CFG桩方案.docx
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CFG桩方案
附件：
1、CFG桩复合地基设计计算书
2、设计说明
3、B01、B02#楼CFG桩平面布置图
4、A09#楼CFG桩平面布置图
5、A10楼CFG桩平面布置图
6、A11楼CFG桩平面布置图
7、A12#楼CFG桩平面布置图
8、A13#楼CFG桩平面布置图
1.工程概况、工程地质及水文地质条件
1.1、工程概况
建设地点位于北京市大兴区。
具体位置可参见拟建场地地理位置示意图。
拟建场地地理位置示意图
拟建工程规划用地18.8424公顷，拟建建筑物包括18层住宅楼2栋，20层、21层、23层、24层住宅楼各1栋，26层住宅楼3栋，27层住宅楼4栋，28层住宅楼2栋，1～2层配套公建设施若干，地上及地下车库（包括动力中心）若干，开闭站1栋，密闭式清洁站1栋，4层小学教学楼、办公楼及3层幼儿园楼各1栋。
本次施工包含A09#～A13号楼以及B01、B02#楼，共7栋高层，拟建物工程概况见下表一：
拟建物工程概况表一
建筑物
名称（代号）
±0.00
基础型式
设计要求复合地基承载力标准值（kPa）
复合地基最大沉降量（mm）
相对倾斜值
B01
37.40
筏板基础
500
≤60
≤0.015
B02
37.40
筏板基础
500
≤60
≤0.015
A09
37.30
筏板基础
430
≤60
≤0.015
A10
37.30
筏板基础
320
≤60
≤0.015
A11
37.30
筏板基础
430
≤60
≤0.015
A12
37.30
筏板基础
500
≤60
≤0.015
A13
37.30
筏板基础
500
≤60
≤0.015
根据结构设计要求，拟建楼基底土作为天然地基持力层承载力不足，地基沉降变形较大，不能满足设计要求，为此必须进行地基处理。
根据我公司近年来在本工程附近的设计施工经验，选用CFG桩复合地基方案为最经济合理的地基处理方案。
1.2、土质概况
1.2.1地层条件
拟建场地在50.00m勘探深度范围内，主要由人工填土、第四系新近沉积层砂质粉土、粉质粘土、粘质粉土、粉细砂及第四系冲洪积的砂质粉土、粘质粉土、粉质粘土、粉细砂、圆粒及卵石等组成，对各土层岩土参数如下：
层号
地层名称
承载力标准值
（kPa）
压缩模量（ES）
（MPa）
①
砂质粉土素填土
80
11.0
①1
房渣土
/
/
②
砂质粉土
120
11.5
②1
粉质粘土
120
4.9
②2
粘质粉土
120
8.5
③
粉细砂
130
18.6
③1
砂质粉土
130
22.1
④
粘质粉土
190
14.5
④1
粉质粘土
160
8.0
⑤
粘质粉土
180
18.6
⑤1
粉质粘土
160
12.2
⑤2
砂质粉土
190
23.8
⑥
粘质粉土
200
19.6
⑥1
粉细砂
240
33.1
⑥2
重粉质粘土
230
12.0
⑦
粉质粘土
230
15.4
⑦1
粉细砂
270
20.0
⑧
粘质粉土
270
24.0
⑨
粉质粘土
240
18.2
⑩
粉细砂
330
20.0
⑩1
粉质粘土
240
17.0
圆砾
400
25.0
1
粉细砂
330
20.0
粉质粘土
270
16.6
圆砾
400
25.0
卵石
500
/
1
粉细砂
330
/
粉质粘土
270
/
1.2.2水文地质条件
1、历年最高水位
拟建工程场地历年最高水位近自然地面（相当于标高36.0m）。
2、近3-5年水位
近3～5年最高地下水位标高约26.0m，水位年变化幅度一般为1.0m～2.0m左右。
3、勘察期间地下水水位
本次勘察50.00m深度范围内揭露两层地下水，分别为上层滞水和潜水，含水层主要为第⑥层粘质粉土和⑦层粉质粘土，地下水类型及其埋藏情况见表7.1“拟建场地地下水情况一览表”：
拟建场地地下水情况一览表表7.1
地下水
类型
地下水稳定水位（2011年3-10月）
地下水位测量时间
地下水分布
特征
水位埋深（m）
水位标高（m）
上层滞水
（1）
18.00~18.50
17.85~18.59
2011.3.21～2011.4.6
分布较普遍，水量少
潜水
（2）
19.00~21.00
14.79~18.15
2011.3.21～2011.4.6
2011.9.26～2011.9.30
分布普遍
根据实验结果，依据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）判定，本场地第一层地下水（上层滞水）对混凝土结构有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替条件下有弱腐蚀性。
第二层地下水（潜水）对混凝土结构有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替条件下有弱腐蚀性。
2.方案设计
2.1、方案设计原则
a.符合结构设计要求，满足地基承载力和建筑物沉降变形要求；
b.方案优化，经济合理，安全可行；
c.施工工期合理。
2.2、方案选择
由工程地质勘察报告知基础底板土层的地基承载力不能满足上部结构设计承载力的要求，须采取有效的措施进行处理，控制地基土的变形。
根据场地工程地质、水文地质条件，结合结构设计要求，拟选择CFG桩复合地基处理方案。
该方案具有施工速度快、成本低、质量易保证等特点。
基底预留土50cm，在基槽内施工CFG桩。
在清除桩间土剔除桩头后，铺20cm厚碎石褥垫层，褥垫层采用5～20mm的石屑满槽铺设并夯实，要求夯填度小于0.9。
2.3、编制依据
2.3.1、《大兴区生物医药基地东配套11号地居住用地项目岩土工程勘察报告》（河北中核岩土工程有限责任公司，工程编号：
BJ-B-12-10，版本编号：
B版）
2.3.2、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）；
2.3.3、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；
2.3.4、《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ11-501-2009）；
2.3.5、《基桩低应变动力检测规程》（JGJ/T93-95）；
2.3.6、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）；
2.3.7、《基础底板平面图》（电子版）（北京新纪元建筑工程设计有限公司）；
2.4、CFG桩复合地基设计参数
2.4.1桩长
CFG桩复合地基要求桩端落在好的土层。
经对各持力层分析比较，结合各楼承载力要求，选取桩端持力层并确定桩长，具体见下表：
楼号
±0.00
（m）
基础埋深（素砼底）（m）
基础底标高（素砼底）（m）
处理后地基承载力标准值（fKa）
褥垫层厚度（m）
有效桩顶标高（m）
有效桩长（m）
成桩桩长（m）
桩端持力层
B01
37.40
-7.03
30.37
500
0.2
30.17
17.0
17.5
⑦粉质粘土
B02
37.40
-7.03
30.37
500
0.2
30.17
17.0
17.5
⑦粉质粘土
A09
37.30
-5.55
31.75
430
0.2
31.55
15.0
15.5
⑦粉质粘土
A10
37.30
-4.25
33.05
320
0.2
32.85
12.0
12.5
⑦粉质粘土
A11
37.30
-8.65
28.65
430
0.2
28.45
15.0
15.5
⑦粉质粘土
A12
37.30
-8.55
28.75
500
0.2
28.55
16.0
16.5
⑧粘质粉土
A13
37.30
-8.75
28.55
500
0.2
28.35
19.0
19.5
⑧粘质粉土
2.4.2桩径
根据所选用的成桩设备，设计桩径420mm。
2.4.3单桩承载力标准值Ra的计算
其单桩承载力标准值Ra按下式计算：
Ra=UpΣqsili+qpAp
其中：
Ra——单桩竖向承载力标准值（KN）；
Up——桩的周长（m）；
qsi、qp——桩周第i层土的侧阻力、桩端阻力标准值（kPa）；
li——第i层土的厚度（m）；
选取代表剖面计算各楼单桩承载力标准值Ra：
计算过程详见后附CFG桩复合地基设计计算书；经计算各楼单桩承载力见下表：
楼号
单桩承载力标准值Ra
楼号
单桩承载力标准值Ra
B01
780.0
A11
700.0
B02
780.0
A12
710.0
A09
690.0
A13
830.0
A10
540.0
2.4.4复合地基面积置换率计桩间距计算
fspk—βfsk
m=
Ra/Ap—βfsk
式中：
fspk——复合地基承载力标准值（KPa）按修正前复合地基承载力标准值取值;
m——面积置换率；
fsk——处理后桩间土承载力标准值，取天然地基承载力值；
β——桩间土承载力折减系数，取0.95；
Ra——单桩竖向承载力标准值（KN）；
Ap——桩的截面积（m2）。
依据桩间土的承载力标准值、单桩承载力标准值，由上式计算置换率为
楼号
处理后地基承载力标准值（fKa）
有效桩长（m）
成桩桩长（m）
桩最小置换率
桩径（m）
单桩承载力取值（KN）
桩中心距长边（m）
桩中心距短边（m）
B01
500
17.0
17.5
0.0616
0.42
780.0
1.50
1.50
B02
500
17.0
17.5
0.0616
0.42
780.0
1.50
1.50
A09
430
15.0
15.5
0.0541
0.42
690.0
1.50
1.70
A10
320
12.0
12.5
0.0479
0.42
540.0
1.60
1.80
A11
430
15.0
15.5
0.0541
0.42
700.0
1.60
1.60
A12
500
16.0
16.5
0.0616
0.42
710.0
1.50
1.50
A13
500
19.0
19.5
0.0577
0.42
830.0
1.55
1.55
2.4.5桩体强度设计
原则上桩体配比按桩体强度控制，桩体试块抗压强度应满足下式要求：
fcu≥3Ra/Ap
fcu—桩体混合料试块（边长100mm立方体）标准养护28d立方体抗压强度平均值（kPa）；
经计算，各楼桩体强度见下表及选用混凝土强度等级见下表：
楼号
3Ra/Ap
（MPa）
选用混凝土强度等级
B01
16.9
C20
B02
16.9
C20
A09
14.9
C20
A10
11.7
C15
A11
15.1
C20
A12
15.3
C20
A13
18.0
C20
2.4.6确定褥垫层厚度及材料
褥垫层是一种保证桩和桩间土变形协调，充分发挥桩和桩间土承载力，减小桩顶的应力集中的有力手段。
根据规范及施工经验，取褥垫层厚20cm，褥垫层材料采用5-20mm碎石，最大粒径不宜大于30mm。
褥垫层应宽出基础垫层轮廓线外缘200mm，夯填度不大于0.9，即虚铺厚度h≥20cm/0.9，褥垫层铺设采用动力夯实法。
2.4.7复合地基承载力验算：
fspk=Ra/Ap×m＋β（1-m）fsk
经验算，修正前复合地基承载力标准值见下表：
楼号
复合地基承载力标准值
楼号
复合地基承载力标准值
B01
462.6
A11
390.3
B02
462.6
A12
458.2
A09
386.3
A13
461.9
A10
295.4
依据《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ11-501-2009）第7.3.7条相关规定对fspk进修正，
式中：
fa--修正后复合地基承载力标准值
fka--地基承载力标准值
ηb、ηd--基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，本工程分别去取0和1
γ0、γ--基底以上和以下土的平均重度重度，本工程取γ0=20
b--基础底面宽度，当宽度小于3m时按3m取值，大于6m时按6m取值
d--基础埋置深度（车库覆土厚度按1.55m考虑）
楼号
修正前复合地基承载力标准值
修正后复合地基承载力标准值
设计要求承载力标准值
是否满足设计要求
B01
462.6
508.5
500
是
B02
462.6
508.6
500
是
A09
386.3
432.2
430
是
A10
295.4
341.2
320
是
A11
390.3
436.1
430
是
A12
458.2
504.1
500
是
A13
461.9
507.8
500
是
综上所述，本工程采用CFG桩对地基进行处理，处理后复合地基承载力即能满足设计要求，各楼详细参数见下表：
楼号
处理后地基承载力标准值（fKa）
有效桩长（m）
桩最小置换率
桩径（m）
单桩承载力标准值（KN）
桩中心距长边（m）
桩中心距短边（m）
桩间土承载力标准值（Kpa）
B01
500
17.0
0.0616
0.42
780.0
1.50
1.50
130
B02
500
17.0
0.0616
0.42
780.0
1.50
1.50
130
A09
430
15.0
0.0541
0.42
690.0
1.50
1.70
130
A10
320
12.0
0.0479
0.42
540.0
1.60
1.80
120
A11
430
15.0
0.0541
0.42
700.0
1.60
1.60
130
A12
500
16.0
0.0616
0.42
710.0
1.50
1.50
160
A13
500
19.0
0.0577
0.42
830.0
1.55
1.55
130
2.4.8复合地基沉降计算
地基处理后的沉降计算按国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002的有关规定执行。
σp=F/Ae-σz
Ae:
基础底面积（㎡）
F：
总荷载（准永久荷载）（KN）
σp：
附加应力（Kpa）
σz：
土体自重应力（Kpa）
任意点的最终沉降可以采用角点法按下式计算：
Zijaij-a（I-1）
S=Σmj=1P0jΣni=1-----------
Esi
S：
分层总和法求得桩基最终沉降量（mm）
m：
角点法计算点对应的矩形荷载分块数
n：
桩基沉降计算深度范围内所划分的土层数
Poj：
角点法计算点对应的第j块矩形底面长期效应组合的附加应力（Kpa）
Esi：
等效作用面下第I层土的压缩模量，采用地基土在自重压力至自重压力加附加应力作用时的弹性模量（Mpa）
Zij、Z（I-1）j:
桩端平面第j块荷载至第I层土、第I-1层土底面的距离（m）
aij、a（I-1）j：
桩端平面第j块荷载计算点至第I层土、第I-1层土底面深度范围内平均附加应力系数
计算至Zn=b（2.5-0.4lnb）或砂卵石的顶部位置。
计算中结合实际经验，处理深度范围内作为一层复合地层考虑其实际复合压缩模量，与下部压缩层沉降累加，经计算各楼沉降量、倾斜值满足设计要求，沉降量详见下表：
楼号
计算总变形量（mm）
当量模量（MPa）
变形计算经验系数ψs
最终变形（mm）
B01
164.6
39.8
0.20
32.9
B02
150.1
42.8
0.20
30.0
A09
216.1
29.3
0.20
43.2
A10
168.8
25.1
0.20
33.8
A11
141.4
32.8
0.20
28.3
A12
168.0
36.3
0.20
33.6
A13
154.2
40.5
0.20
30.8
2.4.9CFG桩工程量
施工工作量如下表：
楼号
褥垫层厚度（m）
成桩桩长（m）
桩径（m）
桩数（根）
静载检测点（根）
桩间土及弃土（方）
褥垫层（方）
砼方量（方）
低应变桩数（根）
B01
0.2
17.5
0.42
316
3
1121.26
142.2
765.76
32
B02
0.2
17.5
0.42
316
3
1121.26
142.2
765.76
32
A09
0.2
15.5
0.42
312
3
1053.66
153.6
669.66
32
A10
0.2
12.5
0.42
398
3
1253.41
225.8
688.91
40
A11
0.2
15.5
0.42
324
3
1109.42
165.6
695.42
33
A12
0.2
16.5
0.42
484
3
1627.35
208.6
1105.85
49
A13
0.2
19.5
0.42
443
3
1711.71
206.2
1196.21
45
合计
2593
21
8998.07
1244.2
5887.57
263
注：
统计表中桩间土不含电梯井、集水坑等工作量。
2.5、复合地基垫层参数
在基底标高以上预留50cm土层以免扰动地基土，采用长螺旋钻机成孔，泵送混凝土成桩。
桩顶保护桩长为50cm，桩施工结束后，采用人工凿平桩头，凿平至设计标高。
再铺设200mm厚碎石褥垫层，碎石粒径为5～20mm。
褥垫层须夯实，夯填度小于0.9。
2.6、施工检测
CFG施工结束28天后，进行复合地基载荷试验，试验数量为总桩数的0.5%，且每栋楼分别进行不少于3组复合地基静载荷试验。
同时应进行桩低应变动力测试，抽检率不小于10%，以检验桩身的完整性。
2.7、设备配备情况
设备名称
型号
用途
数量
长螺旋钻机
KQ—80
成孔、成桩
2台
混凝土输送泵
50
输送混凝土
2台
2.8、施工方法
2.8.1、施工前期准备情况
进场施工前应复测现场地面标高，对照原设计方案确定实际施工的各项参数。
A、做好“三通一平”工作。
B、按设计要求进行施工技术交底及安全交底。
C、明确人员分工及职责。
D、设备安装及调试正常。
E、材料复检合格，配合比试验完毕。
F、与甲方协调食宿及施工场地安排，做好施工现场总体平面设计。
2.8.2、工艺流程
放桩位→钻机就位→成孔→泵送混凝土→成桩→桩头混凝土振捣→清土→凿桩头→铺设褥垫层。
放线定位
验线、预检
钻机就位
检查垂直度、钻头尺寸、钻尖位置
钻孔
成孔泵送砼
移位施打下一桩
混凝土养护
清桩间土、凿桩头
CFG桩检测
验槽、验桩
褥垫层铺设
CFG桩施工工艺流程图
2.8.3施工过程
A、定位放线
根据总包单位提供的建筑物定位轴线，由专职测量人员按图纸放桩位，桩中心点以钢钎打入地下20cm，灌入白灰标记。
桩位放线允许误差：
20mm。
B、钻进
桩位验收后，钻机就位并调整机身，应用钻机塔身的前后垂直标杆检查导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，以保证桩身垂直度偏差不得大于允许偏差。
开钻前，先将混凝土泵的料斗及管线用清水湿润（润滑管线，防止堵管），然后搅拌一定的水泥砂浆进行泵送，并将所有砂浆泵出管外。
信号工与钻机操作员配合使钻机对准桩位，并依摆针调整钻机水平及钻具垂直度。
封住钻头阀门，使钻杆向下移动至钻头触及地面时，开动钻机旋动钻头，一般应先慢后快，在成孔过程中如发现钻杆摇晃或难钻时，应停机或放慢进尺，遇到障碍物停止钻进，分析原因，禁止强行钻进。
根据设计桩长，确定钻孔深度并在钻机塔身相应位置作醒目标注，作为施工时控制桩长的依据，当动力头底面到达标志时，桩长即满足设计要求。
钻杆下钻到预定深度，现场施工技术人员根据地质勘察报告以及实际钻孔出土观察分析，是否达到设计要求的土层。
如遇特殊地质情况，应由CFG桩复合地基设计人员根据图纸与现场地质实际情况综合确定，并及时通知监理单位。
依场地情况确定施打顺序、钻机行走路线（避免钻机碾压成桩）：
沿南侧由西向东施工，如场地限制，个别桩无法避免，须垫设方木，钻机方可行走（试验桩优先施工）。
采取有效措施防止漏打漏灌，即：
每施工完一根桩，在做完记录的同时在图纸上进行标注。
C、泵送混凝土
钻头到达设计标高后，钻杆停止钻动，开始泵送混凝土，泵送量达到钻杆芯一定高度后，方可提钻（禁止先提钻再泵料）。
一边泵送混凝土一边提钻，提钻速率控制必须与泵送量相匹配，保证钻头始终埋在CFG桩身混凝土液面以下，以避免进水，加泥等质量缺陷的发生。
成桩过程宜连续进行（应避免后台上料慢造成的供料不足、停机待料现象），直至桩体混凝土高出桩顶设计标高不小于50cm。
若施工中因其他原因不能连续灌注混凝土，须根据勘察报告和施工已掌握的场地土质情况，避开饱和砂土、粉土层，不宜在这些土层内暂停泵送混凝土，避免地下水侵入桩体。
成桩过程中必须保证排气阀正常工作，防止成桩过程中发生堵管。
施工时要始终保持混凝土泵料斗内的混凝土液面在料斗底面以上一定高度，以免泵送时吸入空气，造成堵管。
本工程投料量的控制，以设计桩顶标高加50cm保护桩长为准，即确保设计桩顶标高无浮浆。
D、混凝土的制备
泵送混凝土采用商品混凝土，塌落度为18～22cm，碎石粒径小于2.0cm，缓凝时间不少于6小时。
由混凝土供应方提供下列资料：
1）配合比通知单；
2）预拌混凝土运输单；
3）预拌混凝土出厂合格证；
4）混凝土碱含量计算书。
混凝土到达施工现场后，应进行塌落度的检查，实测混凝土塌落度与要求混凝土塌落度之间的允许偏差为±20mm。
压灌CFG桩施工期间，每台班制作混凝土试块一组，其规格为100×100×100mm，标准养护，并送检28天强度。
施工完毕，清洗泵送设备。
E、钻孔弃土清运的技术要求
施工时，钻孔弃土应及时清运，以避免影响施工速度和弃土中水侵泡槽底，弃土的清运应由专人指挥。
钻孔弃土清运可采用机械清运和人工清运两种方
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