项目经理不定期抽查执行情况。
5.5施工进度计划
本工程计划有效工期为30天（不包括检测时间），具体施工进度如下：
施工进度计划表表5.5
序
号
项目
每施工段施工进度（天数）
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
35
40
1
施工准备
2
测量放桩
3
CFG桩施工
4
桩砼养护
5
静载检测
6
基础验收
7
褥垫层铺设
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