工程設(shè)計(jì)地基處理工程設(shè)計(jì)概述

目錄

1工程概況1

1.1建筑工程概況1

1.2場(chǎng)地條件1

1.2.1場(chǎng)地環(huán)境1

1.2.2場(chǎng)地地質(zhì)構(gòu)造及地震烈度1

1.3水文與氣候1

1.4工程地質(zhì)條件2

2方案選擇與論證及相關(guān)技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀3

2.1設(shè)計(jì)要求3

2.2方案的選擇3

2.3方案的論證3

2.3.1CFG樁方案的論證4

2.3.2碎石樁方案的論證4

2.3.3水泥土攪拌樁方案的論證4

2.4地基處理國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀與進(jìn)展趨向5

2.4.1CFG樁國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀5

2.4.2碎石樁國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀6

2.4.3水泥土攪拌樁國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀6

3方案的設(shè)計(jì)計(jì)算及最佳方案選擇7

3.1CFG樁的設(shè)計(jì)計(jì)算與工程預(yù)算7

3.1.1CFG樁的設(shè)計(jì)計(jì)算7

3.1.2CFG樁的工程預(yù)算15

3.2碎石樁設(shè)計(jì)計(jì)算與工程預(yù)算16

3.2.1碎石樁的設(shè)計(jì)計(jì)算16

3.2.2碎石樁的工程預(yù)算22

3.3水泥土攪拌樁的設(shè)計(jì)計(jì)算與工程預(yù)算23

3.3.1水泥土攪拌樁的設(shè)計(jì)計(jì)算23

3.3.2水泥土攪拌樁的工程預(yù)算30

3.4地基處理最佳方案選擇32

4方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算32

4.1CFG樁優(yōu)化設(shè)計(jì)32

4.1.1參數(shù)的設(shè)計(jì)32

4.1.2樁身混凝土強(qiáng)度確定35

4.1.3褥墊層厚度35

4.1.4沉降計(jì)算35

4.1.5脆弱下臥層驗(yàn)算37

4.1.6方案優(yōu)化前后工程量對(duì)比39

4.2程序設(shè)計(jì)40

5施工方案41

5.1CFG樁施工方案41

5.1.1施工機(jī)械41

5.1.2施工流程及施工挨次41

5.1.3褥墊層鋪設(shè)44

5.1.4施工要點(diǎn)及質(zhì)量把握標(biāo)準(zhǔn)44

5.1.5施工中應(yīng)留意的成績(jī)46

5.2資源需求量47

5.2.1次要施工機(jī)械、設(shè)備47

5.2.2材料方案48

5.2.3勞務(wù)方案及工程進(jìn)度方案48

5.3施工組織管理49

5.3.1施工人員組織管理49

5.3.2安全及文明施工保證措施49

6施工質(zhì)量監(jiān)測(cè)50

6.1CFG樁檢測(cè)目的50

6.2檢測(cè)數(shù)量51

6.3檢測(cè)方法51

6.3.1超聲波法檢測(cè)樁的殘缺性51

6.3.2靜荷載實(shí)驗(yàn)法測(cè)樁承載力54

6.4CFG樁施工質(zhì)量監(jiān)測(cè)結(jié)論56

7次要工作及創(chuàng)新點(diǎn)56

7.1次要工作56

7.2創(chuàng)新點(diǎn)57

參考文獻(xiàn)

謝辭

附錄

摘要

擬建工程為米易縣商會(huì)大廈，地處米易縣城北新區(qū)，與攀西大酒店隔路絕

對(duì)，有喧囂路直通場(chǎng)地，交通便利，地勢(shì)較為平整。擬建大廈為21層框剪結(jié)

構(gòu)，1層地下室，占地面積2244要求地基處理后，復(fù)合地基承載力達(dá)到

350kpa,沉降小于50mm。

根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)和水文條件做出了三種地基處理方案，分別是:碎石樁法，水

泥土攪拌樁法，CFG樁法，經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算，三種施工方案都滿足上部荷載的要

求。均可進(jìn)行加固處理該場(chǎng)地地基。

經(jīng)過初步對(duì)比，從設(shè)計(jì)方案的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)要求和周邊狀況綜合考慮，打算

接受CFG樁法加固處理改良地基。經(jīng)過一系列的設(shè)計(jì)計(jì)算，接受CFG樁直徑

為400mm,有效樁長(zhǎng)8.0m,樁間距2.0m,共施工600根樁，總造價(jià)為

317088.38元，沉降小于50mm,方案工期為42天。同時(shí)本文還引見了CFG樁

的參數(shù)設(shè)計(jì)、施工設(shè)備、施工工藝和質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

CFG樁具有承載力高、沉降量小和工程費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，得以廣泛接受，并

獲得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞

地基處理CFG樁水泥土攪拌樁碎石樁

Abstract

TheproposedworksisMiyicountychamberofcommercebuildinganditis

locatedatthenorthoftownnewlydevelopedarea,withthePanxihoteldifferent

relative,TherehastheAnningroadwhichcanthroughthesite,thetransportis

convenientandthetopographyissmoother.Theproposedchamberofcommerce

buildingisaframe-shearwallstructureofthe21-storeys,withalayerbasement,and

thesizeis2244m2.afterthesoiltreatment,thebearingcapacityneedreach350kPa,

andthesettlementshouldbelessthan50mm.

Accordingtothegeologicalandhydrologicalconditions,itmadethreesoil

treatmentplans:gravelpiles,cementmixingpile,CFGpile.Throughdesigned,the

threeconstructionoptionscanmeettherequirementsoftheupperload,soitcanbe

reinforcedtodealwiththefoundationofthesite.

Afterapreliminarycomparison,fromthedesignedprogramofeconomicandthe

technicalrequirementsofthesurroundingcircumstanceswhichisconsidered,It

decidedtoadopttheCFGpiletoreinforcethefoundation.Afteraseriesofdesign

andcalculation,itusestheCFGpile,with400mmofthediameter,8.0metersofthe

effectivepilelength,2.0metersofthethepilespacing,andatotalof691construction

piles.theworksthatwillbeplanedforthe42dayscostsabout317,088.38yuan,and

thesettlementislessthan50mm.Simultaneouslythisarticlealsointroducedthe

parametersdesignofCFGpile,theconstructionequipment,theconstruction

technologyandthequalitystandardoftesting.

TheCFGpilewithahighbearingcapacity,asmallsettlementandalowcostof

theprojectcanbewidelyusedandachievedagoodeconomicandsocialbenefits.

Keywords:

soiltreatment;cementFly-ashgravelpile;cementmixingpile;gravelpile

,1t—?—

刖百

在米易縣，進(jìn)行了一個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研，搜集了工程的相關(guān)材料，為畢業(yè)設(shè)計(jì)供應(yīng)

了必備的參數(shù)，本次設(shè)計(jì)的次要內(nèi)容為本工程中商會(huì)大廈的地基處理。

地基處理的目的是指進(jìn)步脆弱地基的承載力，保證地基的波動(dòng)性；降低脆弱地基的緊

縮性，增添基礎(chǔ)的沉降和不均勻沉降；防止地震時(shí)地基土的振動(dòng)液化；衰退區(qū)域性土的濕

陷性，收縮土的脹縮性等。

設(shè)計(jì)的次要內(nèi)容共五個(gè)部分：第一部分為工程概況，包括建筑工程概況、工程地質(zhì)條

件和設(shè)計(jì)要求；其次部分為方案的初步選擇與論證，次要包括地基處理方案初選、設(shè)計(jì)，

并對(duì)地基處理最終選擇方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，及程序設(shè)計(jì)；第三部分為施工方案，包括施工

設(shè)備及施工工藝等；第四部分為施工質(zhì)量監(jiān)測(cè)，包括地基處理施工質(zhì)量監(jiān)測(cè)目的、數(shù)量和

方法；第五部分為次要工作及創(chuàng)新點(diǎn)。

本設(shè)計(jì)在吳麗萍副教授指點(diǎn)下完成，對(duì)吳老師的細(xì)心指點(diǎn)表示誠(chéng)意的感激。由于本人

程度有限，設(shè)計(jì)中有不妥和錯(cuò)誤之處在所難免，敬請(qǐng)批判指正。

2009年6月

1工程概況

1.1建筑工程概況

擬建米易縣商會(huì)大廈，位于米易縣城北新區(qū)，與攀西大酒店隔路絕對(duì)，有喧囂路直通

場(chǎng)地，交通便利。該大廈次要由主樓和裙房組成，主樓、裙房大體呈“L”型布置，建筑全體

與城市干道走向趨于全都，分別向東北、東北兩個(gè)方向延伸。

建筑總高度80.1m,建筑室內(nèi)外高差600mm,建筑耐水等級(jí)一類，主樓結(jié)構(gòu)類型為框

剪結(jié)構(gòu)，裙房結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)。該建筑面積為8074m2,場(chǎng)地面積為2244辦公

樓為地上20層，地下一層，接受筏板基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)場(chǎng)平標(biāo)高1084.60m,地下室設(shè)計(jì)地面高

程為1080.10mo主樓基礎(chǔ)荷載最大值估算35000KN,裾樓基礎(chǔ)荷載最大值估算1000KN。

場(chǎng)地勘探點(diǎn)立體圖見附圖一。

1.2場(chǎng)地條件

1.2.1場(chǎng)地環(huán)境

擬建場(chǎng)地位于米易縣城北新區(qū)，場(chǎng)地地貌屬喧囂河河谷積累地貌，場(chǎng)地處在喧囂河一

級(jí)階地上，階地平整寬敞。

1.2.2場(chǎng)地地質(zhì)構(gòu)造及地震烈度

擬建場(chǎng)地區(qū)域上處于川滇南北向構(gòu)造帶中南段，構(gòu)造上次要受南北向構(gòu)造把握，另有

北北西向構(gòu)造，北東向次生構(gòu)造復(fù)合。根據(jù)《中華人民共和國(guó)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告（掛榜幅

I：50000）》及相關(guān)材料，區(qū)域內(nèi)分布為晉寧、澄江、“加里東”一海西、印支一喜馬拉雅

等構(gòu)造層。

區(qū)域斷裂帶次要分布有喧囂河斷裂帶、磨盤山斷裂帶、昔格達(dá)斷裂帶和普威-橫山斷裂

帶。場(chǎng)地位于喧囂河斷裂帶西側(cè)，喧囂河斷裂帶是川滇南北向構(gòu)造帶的主體，是一條承繼

性活動(dòng)特征的多期活動(dòng)性斷裂，在西昌、德昌及其以南地帶屬于弱活動(dòng)帶。場(chǎng)地處于德昌

—會(huì)東基本波動(dòng)區(qū)，斷裂對(duì)擬建場(chǎng)地的波動(dòng)無較大影響。

場(chǎng)地內(nèi)細(xì)砂土在飽和和形態(tài)下屬液化土，液化等級(jí)為稍微。

場(chǎng)區(qū)抗震設(shè)防烈度為vn度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為o.iog,其次組。

1.3水文與氣候

擬建場(chǎng)地區(qū)域?qū)儆诟咴蛠喓畮夂?，其特點(diǎn)是年溫差小，日溫差大，四季不分明，

但由于受海拔高程和地形的影響，垂直差異分明，小氣候簡(jiǎn)單多變。年均勻氣溫20℃,最

高氣溫41℃,最低氣溫每年6~10月為旱季，降雨量占全年80%以上，年降雨量

760?1200mm,均勻約900mm；年均勻蒸發(fā)量在河谷地帶2400~2900mm,山嶺地帶

1400~1800mm；每年11月?翌年3月為風(fēng)季，普通風(fēng)速為13.0m/s,風(fēng)向多為東南。

場(chǎng)地次要地表水體為喧囂河，喧囂河為區(qū)內(nèi)最大的地表水體。

場(chǎng)地地下水位為1.2m,根據(jù)調(diào)查場(chǎng)地水對(duì)碎及碎中的鋼筋無腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐

蝕性。

1.4工程地質(zhì)條件

據(jù)地表調(diào)查和鉆探揭露，場(chǎng)區(qū)出露地層為：

第四系全新統(tǒng)素填土（Q^l）、第四系全新統(tǒng)粉質(zhì)粘土（Q41"）、第四系全新統(tǒng)含碎

（塊）石粉質(zhì)粘土（（24團(tuán)）、第四系全新統(tǒng)含炭質(zhì)粘土（Q4"W）、第四系全新統(tǒng)沖洪積卵石

土（Q4?PI）、第四系全新統(tǒng)細(xì)砂土（Q4H+M）、昔格達(dá)組粉砂巖夾泥巖（QJ）。

地基土工程地質(zhì)分層及特征見表M,其巖土的物理力學(xué)性質(zhì)見表1-2。該場(chǎng)地地層狀況

詳見工程地質(zhì)剖面圖（附圖二，附圖三）及鉆孔柱狀圖（附圖四）。

地基土工程地質(zhì)分層及特征表1-1

工程地質(zhì)分層地層厚度

顏色濕度形態(tài)密實(shí)度地質(zhì)特征描畫

及編號(hào)（m）

粉質(zhì)粘土及大批砂巖

①素填土1.20?4.50淺灰色濕?飽和

碎塊、礫石組成

黃褐色軟塑?可松懈?稍由粘粒組成，局部孔

②1粉質(zhì)粘土1.40?3.60濕?飽和

灰白色塑密砂含量較高，

砂巖、玄武巖組成，含

②2碎塊石粉黃褐色可塑?硬

1.20?4.40稍濕量約20%?45%，粒徑

質(zhì)粘土灰白色塑

約10?20mm

灰褐色軟塑?可

③1炭質(zhì)粘土1.30-4.20濕?飽和次要由粘粒組成

灰黑色塑

灰黑色牢固，亞圓?圓形，

中密?密

③2卵石土4.80-7.70紫紅色濕?飽和粒徑50?18mm,砂土

實(shí)

灰白色的組分以中粗砂為主

紫紅色粘粒含量＜3%,砂

③3細(xì)砂土0.50-2.70灰黑色濕?飽和稍密±,呈條狀及尖滅體

灰白色分布。

?1強(qiáng)風(fēng)化昔粉砂巖大部分己硬化，

格達(dá)組粉砂巖2.20?5.20灰黑色泥巖呈薄?中厚層狀

夾泥巖構(gòu)造

薄?中厚層狀構(gòu)造，半

④2昔格達(dá)組

10.4-17.8灰黑色成巖，裂面光滑，遇水

粉砂巖夾泥巖

易硬化

巖土物理力學(xué)目的建議值表表1-2

\目的樁的極限樁的極限基底對(duì)

內(nèi)摩擦承載力特

自然容重緊縮模量?jī)?nèi)聚力端阻力標(biāo)側(cè)阻力標(biāo)碎摩擦

角(p征值

巖土y(KN/m3)Es(MPa)C(KPa)準(zhǔn)值準(zhǔn)值系數(shù)

稱號(hào)\(°)fak(KPa)

qPk(KPa)qsik(KPa)

①素填土17.5341590///

②1粉質(zhì)粘土187.52218150/250.25

②2碎塊石粉

1992620180/450.35

質(zhì)粘土

③1炭質(zhì)粘土18.54188100/220.20

③2卵石土222503540040001500.55

③3細(xì)砂土17.57026130///

?1強(qiáng)風(fēng)化

昔格達(dá)組粉18.6102522220///

砂巖夾泥巖

④2昔格達(dá)

組粉砂巖夾19.21228252802600800.40

泥巖

2方案選擇與論證及相關(guān)技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

2.1設(shè)計(jì)要求

本工程設(shè)計(jì)要求如下：

(1)建筑物復(fù)合地基承載力2350kpa；

(2)建筑物基底最大沉降量V50mm。

2.2方案的選擇閨

地基基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)根據(jù)建筑物的用途與安全等級(jí)、建筑布置與上部結(jié)構(gòu)類型，充分考

慮場(chǎng)地和地基地質(zhì)條件，結(jié)合施工技術(shù)條件以及工期、造價(jià)等要求，合理地選擇工程方

案，堅(jiān)持量體裁衣、就地取材的準(zhǔn)繩，細(xì)心設(shè)計(jì)，以保證建筑物的安全正常運(yùn)用。

根據(jù)工程地質(zhì)狀況及工程要求，要求沉降小于50mm,地基處理后復(fù)合地基承載力要

求達(dá)到350kpao擬建工程為地上20層，地下1層，建筑面積為2044m2,接受的是筏板

基礎(chǔ)，建筑物上部荷載為35000kpa,場(chǎng)地地下水位為1.2m。

為了達(dá)到場(chǎng)地地基承載力和沉降要求，對(duì)建筑物地基部分?jǐn)M接受CFG樁、碎石樁和水

泥土攪拌樁三種地基處理方案。

2.3方案的論證

2.3.1CFG樁方案的論證

水泥粉煤灰碎石樁（CFG）加固脆弱地基，經(jīng)過樁與樁間土在一同擔(dān)當(dāng)上部荷載。

CFG樁具有肯定的粘結(jié)強(qiáng)度的混合料，在荷教作用，CFG樁的緊縮性分明比周圍軟土小，

因此復(fù)合地基中CFG樁起到樁體作用，可進(jìn)步承載力，減小變形。

CFG樁施工中接受振動(dòng)沉管灌注成樁，也可用螺旋鉆孔成樁，有時(shí)用振動(dòng)沉管機(jī)和螺

旋鉆機(jī)聯(lián)合運(yùn)用成樁。接受振動(dòng)沉管灌注成樁，施工中不復(fù)打，與振拔樁相比，不會(huì)由于

復(fù)打時(shí)樁身摻加進(jìn)泥土，延長(zhǎng)單樁成樁工夫，進(jìn)步施工進(jìn)度。CFG樁不留振，勻速拔管，

不易形成斷樁。在軟土地區(qū)施工時(shí)，由于接受靜壓振拔技術(shù)，減小了對(duì)土和已打樁的不利

影響，施工質(zhì)量簡(jiǎn)約得到保證，在郊區(qū)對(duì)樂音凈化嚴(yán)厲限制的地方可用螺旋鉆孔成樁。

CFG樁適用于素填土、粘土、粉土、砂土等。本工程地層有素填土、粉質(zhì)粘土、碎石

塊粉質(zhì)粘土、碳質(zhì)粘土、細(xì)砂土等，CFG樁適用于本工程。

因此，CFG樁地基處理方案是可行的。

2.3.2碎石樁方案的論證

碎石樁是將碎石擠入已成的孔中，構(gòu)成大直徑的碎石所構(gòu)成的密實(shí)樁體，可以進(jìn)步地

基承載力，減小變形和添加抗液化性，還可以進(jìn)步土體的抗液化性，還可以進(jìn)步土體的抗

剪強(qiáng)度。普通經(jīng)振沖加固后，地基承載力可進(jìn)步一倍以上。

振沖碎石樁法運(yùn)用在飽和松懈粉細(xì)砂、中、礫砂、粉土、粘性土、黃土和雜填土及人

工填土都獲得了令人滿足的效果。振沖碎石樁可以使本工的沉降把握在50mm以內(nèi)，復(fù)合

地基承載力達(dá)到350kpa,碎石樁適用于本工程的。

綜上所述，碎石樁地基處理方案是可行的。

2.3.3水泥土攪拌樁方案的論證

水泥土攪拌樁是將水泥等材料作為固化劑，使軟土硬結(jié)成具有全體性、水波動(dòng)性和肯

定強(qiáng)度的水泥加固土，從而進(jìn)步地基強(qiáng)度和增大變形模量。

水泥土攪拌法分噴漿深層攪拌法和噴粉深層攪拌法兩種，前者經(jīng)過攪拌葉片將由噴嘴

噴出的水泥漿液和地基土體就地強(qiáng)迫攪拌和均勻構(gòu)成水泥土；后者經(jīng)過攪拌葉片將由噴嘴

噴出的水泥粉體和地基土體就地強(qiáng)迫和均勻構(gòu)成水泥±0

水泥土攪拌樁的特性：

①水泥土攪拌法由于將固化劑和原地及軟土就地?cái)嚢杌旌?，因此最大限制地利用了?/p>

土；

②攪拌時(shí)不會(huì)使地基側(cè)出擠出，所以對(duì)周圍原有建筑物的影響較小;

③根據(jù)不同地基土的性質(zhì)及工程設(shè)計(jì)要求，合理選擇固化劑及其配方，設(shè)計(jì)比較機(jī)

警；

④施工時(shí)無振動(dòng)、無樂音、無凈化，可在郊區(qū)內(nèi)和密集建筑群中進(jìn)行施工；

⑤土體加固后重度基本不變，對(duì)脆弱下臥層不致產(chǎn)生附加沉降；

⑥與鋼筋混凝土樁基相比，節(jié)省了大量的鋼材，并降低了造價(jià)；

⑦根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的需求，可機(jī)警地接受柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加固型式。

此方法有對(duì)其他建筑擾動(dòng)小而且不致產(chǎn)生附加沉降，對(duì)于對(duì)沉降及承載力要求較高的

本工程可以滿足設(shè)計(jì)要求。

因此，水泥土攪拌樁地基處理方案是可行的。

2.4地基處理國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀與進(jìn)展趨向

近50年來，國(guó)內(nèi)內(nèi)在地基處理技術(shù)方面進(jìn)展格外快速。我國(guó)隨著大批國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的

引進(jìn)，老方法得到改進(jìn)，新方法不斷涌現(xiàn)，并結(jié)合我國(guó)本身特點(diǎn)，初步構(gòu)成了具有中國(guó)特

征的地基處理技術(shù)及其支護(hù)體系，很多范疇達(dá)到了國(guó)際搶先程度。同時(shí)國(guó)外古代工業(yè)的進(jìn)

展，也對(duì)地基工程供應(yīng)了弱小的消費(fèi)手腕。

隨著地基處理技術(shù)的理論和進(jìn)展，人們?cè)诟脑焱恋墓こ绦再|(zhì)的同時(shí)，不斷豐富了對(duì)土

的特性爭(zhēng)辯和生疏，從而又進(jìn)一步推進(jìn)了地基處理技術(shù)和新方法的更新，因此地基處理成

為土力學(xué)基礎(chǔ)工程范疇中的一個(gè)較有生命力的分支，地基處理技術(shù)在國(guó)內(nèi)外也都處于方興

未艾和格外重要的地位。

2.4.1CFG樁國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀小

水泥粉煤灰碎石樁簡(jiǎn)稱CFG樁，它是在碎石樁基礎(chǔ)上加進(jìn)一些石屑、粉煤灰和大批水

泥，加水拌和，用振動(dòng)沉管打樁機(jī)或長(zhǎng)螺旋鉆管內(nèi)泵壓成樁機(jī)具制成的一種具有肯定粘結(jié)

強(qiáng)度的樁，樁和樁間經(jīng)過褥墊層構(gòu)成復(fù)合地基。

CFG樁復(fù)合地基實(shí)驗(yàn)爭(zhēng)辯是建設(shè)部“七五”方案課題。于1988年立題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)爭(zhēng)辯，

并運(yùn)用于工程理論。CFG樁復(fù)合地基實(shí)驗(yàn)爭(zhēng)辯成果于1992年由建設(shè)部組織鑒定，專家們

全都以為：該成果具有國(guó)際搶先程度，推行意義很大。

CFG樁復(fù)合地基成套技術(shù)，1994年被建設(shè)部列為全國(guó)重點(diǎn)推行項(xiàng)目，被國(guó)家科委列為

國(guó)家級(jí)全國(guó)重點(diǎn)推行項(xiàng)目。1997年被列為國(guó)家級(jí)工法，并制定了中國(guó)建筑科學(xué)爭(zhēng)辯院企業(yè)

標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已列入國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》。為了進(jìn)一步推行這項(xiàng)新技術(shù)，

國(guó)家投資對(duì)施工設(shè)備和施工工藝進(jìn)行了特別爭(zhēng)辯，并列入“九五”國(guó)家重點(diǎn)公關(guān)項(xiàng)目。1999

年12月經(jīng)過了國(guó)家驗(yàn)收。CFG樁復(fù)合地基技術(shù)目前已在國(guó)內(nèi)北京、天津、江蘇、浙江、

河北、河南、山西、山東、陜西、安徽、湖北、廣西、廣東、遼寧、吉林、云南等10多個(gè)

省市運(yùn)用，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，該技術(shù)已在1000多個(gè)工程中運(yùn)用。CFG樁復(fù)合地基80年月多

用于多層建筑處理，目前大量用于高層和超高層建筑地基的加固，樁身強(qiáng)度等級(jí)多在C15-

C25之間。當(dāng)前由于大城市環(huán)境管理，大城市煙囪燒煤大量增添，普通燒自然氣，所以

粉煤灰產(chǎn)量增添，價(jià)格下跌，粉煤灰的價(jià)格接近于水泥價(jià)格，所以有的部門用低標(biāo)號(hào)素混

凝土樁代替（即LCG樁）。

2.4.2碎石樁國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀⑶

碎石樁是以碎石（卵石）為次要材料制成的復(fù)合地基加固樁。碎石樁和砂樁等在國(guó)外統(tǒng)

稱為散體樁或粗顆粒土樁。所謂散體樁是指無粘結(jié)強(qiáng)度的樁，由碎石樁或砂樁等散體樁和

樁間土組成的復(fù)合地基亦可稱為散體樁復(fù)合地基。

日前在國(guó)內(nèi)外廣泛運(yùn)用的碎石樁、砂樁、渣土樁等復(fù)合地基都是散體樁復(fù)合地基。碎

石樁是散體樁的一種，按其制樁工藝可分為振沖（濕法）碎石樁和干法碎石樁兩大類。接受

振動(dòng)加水沖的制樁工藝制成的碎石樁稱為振沖碎石樁或濕法碎石樁；接受各種無水沖工藝

（如于振、振擠、錘擊等）制成的碎石樁統(tǒng)稱為干法碎石樁。當(dāng)以礫砂、粗砂、中砂、圓

礫、角礫、卵石、碎石等為填充料制成的樁稱為砂石樁。

振動(dòng)水沖法是1937年巾德國(guó)凱勒公司設(shè)計(jì)制造出的具有古代振沖器雛形的機(jī)具，用于

擠密砂土地基獲得成功。20世紀(jì)60年月初，振沖法在德國(guó)開頭用來加固粘性土地基，由

于填料是碎石，故稱為碎石樁，之后，在各國(guó)推行運(yùn)用。

我國(guó)運(yùn)用振沖法始于1977年，20多年來，我國(guó)在壩基、道路、橋涵、大型廠房及工

業(yè)與民用建筑地基處理中，振沖法已得到廣泛運(yùn)用。一九八三年我國(guó)研制成功大功率

（75kW）振沖器，為推行運(yùn)用和進(jìn)展振沖技術(shù)開辟了新范疇，使以前30kW振沖器不能處理

地基成為可能，加固效果遠(yuǎn)高于30kW振沖器。如四川銅街子水電站打穿了8m厚漂卵石

層，成功地加密了下臥細(xì)粉砂；在昆明松華壩水庫(kù)加密了15m厚玄武巖風(fēng)化碎石土壩殼；

在三峽二期圍堰風(fēng)化砂振沖加密深度30m,最深達(dá)35mo但因振沖碎石樁有泥水凈化環(huán)

境，故在城市和己有建筑物地段的運(yùn)用遭到限制，且其還有硬化土的作用；于是從80年月

開頭，各種不同的施工工藝相應(yīng)產(chǎn)生，如錘擊法、振擠法、沉管法、振動(dòng)氣沖法、袋裝碎

石法、強(qiáng)夯碎石樁置換法等。雖然這些方法的施工不同于振動(dòng)水沖法施工，但是，異樣可

以構(gòu)成密實(shí)的碎石樁，擴(kuò)大了碎石樁的外延。目前，各種干法碎石樁施工技術(shù)蓬勃進(jìn)展，

與濕法碎石樁并存，是碎石樁技術(shù)進(jìn)展的特征之一。

2.4.3水泥土攪拌樁國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀用

水泥土攪拌法適用于加固飽和粘性土地基的一種新方法。它是利用水泥(或石灰)等

材料作為固化劑，經(jīng)過特制的攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑(漿液或粉體)

強(qiáng)迫攪拌，由固化劑和軟土間所產(chǎn)生的一系列物理一化學(xué)反應(yīng)，是軟土硬結(jié)成具有全體

性、水波動(dòng)性和肯定強(qiáng)度的水泥加固土，從而進(jìn)步地基強(qiáng)度和增大變形模量。

水泥土攪拌法加固的土質(zhì)有淤泥、淤泥質(zhì)土、地基承載力不大于120kPa的粘性土和粉

性土等地基，加固僅限于陸上，加固深度可達(dá)18米，所以這種方法在目前用于處理脆弱地

基運(yùn)用格外廣泛。

攪拌樁技術(shù)在20世紀(jì)50年月初來源于美國(guó)；瑞典于1967年開頭研制石灰粉噴攪拌

法；1953年日本從美國(guó)引進(jìn)水泥攪拌技術(shù)，后于20世紀(jì)70年月初運(yùn)用于工程理論獲得成

功。至今，日本水泥攪拌樁技術(shù)已進(jìn)展到單樁的最大施工直徑超過1.8m,一次最大加固面

積超過9.5n?,最大加固深度節(jié)鉆桿式超過60m,搭架式也可達(dá)30m以上。我國(guó)于1977年

由冶金部建研院和交通部水規(guī)院引進(jìn)開發(fā)雙軸水泥漿液攪拌技術(shù)，1980年運(yùn)用于工程理

論。目前，我國(guó)的攪拌機(jī)械最大的施工直徑達(dá)1.2m,最大加固截面面積2.1m2,最多有四

軸的，加固深度多數(shù)15?18m,多數(shù)可達(dá)25?30m。

3方案的設(shè)計(jì)計(jì)算及最佳方案選擇

3.1CFG樁的設(shè)計(jì)計(jì)算與工程預(yù)算

CFG樁的安全牢靠性論證從樁徑，樁長(zhǎng)，樁的承載力，沉降計(jì)算，脆弱下臥層驗(yàn)算，

等方面進(jìn)行論證，經(jīng)濟(jì)合理性從工程預(yù)算方面進(jìn)行論證。

3.1.1CFG樁的設(shè)計(jì)計(jì)算

1.CFG樁設(shè)計(jì)計(jì)算⑸

⑴樁徑

2

CFG樁的樁徑取D=500mm,面積Ap=0.196m,周長(zhǎng)Up=1.571m,接受長(zhǎng)螺旋鉆孔、

管內(nèi)泵壓混合料成樁。

(2)樁長(zhǎng)

以第③2層卵石土層作為樁端持力層，進(jìn)入持力層0.3m,樁長(zhǎng)為6.0m,愛護(hù)樁長(zhǎng)為

0.5m。

(3)單樁承載力特征值Ra

=4,&(3-D

i=l

=1.571x(25x0.6+45x2.2+22x2.9+150x0.3)

+0.196x4000x0.5

=742AW

式中R〃一單樁承載力特征值，kN；

火,一樁的周長(zhǎng)，m：

n—樁長(zhǎng)范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；

qsi一樁周第i層土的側(cè)阻力，kpa；

/,一第i層土的厚度，m；

與一樁端阻力特征值，kpa；

2

Ap一樁的截面積，mo

(4)面積置換率m

〃?="冰一姐熊(，一3幾)(3-2)

/742

=(350-1.0x0.8x106^(^^-1.0x0.8x106)

=0.072

式中復(fù)合地基承載力特征值，kpa；

m—面積轉(zhuǎn)換率；

此—單樁豎向承載力特征值，kN；

2

Ap一樁的截面積，m；

夕一樁間土承載力折減系數(shù)，宜按當(dāng)?shù)亻啔v取值，如無閱歷時(shí)可取0.75?

0.95,自然地基承載力較高時(shí)取大值，本設(shè)計(jì)取0=0.8；

a—接受長(zhǎng)螺旋鉆孔時(shí)，取1.0；

人*—處理后樁間土承載力特征值，宜按當(dāng)?shù)亻啔v取值，如無閱歷時(shí)，可取自

然地基承載力特征值，kpa,f#=l°6Kpa。

(5)樁間距確定

CFG樁接受正方形布樁。

S=~劣=(3-3)

1.13詬

0.5-

=-----I=1.65m

1.1370X)72

取CFG樁的樁間距S=1.6/w，CFG樁樁間距如圖3-1所示。

圖3-1CFG樁樁間距(單位:mm)

(6)實(shí)踐面積置換率nV

，d2O.52

m=------=-----；-----=0.075

1.132521.132xl.62

(7)樁數(shù)N

Nq

(3-4)

&

0.075x2244?！浮Ｒ?/p>

=------------=858.7

0.196

取N=860根

式中A—地基加固的面積，m2o

(8)實(shí)踐復(fù)合地基承載力fsp'

fsPk=m'R/Ap+a/3(\-m')fsk(3-5)

=0.075x742/0.196+1x0.8x(1-0.075)x106

=368.\kpa>350kpa

根據(jù)計(jì)算，地基處理后的復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

(9)樁身混凝土強(qiáng)度確定

幾23%=3》(3-6)

A?

幾>3個(gè)=11.36Mpa

式中，“一樁體混合料試塊（邊長(zhǎng)150mm立方體）標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天立體抗壓強(qiáng)度均勻值,

此一單樁豎向承載力特征值，kN；

2

Ap—樁的截面積，mo

混凝土強(qiáng)度等級(jí)可選為C20o

（10）褥墊層厚度

褥墊層厚度普通取150?300mm,當(dāng)樁徑和樁距過大時(shí)，褥墊層厚度宜取高值。本工

程褥墊層厚度取200mm,材料為碎石。

（11）沉降計(jì)算⑹

1）沉降量計(jì)算

CFG樁復(fù)合地基沉降由三部分組成，其一為加固深度范圍內(nèi)土的緊縮變形8,其二為

下臥層變形S2,其三為褥墊層變形S3,由于S3數(shù)量很小可以忽視，則有S=Sl+S2。

假定加固區(qū)復(fù)合土體為與自然地基分層相反的若干均質(zhì)地基，不同的緊縮模量都應(yīng)

擴(kuò)大,倍，如圖3-2所示，然后按地基基礎(chǔ)規(guī)范法計(jì)算加固區(qū)和下臥層變形求和：

圖3-2各土層復(fù)合模量表示圖

（普（z高一%知）+W普（z?-Zj_詬）（3-7）

S=S1+S2=ps2

_i=li=i+lX_

式中々一加固區(qū)分層數(shù)；

〃2—總的分層數(shù)；

Po—基礎(chǔ)底面處的附加應(yīng)力，kpa；

第，層土的緊縮模量，Mpa；

Zj,z,T—基礎(chǔ)底面至第i層土，第，一1層土地面的距離，m；

模量進(jìn)步系數(shù)，彳=&,工〃是基礎(chǔ)底面下自然地基承載力特征值，kpa；

%—沉降計(jì)算閱歷修正系數(shù)，見表3-1。

沉降計(jì)算閱歷修正系數(shù)化表3-1

瓦（Mpa）2.54.07.015.020.0

21.11.00.70.40.2

復(fù)合地基變形計(jì)算深度必需大于復(fù)合土層的厚度，并應(yīng)符合下式的要求:

△S；<0.025gAS；（3-8）

i=l

式中AS：—在計(jì)算深度范圍內(nèi)，第i層土的計(jì)算變形值;

圖3-3復(fù)合地基沉降計(jì)算分層表示圖

△S：—在計(jì)算深度向上取深度厚度為Az的土層變形值，Az見圖3-3,Az按

3-2確定，Az取0.6m。

Az值表3-2

b/m<22<b<44<b<88<b

Az/m0.30.60.81.0

計(jì)算沉降時(shí)，基礎(chǔ)寬度取3.7m,長(zhǎng)為5.0m,基底壓力P=65.3kpa。

復(fù)合土層緊縮模量擴(kuò)大系數(shù)。=工匹=型=3.3。

幾106

CFG樁復(fù)合地基沉降計(jì)算接受《地基基礎(chǔ)規(guī)范》法，地基處理沉降計(jì)算見表3-3。

CFG樁地基處理沉降計(jì)算表表3-3

ct—Z^OCi-i

Zi%%z。iPo

(a)%(777777)

(mm)(mm)ESt(mm)z”

01.40l.(X)000

0.61.40.160.9938596.28596.280.0042.392.39

2.81.40.770.82982322.61726.320.0046.919.30

5.71.41.540.59443388.081065.480.0077.4616.76

10.21.42.770.39033981.06592.980.0031.7818.54

11.71.43.160.35164113.72132.660.0091.1919.73

12.01.43.240.34404128.0014.280.0050.0719.800.013

由表3-3可得，在Z=12.0m深度范圍內(nèi)的計(jì)算沉降量ZAs「=19.80mm,相應(yīng)于

Z=11.4m至12.0m的土層的計(jì)算沉降量As,-0.245<0.025x19.80mm,滿足計(jì)算深度的要

求。

2）沉降計(jì)算閱歷系數(shù)外的確定

計(jì)算深度范圍內(nèi)緊縮模量的當(dāng)量值瓦:

ZA_Z(z,%—z,_|a—)

(3-9)

Z(A/Esi)AZ[(Z3-Z/-IZl)/馬]

PoX(596.28+1726.32+1065.48+592.98+132.66+14.28)

二,596.281726.321065.48592.98132.6614.28、

°7.5894.77125712.79

=7.0Mpa

式中瓦一沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)緊縮模量的當(dāng)量值；

Ai—第i層土附加應(yīng)力系數(shù)沿土層厚度的積分值；

紇,.一第，層土的緊縮模量，Mpa,樁長(zhǎng)范圍內(nèi)的復(fù)合土層的緊縮模量取值。

查表3-1,可得沉降計(jì)算閱歷系數(shù)%=0.7。

CFG樁復(fù)合地基最終沉降量s=(pss'=(ps\Sj=0.7x19.80=13.86m〃z<50mm,

/'=1

沉降量滿足設(shè)計(jì)要求。

(12)脆弱下臥層驗(yàn)算⑶

脆弱下臥層頂面以上土的加權(quán)均勻容重兀,

式中九一第i層土的重度；

4—第i層土的厚度。

}

帶入數(shù)值得：yn,=lOA9kN/m

脆弱下臥層承載力特征值。

fa=fak+W<d-0.5)(3-11)

=130+3.0x10.19x(6-0.5)=298.14kPa

式中。一修正后的地基承載力特征值；

/；“一地基承載力特征值；

九一埋深的地基承載力修正系數(shù)，查表3-4,為=3.0；

4一下臥層頂面以上土的加權(quán)均勻重度;

d一下臥層至基礎(chǔ)表面的距離。

承載力修正系數(shù)表3-4

士的類別

人工填土、e或h大于0.85的粘性土01.0

淤泥和淤泥質(zhì)土01.0

含水比aw>0.801.2

紅粘土

含水比awW0.80.151.4

壓實(shí)系數(shù)大于0.95、粘粒含量pcN10%的粉土01.5

大面積壓實(shí)填土

坡大干密度大于2.1t/n?的級(jí)配砂石02.0

粘粒含量pc?10%的粉土0.31.5

粉土

粘粒含量pc<10%的粉土0.52.0

e及L均小于0.85的粘性土0.31.6

粉砂、細(xì)砂（不包括很濕與飽和時(shí)的梢密形態(tài)）2.03.0

中砂、粗砂、礫砂和碎石土3.04.4

脆弱下臥層頂面處的自重應(yīng)力pc:

Pc：=Z響312)

=17.5x1.2+(17.5-10)x0.2+(19.6-10)x2.2+(19-10)x2.2

+(18.5—10)x2.9+(22—10)x0.3=9L67"a

式中Pc一脆弱下臥層頂面處土的自重應(yīng)力；

乙一第i層土的重度：

4—第i層土的厚度。

脆弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力Pz

p.=-------------皿----------------(3-13)

S+2ztan0)(1+2ztan0)

65.3x3.7x5.0__

=-----------------------------------------=1O8.77KPa

(3.7+2x5tan20)(5+2x5tan20)

式中Po—基底附加應(yīng)力，Po=65.3kPa；

/—基礎(chǔ)的長(zhǎng)度；

〃一基礎(chǔ)的寬度；

Z—基礎(chǔ)底面至脆弱下臥層頂面的距離；

。一壓力集中角固,根據(jù)表3-5取值，取6=20°。

壓力集中角8（°）表3-5

換填材料中砂、粗砂、礫砂、圓

z/b\.礫、石屑、碎石、礦粉質(zhì)粘土和粉煤灰灰土

渣、卵石

0.25206

28

>0.253023

p=+=18.77+91.67=110.44^?<力=298.14kPa，因此脆弱下臥層滿足要求。

3.1.2CFG樁的工程預(yù)算⑻

（1）工程量計(jì)算

4314

鉆孔工程量：V.=-d2lN=X0.52X6.0X860=989.1/n3

144

褥墊層工程量：K=2244x0.2=448.8/n3

（2）直接費(fèi)計(jì)算

CFG樁地基處理直接費(fèi)的計(jì)算需求根據(jù)鉆孔工程量及褥墊層工程量計(jì)算，具體計(jì)算見

表3-6。

CFG樁地基處理直接費(fèi)表3-6

總費(fèi)用

工程項(xiàng)目名稱工程量單位基價(jià)費(fèi)用（元）

（元）

材料費(fèi)989.1m3226.14223675.08

人工費(fèi)989.1m349.3248782.42

CFG樁294851.3

長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)45臺(tái)班307.6413843.8

機(jī)械費(fèi)

混凝土泵45臺(tái)班190.058550.0

729.64元

材料費(fèi)448.8m332746.25

/10m3

型層35583.58

人工費(fèi)448.8m357.497U/10m32580.16

機(jī)械費(fèi)448.8m35.7376/lOm3257.17

工程直接費(fèi)

3