cfg桩复合地基处理方案

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CFG桩毕业设计毕业设计项目CFG桩复合地基处理方案系别水利工程系专业水利工程专业学号指导老师CC班级姓名20年月日28 CFG桩毕业设计目录前言········································3一、设计任务书··································41、毕业设计的目的·······························42、主要设计内容介绍·····························4二、场地工程地质资料····························51、工程概况及地形地貌·································52、地震···············································53、场地岩土层特征·····································64、A、B、C、D四个角点下各层埋置深度···················75、试验资料···········································8三、28 CFG桩毕业设计设计计算····································91、天然地基方案分析···································92、CFG桩的设计步骤····································92.1、承载力计算·······································102.2、沉降计算········································122.3、褥垫层设计······································19一、CFG桩施工·································201、CFG桩施工前的设备······························212、CFG桩施工流程及技术要求························213、施工中常见的问题································224、施工质量控制措施与质量检验······················245、施工验收·········································2528 CFG桩毕业设计五、结论与建议·································26六、参考文献···································27前言改革开放20年来，我国诸大城市高楼迭起，恰似雨后春笋，更且方兴未艾！作为高层建筑物的“基石”—以深大基坑和各种类型的桩基为代表的基础工程，随着建设规模的不断扩大，也得到了迅速的发展。在高层建筑设计中，经常碰到天然地基不能满足承载力及变形要求的情况，这就需要对地基进行处理，形成人工地基，以保证结构的安全与正常使用。以往采用的人工地基形式多为桩基。CFG桩是在碎石桩的基础上发展起来的，属于复合地基刚性桩，严格意义上该是一种半柔半刚性桩。（1）CFG桩复合地基能很好地解决高层建筑地基变形问题。（2）可大幅度提高地基承载力。（3）由于设置了褥垫层，桩间土的承载力得到了充分发挥，桩数也相应减少。（4）CFG桩不需配筋，没有钢筋笼制作和安装工序，施工方便，节约时间。（5）桩体利用工业废料粉煤灰和石屑作为掺加料，节约了水泥用量。28 CFG桩毕业设计CFG桩复合地基由CFG桩桩间土及褥垫层组成。CFG桩是由碎石石屑粉煤灰掺适量水泥加水拌合，用振动沉管打桩机制成的具有可变粘结强度的桩型。通过调整水泥掺量及配比，可使装体强度在次C50--C20之间变化。桩体骨料为碎石，石屑为中等粒径骨料，级配良好，粉煤灰具有细骨料和低标号水泥的作用。CFG桩由于自身具有一定的粘结性，故可以在全长范围内受力，能充分发挥桩周摩擦阻力和端承力，桩土应力比一般高10－40。复合地基地基承载力的提高幅度较大，并有沉降小稳定快的特点。一、设计任务书1、毕业设计的目的毕业设计是大学的回顾与总结，也是专业知识的应用与实践，其主要目的是：1.1、培养学生综合运用所学知识解决实际工程技术问题的能力。1.2、巩固深化专业基础知识，加深对专业更深刻与准确的认识。1.3、培养学生使用规范进行工程设计与过程计算，以及CAD作图的能力。1.4、培养学生进行科学研究，查阅技术文献和资料以及编写技术文献能力。1.5、培养学生协会合作能力及组织工作能力，使学生参与工程建设中，使其了解社工与方法，提高独立工作能力。2、主要设计内容介绍2.1、根据场地工程地质条件，进行地质基础方案分析评价。（1）、天然地基评价。（2）、桩基及复合地基分析评价。（3）、场地水文地质条件评价。（4）、边坡稳定性分析评价。（5）、基础施工与设计应注意事项。（6）、饱和砂土的液化问题。（7）、岩土工程评价。2.2、CFG桩复合地基处理方案的分析、设计。（1）、天然地基方案分析。（2）、复合地基方案的分析。（3）、CFG桩复合地基设计的指导思想。2.3、CFG桩设计计算。（1）、确定桩长及持力层。28 CFG桩毕业设计（2)、复合地基面积之换换率。（3）、复合地基承载力特征值。（4）、桩数及基地布桩。（5）、沉降计算。（6）、褥垫层设计。2.4、CFG桩施工。（1）CFG桩施工前的准备。（2）、CFG桩施工流程及技术要求。（3）、施工中常见的问题。（4）、施工质量控制措施与质量检验。（5)、施工验收。二、场地工程地质资料1、工程概况及地形地貌“天下城——都市阳光8号楼”场地位于郑州市健康路与劳卫路之间，北侧邻近优胜北路。拟建建筑物楼高32层，剪力墙结构，建筑物平面形状呈长条矩形。建筑物重要性等级为一级，场地等级为二级，地基等级为二级，岩石工程勘察等级为一级。拟建场地所在单位为黄河冲积平原，除场地原有建筑物及推土外，地形平坦，高差不大。产地个孔孔口标高是以勘测期间场地北出口道路中线所对的优胜北路马路中心点位变高基准点实测的相对标高，假定基准点标高为±0.000米。1、拟建建筑场地属于黄河冲积平原地貌单元，地形基本平坦，高差不大。2、根据本次勘探结果显示，钻探深度范围内的底层分布基本规律。共有5套地层，6.0米左右以上除第表有少量填土以外主要为Q4-3新近沉积的粉土、粉质粘土土层;场地西南角7.0米至7.8米左右为Q4-2静水相或缓流水相沉积的粉土层；其余地段6.0米左右至32.0米和场地西南部7.8米至32.0米为Q4-1沉积的粉质粘土、粉砂、粉细砂和粉土层；其下到50.0米左右为Q3的粉质粘土层；在下位Q2的粉质粘土层。3、本场地地下水稳定水位在地表下2.0米左右，补给条件为大气降水，场地地下水年变化幅度为1.2米左右。场地地下水对混凝土及混凝土中的钢筋无腐蚀性，队刚性结构有弱腐蚀性。4、拟建建筑物场地土为中软场地土，建筑场地土类别为Ⅱ类，七度地震条件下该场地饱和粉土、砂不会产生液化。本工程抗震设防标准及地震安全性评价结果参照紧邻的“天下城——都市辉煌苑一期”的场地地震安全性评价报告。5、32层建筑建议采用支盘灌注桩基础。6、28 CFG桩毕业设计基坑开挖和基础设计时应注意查明蓝瓦片等不良地质现象的存在，做好验槽工作。2、建议场地降水影响范围内的粉土，粉质粘土的综合渗透系数为0.5m/d。采用轻型井点降水即可满足要求。3、若拟建建筑基坑需要采用支护措施，可采用粘土钉墙进行支护。其具体方案应专门设计应结合降水方案协调设计。4、8号楼的占地面积为100.5*18m，根据《建筑地基基础设计规范》为了满足上部建筑物的承载力的要求，基础底面尺寸在其宽度上每侧加宽0.5m，则基地面积为100.5*19m。2、地震：根据“建筑物抗震设计规范”（GBJ-89)规定，拟建建筑为丙类建筑。有关郑州市的抗震设防烈度为7度。3、场地岩土层特征第1层：填土，主要包含炉渣，混凝土面层，砖块及经过人工碾压的粪土场地西部人工堆土。层厚0.3——2.0米。重度20KN/m³。第2层：粉土，Q4-3褐黄色，稍湿——湿，稍密，含铁质氧化物，云母，植物根等。层厚3.0——5.0米。重度18KN/m³。第3层：粉质粘土夹粉土。Q4——3，褐黄——黄褐色，湿——饱和可塑，含铁质氧化物，云母，植物根等，偶见蓝色砖屑，局部为粉土。层厚1.2——3.7米，层低深度5.0——7.2米。重度18KN/m³。第4层：粉土Q4——2,灰色，湿中密，含有机质，粘粒含量<10%。云母可在场地西南角出露。层厚0.8米，重度20KN/m³。第5层：粉砂，饱和、密实，主要成分为长石、石英、云母，含铁质氧化物、少量蜗牛屑。层厚1.65KN/m³。第6层：粉砂，Q4——1，褐黄色，饱和，密实，主要成分长石，石英、云母，蜗牛、碎屑，小姜石，局部地段该层为粉土。该层局部地段缺失。层厚0.8——3.0米，层低厚度7.5——9.5米。第7层：粉土，Q4——1，黄褐色湿，中密-密实。含铁质氧化物，云母，少量蜗牛等。层厚1.5——3.0米，层低深度10.0——11.5米。第8层：粉砂，Q4-1，褐黄色，饱和，密实，主要成分为长石石英云母，含铁质氧化物；少量蜗牛，尽在场地西北角露。最大厚度2.0米层低深度10.9-12.7米。第9层：粉土，Q4-1，黄褐-褐黄色，湿中密-密实，含铁质氧化物，云母等，局部夹粉砂。该层局部地段缺失。层厚1.0-3.3米，层厚深度12.0-14.0米。第10层：粉土夹砂Q4-1，褐黄-黄褐色，湿中密-密实，含铁质氧化物，云母等，局部夹粉砂。该层局部地段缺失。层厚1.1-3.1米，层厚深度14.1-15.0米。28 CFG桩毕业设计第11层：粉土，Q4-1，黄褐色湿，中密-密实，含铁质氧化物云母等。该层局部地段缺失。层厚0.8-3.5米，层底深度15.1-17.8米。第12层：粉细砂，Q4-1，褐黄色，饱和，密实，主要成分为长石、云母、含铁质氧化物、小姜石等，局部地段夹薄层粉土。层厚3.2-6.2米，层低深度20.5-22.5米。第13层：粉土，Q4-1，黄-褐色，湿，密实，含铁质氧化物。云母、小姜石局部地段夹薄层粉质粘土。层厚2.7-4.5米，层底深度23.6-25.0米。第14层：粉细砂，Q4-1，褐黄色饱和，密实，主要成分为长石、石英、云母。第15层：粉质粘土，Q3褐黄色，饱和，硬塑，含铁、锰质、粗颗粒，多姜石。层厚5-6.3米，层底深度37.5-38.0米。第16层：粉质粘土，Q3褐黄色，饱和，可塑-硬塑，含铁、猛质、姜砂较多，层厚4.5-5.0米，层低深度41.0-42.0米。第17层：粉质粘土，Q3褐黄色，饱和，可塑-硬塑，含铁锰质结核、姜石较多，层厚4.5-5.0米，层低深度46.0-47.0米。第18层：粉质粘土，Q3，褐黄色，饱和，可塑-硬塑，含铁锰质结核，姜石较多，底部含砂质胶结快，层厚3.0—4.5米，层底深度49.0-51.0米。第19层：粉质粘土，Q2，褐红色，饱和，可塑-硬塑，含铁锰质结核，小姜石，层厚0—12米，层底深度60.0-61.0米。第20层：粉质粘土，Q2，褐红色，饱和，硬塑，含铁锰质结核，小姜石，接近粘土，该层在钻探深度内未完全揭露。4、A、B、C、D、四个角点下各层埋置深度ABCD土层号自基地往下深度（m）土层号自基地往下深度（m）土层号自基地往下深度（m）土层号自基地往下深度（m）40.840.740.540.751.6551.6551.6551.6568.568.367.067.5710.75710.5579.0710.0811.8811.5811.8811.8913.0913.0913.0913.51014.551014.31014.21014.01116.451116.41116.31116.251221.251221.01221.01221.31324.31324.21324.51324.01432.351432.251432.51431.81537.751537.81537.61538.41641.51642.01642.11641.028 CFG桩毕业设计1746.51747.01746.01745.118501849.81847.01847.41960.51960.119581958.45、试验资料1、场地各层土的天然地基承载力标准值及变形指标根据室内土人工实验结果，原位测试成果并结合周边地区已有工程地质资料综合确定场地各层的天然地基承载力标准值及其在100—200Kpa压力段的压缩模量Es1—2值见下表1。表1天然地基承载力标准值及压缩模量表层号234567891011130951002601302502402202802508.23.75.124.05.117.023.015.520.017.0层号12131415161718192032023035031029031031534036032.016.035.012.512.012.512.813.514.3由上表8可以看出，第三层为高压缩性土层，第57891011121314层为地压缩性土层，其余为中等压缩性土层。2、根据场地地层结构并结合拟建建筑物特征，拟建建筑物也可采用CFG桩加固后形成的复合地基，CFG桩的设计参数可以采用表2的数值。表2钻孔灌注桩桩基设计参数一览表层号45678910111213141528 CFG桩毕业设计Qsk(Kpa)404845606555706070587075Qpk(Kpa)50080050080060090065010001000三、设计计算1、天然地基方案分析1.1、荷载估算拟建8号楼32层，无地下室，剪力墙结构，每层荷载标准值按17KN/m³估算，地板按30KN/m³。则估计地板平均压力标准值为。1.2、持力层的选择压缩模量与压缩系数成反比，压缩模量越大压缩系数越小，土的压缩性越小，越适宜做地基。反之压缩模量越小，土的压缩系数越大，越不适宜做地基。由试验资料可知第3层为高压缩性土层，第5、7、8、9、10、11、12、13、14层为低压缩性土层，其余为中等压缩性土层。由于第一层土层一般都被挖掉，所以不考虑。而第二层土层有地下水，第三层土层为高压缩性土层，故不考虑。第四层土层为中等压缩性土层，而且天然地基承载力标准值也很大，所以选择第四层土层作为持力层。1.3、地基强度验算根据表1的分析结论可得：第四层基础深埋为7.2米，荷载相对较小，粉土④的承载力特征值为100KPa,按《建筑地基基础设计规范》要求，经宽深修正后承载力特征值：＝100＋0.5×(20－9.8)×(6-3)＋2×[1×20＋2×(18－9.8)＋3×(18－9.8)]÷7.2×(7.2－0.5)=247KPa<574KPa式中：——修改后的承载力特征值，KPa28 CFG桩毕业设计——地基承载力特征值。KPa——地基宽度，埋深的地基承载力修正系数，按基底下土类查表确定；b——基础埋深宽度，当宽度小于3米时按3米考虑，大于6米时按6米考虑；d——基础买只深度，自室外地面算起γ——基础底面以下土的重度，地下水一下取浮重度；——基础底面以上土的甲醛平均重度，地下水以下取浮重度。经计算，天然地基强度不能满足要求。故采用符合地基。1.4、符合地基方案分析采用CFG桩，优点是：CFG桩复合地基粘结强度桩是复合地基的代表，目前多用于高层和超高层建筑中。CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称(即cementfIying-ashgravelpile)。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间士、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间士表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形减小，再加上CFG桩不配筋，桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料，大大降低了工程造价。2、CFG桩的设计步骤2.1、承载力计算：2.1.1、确定持力层，有表1可得：选择第14层作为持力层。桩径d:水泥粉煤灰碎石桩桩径的确定取决于所采用的成桩设备，一般设计桩径为350——600mm。此处取d=400mm。——桩的周长（m);——桩周第I层土的侧阻力，桩端阻力特征值（KPa）,可按现行《建筑地基设计规范》JB5007有关规定选取；——第i层土的厚度（m）；28 CFG桩毕业设计2.1.2、桩体强度设计2.1.3、面积置换率查资料可得公式如下：（按等边三角形布距）（按正方形布距）（按矩形布距）注：s=3~5倍桩径此处取等边三角形布距2.1.4、符合地基承载力水泥粉煤灰碎石桩复合地基承载力可用下面的公式进行估算：式中：——复合地基承载力特征值（KPa）；——处理后装见图承载力特征值(KPa);m——面积置换率；——单桩截面面积（）；β——桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时，可取β=0.75-0.95，天然地基承载力高时去较大值；当s=3d，有上式可得m=0.1007，算的=1515.46（KPa）当s=4d，有上式可得m=0.057，算的=887.38（KPa）28 CFG桩毕业设计当s=5d，有上式可得m=0.036，算的=590.14（KPa）由于CFG桩复合地基置换率一般不大于10%（参考《地基处理技术》）。所以当s=3d时不满足要求。2.1.5、对承载力修正；当s=3d，计算=1514.476（KPa)当s=4d，计算=886.396（KPa)当s=5d，计算=589.156（KPa)由于CFG桩复合地基置换率一般不大于10%（参考《地基处理技术》）。所以当s=3d时不满足要求。综上所述：当s=4d时满足要求；2.1.6、确定桩数；注：由于受建筑物尺寸的影响，实际布桩时可能要比计算的多。2.2、沉降计算目前国内许多地方发生的建筑物倾斜等事故，由地基变形不均匀所占了较大的比例。特别对于地基土岩性变化的，若只按承载力控制进行设计，将会出现变形过大或严重不均匀，影响建筑物正常使用。《建筑地基处理技术规范》GB50007变形控制的设计思想是相一致的。水泥粉煤灰碎石桩复合地基的变形计算应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007，以下几点需要说明：2.2.1、复合地基的分层与天然地基分层相同，大量工程实践表明当荷载接近或达到复合地基承载力时，各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的ξ倍，ξ的值可按下式确定：28 CFG桩毕业设计ξ=公式中：————基础底面下天然地基承载力特征值（KPa）。2.2.2、变形经验系数Ψ，对不同地区可根据沉降观测资料及经验确定，也可按照规范中相关表格查表确定。2.2.3、复合地基变形计算过程中，在复合土层中，压缩模量很高时，可能满足下式：ΔSn≤0.025∑ΔSi要求，若计算到此为止，就漏掉了以下土层的变形量，因此，计算时计算深度必须大于复合土层的厚度。2.2.4、进行模量选取时，复合地基加固土层用复合模量计算变形，下卧层用天然地基压缩模量计算变形，无论是加固土层还是下卧层都要用到勘察报告提供的不同土层天然地基模量。在工程中，应用较多且计算结果与实际符合较好的变形计算方法是复合模量法。计算时复合土层分层与天然地基相同。复合土层的模量等于该天然地基模量的ξ倍加固区和下卧区土体内应力分布采用各向同性均匀的直线变形体理论。CFG桩复合地基沉降包括加固区土层沉降和下卧层土层沉降，S=（3－6）式中：----加固区范围内土层分层数；---沉降计算深度范围内土层总的分层数；28 CFG桩毕业设计---对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力（Kpa）；E---基础底面下第i层土的压缩模量；---基础底面至第i层土，第i-1层土地面的距离(m);基础底面计算点至第层土，第i层土底面范围内平均附加应力系数，可查表计算；---沉降计算修正系数，根据地区沉降观测资料及经验确定，也可采用规范中相应表格的建议值。下面计算A点的沉降量A点的沉降量计算表土层号自基底往下深度Z/B加固40.85.30.040.25000.20005.18.945.428 CFG桩毕业设计区51.650.090.24990.2123243.481.668.50.40.24781.69405.16.834.7710.750.60.24600.5382173.559.5811.80.60.24510.2477233.785.1913.00.70.24370.275915.54.0621014.550.80.24170.3486203.2641116.450.90.23900.4148173.559.51221.251.10.23141.0320322.889.61324.31.30.22610.5307163.962.41432.351.70.21161.3510352.587.5下卧区1537.755.32.00.20180.772712.52.936.31641.52.20.19580.5078123.137.21746.52.40.19370.881412.52.936.318502.60.18240.113012.82.835.81960.53.20.16801.044013.52.635.1沉降计算为变形深度范围内压缩模量的当量值，应按下式计算：=式中：---第层土的附加应力系数沿土层厚度的积分值；----基础底面下第层的压缩模量（MPa），桩长范围内的复合土层按复合土层的压缩模量取值。=0.2/5.1+0.2123/24+1.6940/5.1+0.5382/17+0.2477/23+0.2759/15.5+0.3486/20+0.4148/17+1.0320/32+0.5307/16+1.3510/35+0.7727/12.5+0.5078/12+0.8814/12.5+0.1130/12.8+1.0440/13.5=12所以有规范和经验得：为0.5125附加应力=574-9.84*7.2=503.15kpaS==0.5125×28 CFG桩毕业设计=102mm点沉降量计算表土层号自基底往下深度L/BZ/B加固区40.75.30.040.25000.17505.18.945.451.750.10.24990.2623243.481.668.30.40.24791.62025.16.834.7710.550.60.24610.5388173.559.5811.80.60.24510.2958233.785.1913.00.70.24370.275915.54.0621014.30.80.24210.2939203.2641116.40.90.23930.4625173.559.51221.01.10.23170.9412322.889.61324.21.30.22640.6132163.962.4下卧1432.255.31.70.21161.3452352.587.528 CFG桩毕业设计区1537.82.00.20180.803912.52.936.31642.02.20.19490.5578123.137.21747.02.50.18700.603212.52.936.31849.82.60.18270.309512.82.835.81961.03.20.16731.106813.52.635.1S==0.5125×=104.97mmC点沉降量计算表土层号自基底往下深度L/BZ/B加固区40.55.30.02630.25000.12505.18.945.451.550.08160.24990.2623243.481.667.00.36840.24871.35365.16.834.779.00.47370.24750.4866173.559.5811.50.60530.24530.5935233.785.1913.00.68420.24370.347215.54.0621014.20.74740.24210.2697203.2641116.30.85790.23930.4628173.559.51221.01.10530.23170.9651322.889.61324.51.28950.22570.6640163.962.4下卧1432.55.31.71050.21131.3376352.587.528 CFG桩毕业设计区1537.61.97890.20220.735512.52.936.31642.12.21580.19460.5899123.137.21746.02.42110.18840.473712.52.936.31847.02.47370.18700.122612.82.835.819583.05260.17131.146413.52.635.1S==0.5125×=97.4mmD点沉降量计算表土层号自基底往下深度L/BZ/B加固区40.75.30.03680.25000.17505.114.645.452.00.10530.25000.3250245.681.667.50.39470.24861.36455.111.234.7710.00.52360.24660.6015175.859.5811.80.62110.24510.4262236.185.1913.50.71050.24300.388315.56.6621014.00.73680.24240.1131205.2641116.250.85530.23930.4950175.859.51221.31.12110.23141.0402324.689.61324.01.26320.22680.5144166.462.4下卧区1431.85.31.67370.21261.3175354.287.51538.42.02110.20090.953912.54.736.31641.02.15790.19650.3419125.037.21747.42.37370.18990.508012.54.736.328 CFG桩毕业设计1845.12.49470.18640.270912.84.635.81958.43.07370.17081.139413.54.335.1S==0.5125×=99.83mmA、B、C、D四点沉降量表点号沉降量(mm)点号沉降量(mm)A102B104.97C97.4D99.83由此可见AB，CD两点间的沉降差很小，倾斜值在规范范围内，总上所述，复合地基的变形完全满足规范要求，复合地基的设计及计算满足该工程的设计要求。2.3、褥垫层设计褥垫层技术是复合地基的一个核心技术，复合地基的许多特性都与褥垫层的主要作用：、2.3.1、保证土共同承担荷载若基础下面不设置褥垫层，基础直接与桩间土接触，在垂直荷载作用下承载特性和桩基础差不多。在给定荷载作用下，桩承受较多的荷载，随着时间的增加，桩发生一定的下沉，荷载逐渐向土体转移。在基础下设置一定厚度的褥垫层，情况就不同了，即使桩端落在好的土层上，也能保证一部分荷载通过褥垫作用在桩间土上，借助褥垫的调整作用，使给顶荷载作用下桩、土受力时程曲线均为常值。28 CFG桩毕业设计2.3.2、调整桩、土荷载分担比当荷载一定时，褥垫层越厚土承担的荷载越多；褥垫层厚度一定时，荷载越大，桩所承担的荷载比例增大。2.3.3、减小基础底面的应力集中当褥垫层厚度很小时，桩对基础底面产生应力集中，但当褥垫层厚度大于10cm时，应力集中明显降低，当褥垫层厚度为30cm时，桩土应力比降为1.23。2.3.4、调整桩、土水平荷载的分担试验表明，褥垫厚度越大，桩顶的水平位移越小，即桩顶承受的水平荷载越小。大量工程实践和室内试验表明，褥垫厚度不小于10cm，桩体不会发生水平折断，桩在复合地基中不会失去工作能力。褥垫层的合理厚度选择很重要。褥垫层厚度过小，桩间土承载力不能充发挥，要达到设计要求的承载力，必然要增加桩的数量或长度，造成经济上的浪费。好处是建筑物的沉降量小。褥垫层厚度大，桩对基础产生的应力集中很小，可不考虑桩对基础的冲切作用，基础受水平荷载的作用，不会发生桩的折断。这时能够充分发挥桩间土的承载能力。若褥垫过大时，会导致桩、土应力比等于或接近于1。此时桩承担的荷载太小，实际上复合地基中桩的设置已失去意义。这样设计的复合地基承载力，不会比天然地基有较大的提高，而且建筑物的变形也大。综合大量的工程实践的总结，即考虑到技术上可靠，经济上合理，褥垫层厚度为100mm----300mm，当桩径和桩间距过大时，结合对土性的考虑，褥垫层厚度还可以适当加大。对于本工程选取150mm的褥垫层厚度。褥垫层材料宜用中砂、细砂、继配砂石，最大粒径不宜于大于30mm。不宜采用卵石，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。四、CFG桩施工大量工程实践表明，CFG桩复合地基设计，就承载力而言不会有太大的问题，可能出问题的是CFG桩的施工。CFG桩复合地基于1988年提出并用于工程实践，28 CFG桩毕业设计一般有三种成桩施工方法:即振动沉管灌注成桩(适用于粉土、粘性土及素填土地基)、长螺旋钻孔灌注成桩(适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土)和长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩(适用于粘性土、粉土、砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地)。CFG桩复合地基,通过改变桩长、桩距、褥垫厚度和桩体配比，能使复合地基承载力幅度的提高有很大的可调性。它具有沉降变形小、施工简单、造价低、承载力提高幅度大、适用范围较广、社会和经济效益明显等特点,广泛应用于各类工程的地基处理和加固。CFG桩最常用的成桩施工方法有振动沉管灌注成桩和长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩两种方法。因为本工程属于市内工程，附近有大量的居民，沉管法噪音太大，影响居民生活，也为确保CFG桩成桩质量，设计建设采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工方法。4.1CFG桩施工前的设备1.施工前应准备下列资料和条件；2.建筑物场地工程地质勘察报告。3.水泥粉煤灰碎石桩布桩图。图应注明桩位编号以及设计说明和施工说明。4.建筑物场地临近的高压电线、电话线、地下管线、构筑物及障碍物等调查资料。5.建筑物场地的水准控制点和建筑物位置控制坐标等资料。6.具备“三通一平”条件。4.1.1、施工技术措施包含以下内容：1.材料供应计划。标明所用材料的规格、技术要求和数量。2.试成孔不少于两个，以复核地质资料以及设备、工艺是否适宜，核定选用的技术参数。3.按施工平面图方好桩位，若采用钢筋混凝土预制桩尖，需埋入地表以下30cm左右。4.确定打桩顺序。28 CFG桩毕业设计打桩顺序有连打法、间隔跳打法，最好由现场试验来确定。连打法易造成邻桩被挤碎或缩颈隆起现象，但土层较硬时，在中间补打新桩，可能造成已打桩被震裂或震断。在软土中，桩距较大时可采用隔桩跳打，但施工新桩时与已打桩间隔不少于7天；在饱和的松散粉土中，如桩距较小,不宜采用；满堂布桩时，应遵循“中间向四周”或“一边向一边”的原则。2.复核测量基线，水准点及桩位、水泥粉煤灰碎石桩的轴线定位点，检查施工场地所设的水准点是否会受施工影响。3.振动沉管表面应有明显的进尺寸标注，并以米为单位。4.2CFG桩施工流程及技术要求4.2.1、采用长螺旋钻孔、管内泵混合料灌注成桩的施工流程为：原地面处理→测量放线→钻机就位→钻进至设计深度→停钻→泵送混合料→边泵边均匀拔管至桩顶→钻机移位。原地面处理钻机移位均匀拔钻至桩顶泵送混合料停钻钻进至设计深度钻机就位测量放线长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺流程图4.2.2、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工要求28 CFG桩毕业设计（1）在施工钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混凝土泵送量应与拔管速度相配合，边灌注边提钻，保持连续灌注，均匀提升，同时应保证钻头始终埋入混合料中。（2）遇到饱和砂土或粉土层，不得停泵待料，避免造成混合料离析、桩身缩径、断桩和夹泥等。（3）混凝土泵的入料口加盖钢筋网格，防止较大拌和料堵管。（4）钻孔应先慢后快。成桩过程中，若发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺。（5）混合料应按设计配合比（室内配比试验确定并通过成桩工艺性试验验证的配合比）经搅拌机拌和，坍落度、拌和时间应按工艺性试验确定的参数进行控制，且拌和时间不得小于60s；搅拌的混合料必须保证混合料圆柱体能顺利通过刚性管、高强柔性管、弯管和变径管而到达钻杆芯管内。（6）CFG桩成孔至设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。（7）钻杆应静止提拔，施工中应严格按工艺性试验确定并经监理工程师批准的参数控制提拔速度和泵送量，提拔速度一般宜控制在2m~3m/min，并保证连续提拔，施工中严禁出现超速提拔。（8）施工中应保证排气阀正常工作，施工中要求每工班经常检查排气阀，防止排气阀被水泥浆堵塞。（9）桩机移机至下一桩位施工时，应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确4.3施工中常见的问题4.3.1、CFG桩施工完成并检测合格后按要求设置沉降、移位观测设备进行沉降、位移观测，观测结果应纳入竣工文件。4.3.2、CFG桩施打顺序采用从线路中心向两侧顺序推进。4.3.3、混合料要求按配合比进行配料，计量要求准确，上料顺序为：先装碎石或卵石，再加水泥、粉煤灰和泵送剂，最后加砂或石屑，使水泥、粉煤灰和泵送剂夹在砂、石之间，每盘料搅拌时间不应小于60s。在泵送前混凝土泵料斗、搅拌机搅拌桶应备好熟料。4.3.4、长螺旋钻、管内泵压混合料灌注成桩钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。一般应先慢后快，如发现钻杆摇晃或难钻时应放慢进尺。钻头到达设计桩长预定标高时于动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制桩长的依据。4.3.5、CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。成桩过程宜连续进行，应避免因后台供料慢而导致停机待料。灌注成桩完成后，用水泥袋盖好桩头，进行保护。4.3.6、打桩弃土清运不可对设计桩顶标高以下的桩身造成损害；不可扰动桩间土；不可破坏工作面未施工的桩位。清运完毕后人工开挖其下50cm保护土层，清运保护土层时不得扰动基底土，防止形成橡皮土。施工时严格控制标高，不得超挖。28 CFG桩毕业设计4.4、施工质量控制措施与质量检验4.4.1、质量控制⑴为检验CFG桩施工工艺、机械性能及质量控制，核对地质资料，在工程桩施工前，应先做不少于2根试验桩，并在竖向全长钻取芯样，检查桩身混凝土密实度、强度和桩身垂直度，根据发现的问题修订施工工艺。⑵CFG桩的数量、布置形式及间距符合设计要求。⑶桩长、桩顶标高及直径应符合设计要求。⑷CFG桩施工中，每台班均须制作检查试件，进行28d强度检验，成桩28d后应及时进行单桩承载力或复合地基承载力试验，其承载力、变形模量应符合设计要求。⑸通常桩顶混凝土密实度差，强度低，对此采取桩顶以下2.5m内进行振动捣固的措施。⑹为保证施工中混合料的顺利输送，施工中采取强制式搅拌机。⑺桩身每方混合料掺加粉煤灰量70～90kg，坍落度控制在160～200mm。⑻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。⑼冬期施工时混合料入孔温度不得低于5℃,对桩头和桩间土应采取保温措施。⑽跳打施工时应及时清除成桩时排出的弃土，否则会影响施工进度。⑾整个施工过程中，安排质检人员旁站监督，并作好施工原始记录，记录钻压电流值、孔深、单孔混合料灌入量、堵管及处理措施等。⑿CFG桩施工属隐蔽工程，施工完毕报监理签认后方可进行下一道工序施工。4.4.2、检验⑴所用的水泥和粗细骨料品种、规格及质量应符合设计要求；检验数量：同一产地、品种、规格、批号的水泥，散装500t为一批，不足500t时也按一批计。同一产地、品种、规格且连续进场的粗、细骨料，分别每400m3为一批，当不足400m3时也按一批计。各种原材料每批抽样检验1组。检验方法：检查产品质量证明文件。在水泥库抽样检验水泥强度、安定性、凝结时间，在料场抽样检验粗细骨料含泥量、筛分试验颗粒级配。⑵CFG桩混合料坍落度应按工艺性试验确定并经监理工程师批准的参数进行控制；检验数量：每台班抽样检验3次。检验方法：现场坍落度试验。⑶CFG桩混合料强度应符合设计要求；检验数量：每台班做一组(3块)试块。检验方法：制作混合料试块，进行28天标准养护试件抗压强度检验。⑷CFG桩的数量、布桩形式应符合设计；检验数量：全部检查。检验方法：计数。⑸每根桩的投料量不得少于设计灌注量；检验数量：每根桩检验。检验方法：料斗现场计量或混凝土泵自动记录。⑹CFG桩的有效长度应满足设计；检验数量：每根桩检验。28 CFG桩毕业设计检验方法：测量钻杆长度，并在施工中检查是否达到设计深度标志，施工后检查浮浆厚度，计算出桩的有效长度。⑺CFG桩的桩身质量、完整性应满足设计要求；检验数量：总桩数10%。检验方法：低应变检测。⑻CFG桩处理后的复合地基承载力应满足设计要求；检验数量：总桩数的2‰（复合地基承载力及单桩承载力各1‰），且每个单体工程复合地基承载力及单桩承载力数量各不少于3点。检验方法：平板荷载试验,并宜在施工结束28天后进行。⑼CFG桩的桩位、垂直度、有效直径的允许偏差应符合下表的规定。CFG桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法序号检验项目允许偏差施工单位检验数量检验方法1桩位(纵横向)0，50mm按成桩总数的10%抽样检验，且每检验批不少于5根经纬仪或钢尺丈量2桩体垂直度1%经纬仪或吊线测钻杆倾斜度3桩体有效直径不小于设计值开挖50-100cm深后，钢尺丈量。CFG桩施工完毕，一般28天后对CFG桩和CFG桩复合地基进行检测，检测包括底应变对桩身质量的检测和静荷载试验对承载力的检测，静荷载试验多采用单桩或多桩复合地基，根据试验结果评价复合地基荷载承载力，亦可采用单桩荷载试验，通过计算评价复合地基承载力。进行单桩荷载试验时为防止试验中桩头被压碎，宜对桩头进行加固。对桩间土可采用标贯试验、静力触探、轻便触探等手段进行加固前后的物理力学性能试验。4.5施工验收CFG桩复合地基验收时应提交下列资料：（1）桩位测量方线图（包括桩位编号）。（2）材料检验及混合料试块试验报告书。（3）竣工平面图。28 CFG桩毕业设计（1）CFG桩施工原始记录。（2）设计变更书，事故处理报告。（3）复合地基静载试验检测报告。（4）施工技术措施。桩的施工容许偏差应满足下列要求：（1）桩长允差不大于10cm.（2）桩径容许偏差不大于2cm。（3）垂直度容许偏差不大于1％（4）桩位容许误差：①满堂布桩的基础小于等于1/2d。②条形基础：垂直轴线方向小于等于1/4d。对单排布桩不得大于6cm，顺轴线方向小于等于1/3d。对单排布桩不得大于1/4d。六、参考文献[1]中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范（GB50007—2001）.北京.中国建筑工业出版社，2001.7[2]郑俊杰编著。地基处理技术。华中科技大学出版社，2004.9[3]中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范（GB50007—2002）.北京.中国建筑工业出版社，2002.21-22[4]徐至均主编.水泥粉煤灰碎石桩复合地基.北京.机械工业出版社，2004.33—34[5]阎明礼、张东刚编著.CFG桩复合地基技术及工程实践.北京：机械工业出版社，2004.1[6]黄生根、张希浩、曹辉编著。地基处理与基坑支护工程。中国地质大学出版社。1997.3[7]中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范（GB50007—2002）.北京.中国建筑工业出版社，2002.21-2228 CFG桩毕业设计[8]孙文怀主编.基础工程设计与地基处理.北京.中国建筑工业出版社，1999.8.267-272[9]卢延浩主编.土力学.南京.河海大学出版社，2002.1.102-10828