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CFG桩最新规范


CFG 桩最新规范

CFG 桩最新规范 一、一般规定 1、 水泥粉煤灰碎石桩(CFG 桩)法适用于处理粘性土、粉土、沙土和桩端具有相对硬土层、 承载力标准值不低于 70KPa 的淤泥质土、非欠固结人工填土等地基。 2、 水泥粉煤灰碎石桩桩端应位于相对硬的土层上。 3、 水泥粉煤灰碎石桩复合地基按承载力设计师必须进行地基变形验算。 二、设计 1、 水泥粉煤灰碎

石桩桩径 d 宜取 350-600mm. 2、 桩的平面布置,可只布置在基础范围内。 3、 桩距 s 应根据设计要求的复合地基承载理、土性、施工工艺等确定,宜取 3-6 倍桩井。 当在饱和粘性土中挤土成桩时,桩距 s 不宜小于 4 倍桩径。 4、 桩体试块抗压强度平均值应满足下式要求: fcu≥3Rk/Ap 式中 fcu-桩体混合料试块 (边长 150mm 立方体) 标准养护 28d 无侧限抗压强度平均值 (KPa) RK-单桩承载力标准值(KN),应按本规范 9.2.8 条取值。 5、 桩顶应设置垫层,褥垫层厚度宜取 100-300mm,当桩径、桩距大时褥垫层厚度宜取高值。 6、 褥垫层材料宜用粗砂、中砂、级配砂石,碎石的最大粒径不宜大于 30mm. 7、 水泥粉煤灰碎石桩复合地基承载力标准值,宜通过现场复合地基载荷实验确定,初步设 计时也可按下式估算: fsp,k=mRk/Ap+β(1-m)fs,k 式中 fsp,k——复合地基承载力标准值(KPa); m——桩土面积置换率; β——桩间土强度发挥系数,宜取 0.9-1.0 对变形要求高的建筑物可取低值; fs,k——桩间土承载力标准值(KPa)。 8、 单桩承载力标准值 Rk 的取值,应符合下列规定: (1)当用单桩静载荷实验确定单桩极限承载力标准值 Ruk 后,Rk 可按下式计算: Rk=Ruk/γsp 式中 γsp——调整系数,宜取 1.50-1.60,一般工程或桩间土承载力高、基础埋深大以及基础下 桩数较多时应取低值,重要工程、基础下桩数较少或桩间土为承载力较低的粘性土时应取高

值。 (2)当无单桩载荷试验资料时,可按下式计算; Rk=Up∑qsili+qpAp 式中 Up——桩的周长(m); qsi——桩侧第i层土德济限侧阻力标准值(KPa)可参照岩土工程勘察报告; qp——桩的极限端阻力标准值(KPa),可参照岩土工程勘察报告; li——第i层土的厚度(m)。 9、 地基处理后的变形计算应按现行的国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7 的有关规定 执行,复合土层的分层与天然地基相同,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 值可按下式确定: ζ=fsp,k/fki 式中 fki——基础地面下第i层土的天然地基承载力标准值。 变形计算经验系数 Ψs 根据地区沉降观测资料及经验确定,也可采用表1的树脂。

表1

变形计算经验系数 Ψs

Es(Mpa) Ψs

2.5 1.1

4.0 1.0

7.0 0.7

15.0 0.4

20.0 0.2

注:Es 为变形计算深度范围内压缩模量的当量值,应按下式计算: — Ai

Es=∑Ai/∑ —— Esi

式中 Ai——第 i 层土附加应力系数沿土层厚度的积分值; Esi——基础底面下第 i 层土的压缩模量,桩长范围内的复合土层模量取值。 10、 地基变形计算深度必须大于复合土层的厚度,并满足现行的国家标准《建筑 地基基础设计规范》GBJ7 中地基变形计算深度的有关规定。

三、 施工 1、 水泥粉煤灰碎石的施工,应按设计要求和现场条件选用相应施工工艺,并应 按照国家现行有关规范执行: (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、人工填土地基; (2)泥浆护壁钻孔灌注成桩,适用于粘性土、粉土、砂土、人工填土、碎石(砾)

石土及风化岩层分布的地基; (3)长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩,适用于粘性土、粉土、砂土等地基,以及 对噪音及泥浆污染要求严格的场地; (4)沉管灌注成桩,适用于粘性土、粉土、淤泥质土人工填土及无密实厚砂层的地 基。 2、 长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工和沉管灌注成桩施工除应执行国家现 行有关规范外,尚应符合下列要求: (1)施工时应按设计配比配置混合料,投入搅拌机加水量由混合料塌落度控制,长 螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工的塌落度以为 180-200mm,沉管灌 注成桩施 工的塌落度宜为 30-50mm,成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过 200mm; (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,应准确掌握提拔钻 杆时间,混合料泵送量应同拔管速度相配合,以保证挂内有一定高度的混合料, 遇到饱和砂土或饱和粉土层,不得停泵待料;沉管灌注成桩施工拔管速度应按均 匀线速度控制,拔管线速度应控制在 1.2-1.5m/min 左右,如遇淤泥或淤泥质土, 拔管速度可适当放慢 (3)施工时,桩顶标高应高出设计桩顶标高,高出长度应根据桩距、布桩形式、现 场地质条件和成 桩顺序等综合确定,一般不应小于 0.5m. (4)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,测定其抗压强度; (5)沉管灌注成桩施工过程中应观测新施工桩对已施工桩的影响,当发现桩断裂并 脱开时,必须对工程桩逐桩静压,静压时间一般为 3min,静压荷载以保证使断桩 接起来为准。 3、 复合地基的基坑可采用人工或机械、人工联合开挖。机械、人工联合开挖时, 予留人工开挖厚度应由现场开挖确定,以保障及械开挖造成桩的断裂部位不低于 基础底面标高,且桩间土不受扰动。 4、 褥垫层铺设宜采用静力压实法,当基础底面下桩间土的含水量较小时,也可 采用动力夯实法。 5、 施工中桩长允许偏差为 100mm,桩径允许偏差为 20mm,垂直度允许偏差为 1%. 对满堂布桩基础,桩位允许偏差为 0.5 倍桩径;对条形基础,垂直于轴线方向的桩 位允许偏差为 0.25 倍桩径,顺轴线方向的桩位允许偏差为 0.3 倍桩径,对单排布 桩桩位允许偏差不得大于 60mm。 四、 质量检验

1、复合地基检测应在桩体强度满足试验荷载条件时进行,一般宜在施工结束 2-4 周后检测。

2、复合地基承载力宜用单桩或多桩复合地基载荷试验确定,复合地基载荷试验方 法宜符合本规范附录 A 的规定,试验数量不应少于 3 个试验点。

3、对高层建筑或重要建筑,可抽取总桩数的 10%进行底应变动力检测,检验桩身 结构完整性。

水泥粉煤灰碎石桩( 水泥粉煤灰碎石桩(CFG 桩)的设计与 灰碎石桩 应用
www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网 2009-8-25 来源: 《建筑科技与管理》 2009 年第 7 期供稿文/杨宏昌 1,夏杰 2 [导读]水泥粉煤灰碎石桩(CFG 桩)具有施工速度快、工期短、质量容易控制、 工程造价低廉的特点
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(1.西安中勘工程有限公司陕西西安 710016; 2.陕西省建设工程质量安全监督总站陕西西安 710016) 【摘要】水泥粉煤灰碎石桩(CFG 桩)具有施工速度快、工期短、质量容易控 制、工程造价低廉的特点,目前已成为应用最为普遍的地基处理技术之一。近年 来随着其理论和工艺的不断提高,其应用范围愈来愈广,其中在小高层建筑地基 处理中应用较多,在一些地区已应用到了 31~35 层建筑。本文通过利用单桩承 载力计算复合地基承载力工程实例,介绍 CFG 桩的设计、施工与存在问题。 【关键词】水泥粉煤灰碎石桩(CFG 桩);单桩竖向承载力特征值;复合地基 承载力;复合地基沉降量计算;设计施工中误区 Application of cement fly-ash gravel pile (CFG pile) Design Yang Hong-chang, Xia Jie (1. Xi'an survey Engineering company LimitedXi'anShaanxi710016; 2. Shaanxi Provincial supervision of construction quality and safety stationShaanxiXi'an710016)【Abstract】Cement fly-ash gravel pile (CFG pile) has the construction of fast, short duration, quality, easy to control, low-cost characteristics of the application has become the most common one of the foundations of processing technology. In recent years, with its theory and the continuous improvement process, and its increasingly wide range of applications, including high-rise building in a small foundation to deal with the application of more, in some areas has been applied to the 31 ~ 35-storey building. In this paper, through the use of single pile bearing capacity of composite foundation bearing capacity of the project an example, CFG pile design, construction and there are problems.【Key words】Cement fly-ash gravel pile (CFG pile); Eigenvalues of vertical bearing capacity of single pile; Bearing capacity of composite foundation; Settlement Calculation of composite foundation; Design and construction errors

1. 工程概况水泥粉煤灰碎石桩(CFG 桩)是由水泥、煤粉灰、碎石、石 屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩,由桩、桩间土和褥垫层一起构成的复合地 基,适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基[1]。尤其 是作为“九五”攻关项目-长螺旋钻管内泵压水泥粉煤灰碎石桩施工工艺的成功研 究,克服了沉管成孔工艺的 CGF 桩的缺陷,CFG 桩的使用范围更加广泛[2]。 某工程位于西安市西南郊大寨路与团结南路交叉口西南角,楼高 22 层, 1 层地 下室,基础埋深 7m。 建筑尺寸 46×27m。剪力墙结构,片筏基础,基底压力标 准组合值 Pk=594KPa。 非湿陷性场地。 地下水 2. 工程地质条件场地地貌单元属古皂河二级阶地, 埋深 10.03~10.52m,场地地层自上而下依次由①填土(Qml4)、②黄土 (Q2eol3)、③黄土 (Q2eol3)、④古土壤 (Q1el3),⑤粉质粘土(Q1al+pl3)、 ⑥中粗砂(Q1al3)、⑦粉质粘土(Q1al+pl3)、⑧粗砂(Qal+pl2)、⑨粉质 粘土(Qal+pl2)、⑩粉质粘土(Qal+pl2)、粉质粘土(Qal+pl2)等构成。 层位稳定, 力学性能好的⑥中粗砂, CFG 桩设计桩端持力层选择厚度较大, 桩长取 17.80m。桩径 d =400mm,桩距 1.2m,排距 1.04m,桩身周长 Up=0.4×π=1.257m,桩身截面积 Ap=π×0.22=0.1257m2。桩身混凝土强度等级 C25,桩顶预设置 200mm 厚级配砂石褥垫层。设计计算时③④⑤⑥层土平均厚 度按 3.50m、4.68m、8.39m、1.23m 取值;③④⑤⑥层土侧阻力特征值 qsia 分 别按 32KPa、 34KPa、 36KPa、 50KPa 取值; ⑥层土端阻力特征值 qpa 按 1000KPa 取值。桩间土承载力折减系数 β 取 0.75,地基处理后桩间土的承载力特征值 fsk 取 140KPa[1]。 3.1 CFG 桩复合地基承载力计算。依据 JGJ79-2002 规范计 算等效圆直径 de=1.05×1.2m=1.26m,根据 JGJ79-2002 规范公式 7.2.8-2 计算 桩土面积置换率 m=d2/d2e=0.42/1.262=0.1008。据该规范公式 9.2.6 估算单桩 竖向承载力特征值 Ra=UpΣni=1qsili+qpAp=797.8+125.7=923.5KPa,桩体试块 抗压强度 fcu≥3RaAp=22040KPa(公式 9.2.7),复合地基承载力 fspk=m RaAp+β(1-m)fsk= 0.1008×923.50.1257+0.75(1-0.1008)×140=740.6+94.4=835KPa >Pk=594 KPa (公式 9.2.5),计算结果承载力满足要求。 3.2 CFG 桩复合地基变形计算。 复合地基分层压缩模量:ξ=fspk/fak=835/140=6.0(JGJ79-2002 公式 9.2.8-1), 黄土③Es=6.0×9.3=56MPa,古土壤④Es=6.0×17.2=103MPa,粉质粘土⑤ Es=6.0×20.4=122MPa,中粗砂⑥Es=6.0×50=300MPa。 基底压力准永久值 594×0.94=558KPa,对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力 P0=P-rmd=558-6.55×16.5=450KPa(d 取基础实际埋置深度)。 按 GB50007-2002 规范 5.3.5 公式 S=ψsS′=ψsΣni=1P0Esi (ziαi-zi-1αi-1) 计算复 合地基沉降量如下。 根据 GB50007-2002 规范 5.3.6 公式△S′n≤0.025Σni=1△S′i, 2.81<0.025×236.4=5.91mm。地基压缩层厚度 Zn 为基础底面下基层 35m。压 缩模量当量 Es=ΣAiΣAi/Esi =23.926/0.5253=45.55MPa,依据 GB50007-2002 表 5.3.5 取 ψs=0.2, 最终沉降量 S=ψs×S′=0.2×236.4=47.3mm。 根据西安市沉 降观测资料,CFG 桩复合地基最终沉降量约在 40mm 左右。 4. CFG 桩复合地基施工该工程采用长螺旋钻成孔、管内泵压混合料灌注 成桩。施工顺序为:测放桩位→钻具对准孔位→钻机成孔→提钻泵送混凝土同步 实施→成桩→桩间土开挖→破桩头。施工钻至设计深度后,准确掌握提拔钻杆时 间,钻孔进入土层预定标高后,开始泵送混合料,管内空气从排气阀排出,待钻 杆内管及输送软管、 硬管内混合料连续时提钻。 混合料泵送量与拔管速度相配合,

提拔钻杆中应连续泵料,特别是在饱和砂土、饱和粉土层中不得停泵待料,避免 造成混合料离析、桩身缩径和断桩。根据工程实践,混合料坍落度过大可能造成 混合料泌水、离析,泵压作用下骨料与砂浆分离,导致堵管;坍落度太小,则混 合料流动性差,导致泵送压力过大或不能正常泵送,所以水泥粉煤灰碎石桩混合 料坍落度最好控制在 16~20cm,且尽量取低值。施工桩顶标高宜高出设计桩顶 标高 50~60cm。清土和截桩选择正确的方法,不得造成桩顶标高以下桩身断裂 和扰动桩间土。褥垫层铺设宜采用静力压实法(当桩间土的含水量较小时也可采 用动力夯实法),材料多为粗砂、中砂、或碎石,碎石粒径宜为 8~20mm,不 得选用卵石,由于卵石咬合力差,施工时扰动较大,褥垫层厚度不容易保证均匀 [1]。褥垫层厚度一般为 10~30cm,虚铺铺厚度可按公式 h=Hλ(H 为褥垫层 厚度,λ 为夯实度,一般取 0.87~0.90)[2]计算。施工过程中每台机械一天 作一组 3 块混凝土试块,标准养护,测定其立方体抗压强度。CFG 桩检测中往 往发现的大量浅部断桩主要表现在桩顶标高以下 2~3 米内的桩长范围内,开挖 发现多为桩间土挖除过程中挖掘机挖斗碰撞桩头所致或是破桩头方法不对。 正确 的方法是,桩间土尤其是桩周土的清除必须为人工清除。破桩头时在桩顶标高位 置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。严禁用钢钎向斜下方向击打或用一个钢钎单向击打桩身。最好用截桩机截 桩[2]。清运桩时严禁大型设备在 CFG 桩场地通行,西安北郊张家堡广场西 侧某工程 7#、 8#楼人工凿除 CFG 桩头后用低应变法检测结果桩身基本完整, 但 究其原因是由于 CFG 桩桩 在褥垫层施工前桩身完整性检测时断桩却高达 37%, 径较小,抗剪力较差,清理 CFG 桩头时用装载机和大型运输车扰动桩体所致。 5. CFG 桩复合地基验收 CFG 桩施工完毕,一般在 28 天后对 CFG 桩和 CFG 桩复合地基进行检测。检测包括低应变对桩身完整性检测和静载荷试验对 承载力检测。静载荷试验检测数量一般为总桩数的 0.5~1.0%,且单体工程不少 于 3 组,低应变检测数量一般为桩数的 10%[1]。检测时试验点应随机分布的 原则选取。在 CFG 桩静荷载检测中发现个别桩承载力小或沉降大,经低应变检 测发现这类桩多为断桩或严重缩径的缺限桩。为保证载荷试验的代表性,进行载 荷试验的桩在试验前应进行低应变检测,保证所检桩为完整桩。另外由于地层原 因或工艺原因造成大量的缺限桩时,宜增大低应变抽检量。另外 CFG 桩验收还 应包括桩数、桩位偏差、褥垫层厚度及其夯实度、桩体试块抗压强度等内容,这 些在验收时往往被忽略。在湿陷性黄土地区 CFG 桩检测中,根据静荷载试验取 得的复合地基承载力特征值是地基土在天然含水量情况下的承载力特征值, 当地 基浸水时,桩侧摩阻力将会有不同程度的降低,所以检测报告中应注明其承载力 特征值为地基土在天然含水量状态下的承载力特征值; 个别工程中桩身上部置于 自重湿陷性地层中, 根据静荷载试验取得的复合地基承载力特征值或单桩承载力 特征值应不但要扣除自重湿陷性地层部分的正摩擦阻力,还要扣除负摩擦阻力, 负摩擦阻力扣除时,长螺旋成孔工艺可按-10KPa(自重湿陷量的计算值 70~ 200mm 时)或-15KPa(自重湿陷量的计算值>200mm)扣除[3]。 6. CFG 桩设计施工中的误区由于粉煤灰价格上涨,一些施工单位改用低 标号水泥,但桩的标号应该是 C15~C20,而目前有的工程已用到 C25~C30, 这同低标号素混凝土桩的要求不相一致; 有的设计或施工单位在使用水泥粉煤灰 碎石桩时,取消了褥垫层,将桩与基础底面和承台用钢筋锚固,改变了水泥粉煤 灰碎石桩复合地基的受力性状;有的设计在施工水泥粉煤灰碎石桩中,在桩中加 进构造钢筋,有的将褥垫层中的碎石用卵石料替代[2]。CFG 成孔工艺主要有

长螺旋成孔和沉管成孔。其中只有沉管成孔对桩间土有挤密作用,在湿陷性黄土 场地甚至自重湿陷性场地,选用长螺旋成孔工艺,甚至个别工程桩身整体置于自 重湿陷地层中。有的工程 CFG 成孔工艺选择不当,例如在易缩径地层中选用沉 管成孔而且成孔未隔孔跳打,导致大量桩缩径或断桩。 7. 小结利用单桩载荷试验计算复合地基大型载荷试验的方法, 无论在经济 上还是技术上都有价值。通过工程实例,分析计算,认为是可行的。根据《高层 建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)8.4.1 条,对勘察等级为甲级的高层建 筑采用复合地基方案时,须进行专门研究,并经充分论证[4]。目前国内 CFG 桩已用于 35 层建筑的地基处理(西安地区也已超过 30 层),但由于复合地基 仍存在研究不够、理论滞后的问题(工作机理、沉降分析、抗震性能等)。个别 工程存在竣工后沉降量较大,不均匀沉降、抗震性能研究甚少,因此复合地基方 案仍有待于不断总结工程经验和提高理论分析水平, 所以目前将复合地基适用的 建筑等级做出限制是必要的。 参考文献 [1]《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002) [2]徐至钧主编《水泥粉煤灰碎石桩复合地基》机械工业出版社 [3]《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004) [4]《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004) [5]《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002) [文章编号]1006-7619(2009)06-08-438 [作者简介]杨宏昌(1969.10- ),男,高级工程师,西安中勘工程有限公司工作, 长期从事岩土工程勘察、施工与检测。


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