CFG地基处理设计.docx
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CFG地基处理设计
泰安市灌庄旧村改造（中悦城）项目
地基处理设计方案
山东正元建设工程有限责任公司
2014年06月25日
泰安市灌庄旧村改造（中悦城）项目
地基处理设计方案
工程编号：
2014SJ咨008
编写单位：
山东正元建设工程有限责任公司
设计人：
审核人：
审定人：
总工程师：
总经理：
山东正元建设工程有限责任公司
2014年06月25日
1工程概况
2场地岩土工程条件
2.1地形、地貌及地下水
2.2地层结构及岩土物理力学性质
3地基处理方案
3.1方案设计依据
3.2复合地基设计参数
3.3溶洞处理
3.4施工技术要求
3.5质量检测与验收
附件：
1#楼CFG桩桩位平面布置图
1#楼溶洞分布图
1工程概况
泰安市灌庄旧村改造（中悦城）项目场地位于市区南郊，泮河大街（南外环）以北，青年路南端以东，南关大街南端以西，交通便利。
拟建1＃住宅楼长57.90m，宽14.40m，高27+2层。
本工程相对标高±0.000相当于绝对标高131.600m，本工程采用筏板基础，筏板底标高为-7.850m，基底平均荷载460kPa。
根据施工现状及建设方提供的有关资料，拟建场区承载力不足，故不宜作为基础持力层，应对其进行地基加固处理，要求经处理后的复合地基承载力特征值达到460kPa。
2场地岩土工程条件
2.1地形、地貌及地下水
拟建住宅小区地形平坦，地貌单元属于山前冲洪积。
该场地地下水类型主要为第四系孔隙潜水及岩溶水。
地下水位埋深较浅，现场地地下水位埋深在6.05～7.40m。
在长期浸水条件下，孔隙潜水及岩溶水均对混凝土结构均具微腐蚀性、对钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性；在干湿交替条件下，地下孔隙水及岩溶水均对混凝土结构具微腐蚀性、均对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。
地基土对混凝土结构及其中的钢筋均具微腐蚀性
2.2地层结构及岩土物理力学性质
根据山东正元建设工程有限责任公司提交的《泰安市灌庄旧村改造（中悦城）项目岩土工程勘察报告》并结合场地实际情况拟建场地主要地层条件如下：
第1层杂填土（Q4ml）
杂色，松散，稍湿。
土质不均匀，主要由混凝土块、砖块、碎石及少量粘性土等组成，堆积年限约2年。
该层施工时挖除。
第2层粉质粘土（Q4al+pl）
黄褐色，硬塑，局部可塑。
土质不均匀，见铁锰质氧化物，局部含少量砂粒。
切面稍有光泽反应，干强度中等，韧性中等。
该层施工时挖除。
第3层粉细砂（Q4al+pl）
黄褐色，稍密，局部中密，湿～饱和。
矿物成分主要为石英、长石。
砂质不纯，局部粘粒含量较高，下部含中粗砂颗粒。
该层分布普遍，揭露层厚0.50～2.40m。
第4层含砂粉质粘土（风化卵石）（Q4al+pl）
黄褐夹灰色，硬塑，局部可塑。
土质不均匀，含约25～50%的中粗砂颗粒，局部砂粒集中。
切面稍有光泽反应，干强度中等，韧性中等。
该层分布普遍，厚度不均，揭露厚度4.30～9.70m。
第5层全风化泥岩（∈）
灰绿夹黄色，局部棕红色，原岩结构、构造已完全风化破坏，矿物成分完全风化蚀变。
岩芯呈粘性土状。
该层分布普遍，厚度较大，揭露厚度5.40～10.2m。
第6层强风化泥岩（∈）
灰绿夹黄色，原岩结构、构造已大部分风化破坏，矿物成分显著蚀变，但尚可辨认。
裂隙发育，风化程度不均匀，岩芯呈粘性土夹碎块状。
该层分布普遍，厚度较大，揭露厚度2.10～11.20m。
第7-1层岩溶发育带（∈）
该带位于7层石灰岩的上部，厚度一般小于3m，风化程度极不均匀，一般呈强风化～中风化状，岩芯破碎，多呈碎块状、薄饼状。
因岩芯破碎，岩溶裂隙发育，多见溶孔、溶洞，溶洞洞高多在0.50～3.00m，最大可达14.00m（最大空洞7.90m）。
多为全充填、半充填溶洞，充填物多为粘性土，一般呈软塑状，少量呈流塑、可塑状，另见少量空洞。
一般在钻探施工过程中静压法进尺较快，局部发生轻微掉钻现象。
岩芯采取率较低，一般不足50％。
本次勘察过程中，XG-1#楼溶洞（土洞）情况见下表：
表1XG-1#楼溶洞（土洞）情况
楼号
孔号
埋深（m）
厚度（m）
充填情况
充填物性质
XG-1#楼
Z25
25.50～26.10
0.60
半充填
流塑～软塑状粘性土，夹少量全～强风化泥岩，局部轻微掉钻
B35
34.30～43.30
9.00
全充填
软塑状粘性土，夹少量全～强风化泥岩
合计
9.60
--
--
3地基处理方案
3.1方案设计依据
1、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202－2002）；：
2、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－2012）；
3、《建筑桩基技术规范》（JGJ94－2008）；
4、《泰安市灌庄旧村改造（中悦城）项目岩土工程勘察报告》（山东正元建设工程有限责任公司2014.05.18）。
3.2复合地基设计参数
根据勘察资料有关各层地基土的物理力学性质指标，按照《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）有关规定，设计参数如下表：
表2设计参数表
地层名称
厚度（m）
桩的侧阻力特征值qsk（kPa）
桩的端阻力特征值qpk（kPa）
地基土承载力特征值fak（kPa）
4含砂粉质粘土
7.4
35
210
5全-强风化泥岩
7.6
40
500
注：
考虑到3层粉细砂厚度较薄，施工时将其挖除采用中粗砂换填即可，其承载力建议与4层含砂粉质粘土一致。
各层设计参数如下：
（1）桩长l
复合地基加固处理深度至良好的土层上，根据该工程对承载力的要求及场地土质条件，确定以第5层全-强风化泥岩作为桩端持力层。
设计桩顶标高123.28m，桩底标高108.28m，设计桩长15.00m。
（2）桩径d
本工程根据现场岩土工程条件，采用长螺旋钻机或XY-1型钻机干钻回转钻进成孔，然后浇注碎石混凝土，确定桩径d为600mm。
（3）单桩竖向承载力特征值Ra
式中Ra—单桩竖向承载力特征值（kN）；
up—桩的周长（m）；
qsi—桩周第i层土的侧阻力特征值（kPa）；
ap—桩端阻力发挥系数，本工程取ap=1.0；
qp—桩端阻力特征值（kPa）；
li—桩长范围内第i层土的厚度（m）；
Ap—桩的截面积（m2）。
综合计算求得单桩承载力特征值Ra=1200kN；
考虑到桩土协同作用时，桩体的受力与桩间土密不可分，根据桩间土反算，单桩承载力不小于1036kN。
（4）面积置换率m
式中fspk—复合地基承载力特征值（kPa），本工程取fspk=460kPa；
λ—单桩承载力发挥系数，本工程取λ=1.0；
m—面积置换率；
β—桩间土承载力折减系数，本工程取β=0.9；
fsk—桩间土承载力特征值（kPa），本工程取fsk=210kPa。
经计算，m≥0.06679
当采用正方形布桩时，取桩间距s=1.90m，则m=0.078。
经计算：
复合地基承载力特征值fspk=505.00（kPa）
（5）复合地基变形计算
按照《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）5.3.5条,其最终变形量可按下式计算：
③
式中：
s—地基最终变形量（mm）；
ψs—沉降计算经验系数；
P0—对应于荷载效应准永久组合时的基础地面处的附加压力（kPa）；
Esi—基础底面下第i层复合土的压缩模量（MPa）；
zi,zi-1—基础底面至第i层土、第i-1层的距离（m）；
—基础底面计算点至第i层土、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数。
地基处理后各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的ζ倍，ζ值可按下式计算：
ζ=fspk/fak④
式中fspk—复合地基承载力特征值（kPa），取460kPa；
fak—基础底面以下天然地基承载力特征值（kPa）取210kPa；
经计算,ζ为2.19。
表3各岩土层天然地基压缩模量值ES表
地层
压缩模量
3层
4层
5层
6层
7-2层
重度r（kN/m3）
19.0
19.4
18.4
19.8
18.0
压缩模量建议值Es（MPa）
15.0
7.40
7.92
19.0
3.79
复合地基压缩模量（MPa）
32.8
16.2
17.3
41.6
8.3
表4经计算所得各孔的沉降数据见下表
建筑物名称
孔号
沉降（mm）
倾斜
XG-1#楼
B30
13.16
0.0011
B32
12.63
B33
10.17
B35
21.00
（6）褥垫层
根据该工程实际情况，结合建筑物荷载和基底土质情况，本工程建议采用级配碎石作为褥垫层材料，褥垫层厚度取300mm。
3.3土洞处理
据表1，XG-1#楼基础范围内共有2处土洞，本设计在复合地基施工前，对土洞进行旋喷桩采用三重管喷射管进行喷射注浆，钻机就位后必须做垂直度校正，钻杆垂直对准钻孔中心位置。
采用水压力30～35MPa，喷射量60～70L/min，气压0.4～0.55MPa，泥浆泵泵压1.8～2.0MPa，水灰比0.9～1.0，水泥掺入量不少于680kg/m，旋转速度5～10rpm，提升速度5～10cm/min。
对桩端以下空孔段应采用水泥浆液（水灰比0.9～1.0）回填。
土洞处理情况见表5。
表5旋喷加固处理XG-1#楼土洞
区号
孔号
埋深（m）
厚度（m）
处理面积（m2）
注浆孔数量（个）
Ⅰ
Z25
25.50～26.10
0.60
54.04
16
Ⅱ
B35
34.30～43.30
9.00
58.42
16
合计
9.60
112.46
32
建议在XG-1#楼整个楼座范围内，以7.2m为间距进行施工勘察，以探明场区内的软弱地层和土洞的具体位置。
若发现土洞后，在发现土洞位置钻孔处周边1排桩位处进行施钻，以查明土洞具体位置，并进行旋喷加固处理。
3.4施工技术要求
（1）在正式施工前，应在有代表性的场地上进行复合地基静载荷试验和单桩静载荷试验。
（2）施工前，应按设计要求进行室内配合比试验，施工时按配合比配制混合料。
试件强度应不低于15.0MPa。
（3）桩孔采用长螺旋钻机或XY-1型钻机进行干钻回转钻进成孔。
（4）施工流程可采用以下步骤：
先成孔，如有土洞，则应进行旋喷施工，施工完毕后对桩端下空孔段进行补浆。
CFG施工时灌注的碎石混凝土中碎石粒径约为5～10mm，填料时应高出设计桩顶标高1.00m，灌注水泥浆至桩顶标高应高出设计桩顶标高，并进行多次补浆，以确保桩顶标高高出设计桩顶标高不少于0.50m。
（5）成桩过程中，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28d，测定立方体抗压强度。
（6）清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。
（7）褥垫层铺设宜采用静力压实法；也可采用动力夯实法，夯填度不得大于0.90，采用动力夯实法时，桩间土含水量不宜高。
（8）施工垂直度偏差不大于1%；桩长偏差不大于100mm；桩位偏差不大于200mm。
（9）建议第3层粉细砂施工时根据验槽情况采用碎石换填处理。
（10）其它未尽事项，严格按照国家现行施工及验收规范的有关规定执行。
3.5质量检测与验收
（1）施工质量检验主要检查施工记录、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。
（2）施工结束28d后应进行单桩静载荷试验和复合地基承载力检测，复合地基静载荷试验和单桩静载荷试验数量不应少于总桩数的1%，且每个单体工程的复合地基静载荷试验的试验数量不应少于3个。
（3）桩身完整性检验采用低应变动力试验法，抽取数量不少于总桩数10%。
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