开挖拟用CFG桩设计方案.doc

开挖拟用CFG桩设计方案土方开挖时边坡按照1：0.75放坡，坡面挂钢板网喷射C20混凝土预留1.00m工作肥槽。设计时综合考虑按照1粉质粘土层作为基础持力层，天然地基承载力特征值130Kpa，不能满足工程设计要求，拟用CFG桩对地基进行处理。处理后复合地基承载力特征值不小于280Kpa，且基础整体沉降均匀，长期最大沉降量不大于50mm，相邻柱基沉降差不大于0.002L。二、拟建场区工程地质条件和水文地质条件（一）拟建场区工程地质条件1、人工填土层，黄褐色、稍湿-湿、稍密，以2、粉砂、砂质粉土，褐黄色、湿，中密，层厚0.4-1.2m。3、砂质粉土、粘质粉土，褐黄色、湿-饱和，中密，夹有粉质粘土1层（基础持力层），层厚1.0 -3.0m该层作为基础持力层。4、砂质粉土、粉砂，中密-密实，层厚0.5-1.7m。5、砂质粉土、粘质粉土，中实层厚0.5-3.50m。6、粉质粘土，层厚1.5-3.3m。7、粘质粉土、砂质粉土，厚度3.4-3.5m，该层作为CFG桩桩端持力层。8、细砂，未穿透，层厚8.0-13.5m，该层作为CFG桩桩端持力层。（二）拟建场区水文地质条件根据河北大地土木工程有限公司提供的北京宝峰印刷公司新厂岩土工程勘察报告（工程编号地勘2007-012），拟建场区及周围无地表水体。在钻探过程中揭露一层地下水，局部二层地下水，第一层地下水类型为潜水，稳定水位埋深7.1-7.7m。第二层为微承压水，静止水位埋深13.0-13.3m地下水对混凝土无侵蚀性。三、土方开挖支护设计方案（一）基坑土钉墙支护工艺流程基坑边坡支护采用自然放坡，挂钢板网，喷射混凝土，最后形成喷锚面，其工艺流程参见施工工艺流程图。施工现场三通一平、施工准备土 方 开 挖分层分段循环作业边 坡 修 整挂钢板网材质检验固定钢板网混凝土料拌和喷射混凝土验 收喷锚施工工艺流程示意图（二）基坑支护施工技术要求1.边坡开挖：采用挖掘机挖土，预留20mm30mm人工修坡。2.边坡修整：采用人工清理，并确保喷射混凝土面层的平整。3.挂网及固定钢板网：钢板网片用插入土中的钢筋固定，与坡面间隙2cm，不应小于2cm，搭接时上下左右不少于300mm，钢板网片借助插筋与6.5“U”型沟进行固定。4.喷射混凝土：喷射砼的强度不低于C20，并根据开挖时天气情况，加入适量的添加剂（防冻剂等）;喷浆气压应根据喷砼的距离进行调整，保证锚喷面的厚度及预留的间距。5.养护：应根据施工期间的气温，具体养护由现场技术人员确定。四、CFG桩复合地基设计方案（一）复合地基设计依据1. 根据河北大地土木工程有限公司提供的北京宝峰印刷公司新厂岩土工程勘察报告（工程编号地勘2007-012）;2.基础图3.岩土工程勘察规范 GB50021-2001；4. 建筑地基基础设计规范 GB50007-2002;5. 普通混凝土配合比设计规程 JGJ55-96;6. 建筑桩基技术规范 JGJ94-94;7. 水泥粉煤灰碎石桩（CFG）复合地基技术规范Q/TY06-1997;8. 建筑地基处理技术规范 JGJ79-2002.（二）复合地基设计参数CFG桩复合地基设计1.复合地基设计要求复合地基承载力特征值280kPa；建筑物最终沉降量不大于50mm，相邻柱基沉降差不大于0.002L。2设计计算（1）. 土层参数选取 涉及到的土层参数如下表所示：土 层桩的极限侧阻力特征值qsik(kPa)桩的极限端承载力特征值qsik(kPa)地基承载力特征值qsik(kPa)层厚度L(m)1粉质粘土501301砂质粉土粘质粉土501砂质粉土、粉砂551.71粉质粘土501.2砂质粉土粘质粉土501.1粉质粘土503.1砂质粉土粘质粉土553.4细砂6012000.5所选地层为平均地层。（2）.桩径选择选择桩径为400mm。（3）.桩端持力层选择选择细砂作为桩端持力层，桩长为13.5m，其中有效桩长为13.0m,保护桩长0.5m,有效桩顶标高为-2.55m，桩底标高为-15.55m。施工过程中。（4）.单桩承载力计算 其中：单桩承载力（kN）; D桩径,D=0.40m; Qsi桩周摩擦力（kPa）; Ap桩端面积,0.1256m2； qp桩端阻力（kPa）； 地层厚度（m）; 安全系数，2.0；代入参数计算:=3.140.40（501.0+501.0+551.7+501.2+501.1+503.1+553.4+0.560）+12000.12562510.40KN经计算：Rk=510.4KN,取Rk=500KN。（5）.由要求处理后的复合地基承载力值反算置换率 复合地基承载力特征值为=280 kPa，根据公式： 其中：-复合地基承载力特征值； m置换率；单桩承载力, Rk=500KN； 处理后桩间土承载力,宜按当地经验值取，如无经验时，可取天然地基承载力特征值fka=130 kPa；强度发挥系数，0.9；桩间土强度提高系数，；代入参数计算: 280 =m500/0.1256+10.9（1-m）130求得：m1=0.042（6）.桩间距确定按照正方形布桩，则由m=d2/4s2计算.计算得出桩间距为：s1=1.72m; 为了保证建筑物最终沉降量不大于50mm桩间距取s=1.5m（7）.求桩间距1.50m时置换率m=d2/4s2= 0.12561.52=0.056（8）.桩位布置及桩数 共布置CFG桩702根，按照正方形布置，桩间距s=1.50m。（9）.计算复合地基承载力特征值 把置换率m=0.056带入下式 再由得：=330.8Kpa =260 Kpa；故以上选取的设计参数桩长及置换率合理，满足复合地基承载力特征值的要求。（10）.桩体强度标准值R28=3P1=3(RkA)=11942.7Kpa；R28为混合料（或混凝土）试块标准养护28天后，进行无侧限抗压强度值，考虑地基土持力层情况、施工现场及工艺因素影响，最后选择CFG桩的桩体混凝土标号为C15。（三）褥垫层的设计（1）.褥垫层的设计目的（1）保护桩土共同承担荷载；（2）调整桩土荷载应力分担比；（3）减少基础底面的应力集中；（4）调整桩土水平荷载的分担。（2）.褥垫层设计参数（1）褥垫层厚度为：20cm；（2）褥垫层层顶标高-2.35m,层底标高-2.55m；（3）褥垫层的材料为：采用510mm的级配碎石；（4）褥垫层施工要求：采用平板震动仪，往复震动不少于三遍。五、复合地基（CFG桩）施工组织方案 （一）CFG桩施工工艺根据工程开工先后情况采用1台长螺旋钻机成孔、管内泵送混合料成桩的工艺，其优点是施工设备简单、施工方便、振动小、噪音低、无环境污染、施工工期短、效率高，施工时一套设备应保证不小于150KW的电力供应。具体参见CFG桩施工工艺流程图。根据现场情况混凝土采用现场搅拌或者商品砼，如果采用现场搅拌，混凝土配合比应有试验室确定。现场三通一平、设备进场测量放线定桩位原材料进场验 线原材复试及确定配比钻 机 就 位现场搅拌混凝土钻进到设计深度商品混凝土泵送混凝土到设计标高质 检 养 护测量到设计标高、凿桩头15天后进行检测（商品砼）现场搅拌CFG桩施工工艺流程图（二）CFG桩施工准备1.熟悉建筑场地的资料，包括地质报告书、CFG桩布桩图、临近的高压电缆、管线等资料、建筑物场地的水准控制点和建筑物位置控制坐标等资料。2.场地平整，施工用水、电接至基槽边。根据施工的要求接好电源及水源，要求甲方提供施工用电每套设备不少于150KW。3.提供施工车辆进出厂道路畅通。4.考虑钻机施工作业面，基槽底线应外放1.0m工作面（肥槽）。5.为了保证CFG桩桩头质量，土方开挖时，留0.5m的原状土保护层。6.总包单位提供基础边轴线控制点及高程控制点，为我方地基处理进行桩位放线复合及测定桩顶标高提供依据。（三）CFG桩施工技术方法1.桩位布设及质量要求根据CFG桩施工桩位图及建设方提供的轴线为基准线进行布设桩位，经监理验收合格后，用钢纤打入地下30cm-50cm后注入石灰粉以做标记。2.成桩工序的质量要求 桩长允许偏差 +100mm；桩径允许偏差 -20mm； 垂直度允许偏差1.5%；桩位允许偏差0.40D。3.CFG桩施工工艺工艺要求（1）严格按照本工程地基处理的设计方案要求，保证桩长达到设计要求；每一次正式钻孔前，应采用吊线锤的方法确实钻杆的垂直度，并保证钻杆的垂直度满足设计的要求。（2）现场要保证混凝土罐车出入畅通。如果采用现场搅拌则应该保证水泥沙石料堆放场地以及搅拌机、配料机的搁置场地。（3）地泵放置在基坑顶部，保证地泵安放平稳。（4）商品灰罐车（现场搅拌好混凝土后）到场后，然后使用1台HBT60型泵将混凝土压灌入土中。使用时，泵工应密切注意各个仪表，确保泵压达到正常。（5）混合料下到孔底后，每打一次泵钻具提升20cm25cm，并始终使钻头在混合料下面50cm左右，以防断桩。（6）提钻与泵送配合每次钻进至标高后，司钻应先将钻具提升20cm30cm,以利于活门打开，同时通知泵工打泵。现场设有专职人员负责司钻与泵工的联系。（7）首盘料灌注前，因管道比较干燥，混合料容易失水，堵塞管道，因此灌注前应先使用砂浆润滑管道，然后再泵入混合料。（8）灌浆过程中若达不到设计标高时应及时处理，若混合料超出地下水位，则采取从孔口补灌的方法，若混合料低于地下水位，补灌时泵送管应插入混合料液面下0.5m，确保不断桩。（9）桩头处理CFG桩施工完毕，待桩体达到一定强度(一般37天左右)，方可进行开槽，槽底余土清理时（采用机械或人工清除桩间土及桩土）确保不碰断桩体及不扰动桩间土。剔除桩头用人工完成，桩顶应修平，严禁出现斜面、裂缝；如因剔桩导致桩头混凝土出现裂缝、缺口，应严格按照混凝土补缺规范进行修补，断面凿毛，刷素水泥浆后用比桩体混凝土高一标号的混凝土填补并振捣密实，桩顶标高允许误差为50mm。4.工程质量控制（1）砼浇注期间，每天最少制作混凝土试块（100mm100mm100mm）一组（三块），经过标准养护后进行28天强度试验。（2）成桩15天后按照最新国家标准建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）进行桩基检测，试验数量宜为总桩数的0.5%-1%，且每个单体工程的试验数量不应少于3个，选取总桩数的10%做低应变动测。（3）施工中应检查桩身混凝土的配合比、塌落度、成孔深度及混合料灌入量等。（4）施工结束后，应对桩顶标高、桩位、桩体质量、地基承载力以及褥垫层的质量进行检查。五 、质量保证措施（一）质量目标优选施工及管理队伍，高标准严要求：分部分项工程一次交验合格率100；工程质量：合格。（二）质量保证措施1.牢固树立“百年大计，质量第一”的思想，严格按质量保证体系有关程序。全面开展质量管理意识教育，把质量看成是提高企业信誉和经济效益的重要手段，牢固树立对工程质量负责、对业主负责的思想，贯彻生产必须抓质量的原则。2.加强作业队自检、互检和专检。3.对施工中易发生的质量通病，采取有针对性的措施，详细交底，并监督检查。4.做好各施工环节的质量检查, 严格执行技术交底制，严格检查施工班组的施工质量，出现任何质量事故时，应及时填写质量事故报表，组织质量事故分析会，并按规定及时上报。5.按监理要求，技术、质检员分期呈报工程报验单及有关资料，对监理提出的质量问题及时传达到施工班组，并进行监督。6.做好测量放线，经甲方复核确认无误后，方可进行施工。7.坚持按图纸施工, 工程设计变更一律以单位书面通知为准，任何口头通知无效。工程洽商问题在办好签证后再施工，不得擅自施工。8.所有机械设备材料必须符合标准，并具有出厂合格证，严格按现行规范进行验收。9.项目经理部专门设有工程技术处，对各项工程进行技术负责把关，每道工序制定岗位职责，以确保工程质量达到优。10.实行技术岗位责任制，主要技术及特种工种操作人员必须持证上岗。11.严格遵守技术操作规程，按设计施工，积极配合监理工作。12.充分考虑可能影响工程的不利因素，提出并作好相应的补救和处理措施。六、安全目标及措施（一）安全管理目标执行安全管理制度及措施，以确保安全施工、无事故发生。（二）安全管理及保证措施建立以项目经理为首的有专职安全员及各工长、施工班组长等人员参加的安全领导小组，负责施工现场安全及文明生产的管理，监督和协调工作。贯彻“安全第一,预防为主”的方针,现场安全领导小组应定期组织现场安全文明生产检查，发现问题及时整改。 1.人身安全(1)加强安全教育，严格执行安全生产的各项规章制度，现场设专职安全监督员，各作业班组有专人负责安全管理，把日常安全管理监督与定期检查结合起来，定期组织职工学习安全生产知识和各种规章制度、安全操作规程等。(2)凡进入施工现场人员必须戴安全帽。(3)机械所用电缆均要采取安全措施，避免车辆碾压，以防止人员触电。2.用电安全（1）现场配电、接线必须电工进行，电工必须持证上岗。电工操作必须穿戴必要的绝缘保护用品。（2）现场使用的电气设备、线缆等，在使用前均需进行检查其绝缘性能，不符合要求者，严禁使用。 （3）电系统必须实行分级配电。各类配电箱、开关箱的安装和内部设计必须符合有关规定，箱内电器必须可靠、完好，其选型、定值要符合规定。配电电器、电缆应满足用电荷载要求，严禁超负荷用电。（4）电气设备要采取防雨、防水措施，以免因雨、水损坏绝缘。（5）各种电气设备和电力施工机械的金属外壳必须采取可靠的接零或接地保护。（6）焊把线应绝缘良好。电焊机设置地点应防雨、防潮、防砸。从事电焊操作人员必须配戴符合规定的绝缘防护用品。（7）手持电动工具应符合国家有关标准和规定。工具的电源线、插头和插座应完好，其外绝缘应完好无损。（8）现场照明必须按规定布线和装设灯具，并在电源一侧加装漏电保护器。（9）移动、检修电器设备必须先切断电源，严禁带电操作。（10）现场施工人员不得随意操作与自己工作无关的电器设备。（11）对现场用电线路、设施进行定期检查，及时发现、消除事故隐患。（12）对于施工现场及其周围的高压线、变压器等要有醒目的安全标志。3.机械设备安全(1)现场所用设备布局合理、安装牢稳，周正，清洁，符合规范要求。(2)定期对使用设备进行维护保养，保证不带病运转，设备完好率达到100%。(3)严格按规程进行操作，发现机械故障及时处理，不得硬行运转，以免损坏、降低设备使用寿命或造成其它的损失。(4)施工中遇地下障碍物，必须请甲方清除后方可施工，不得强行施工，防止发生意外事故。七、环境保护及文明施工（一）环境保护由于施工机械和施工工艺的原因，出现对环境有影响的现象。针对施工中所出现的对环境有影响的问题，我们选择良好的施工机械和科学先进的施工工艺，以降低施工所产生的噪音及粉尘污染，同时加强施工管理、严格保护环境，达到尽量不给环景造成污染。施工现场成立以项目生产经理为首的消防、环保领导小组，按照“预防为主，防消结合”的方针，加强对职工的宣传教育，建立健全现场环保及消防管理的规章制度，遵照北京市有关的施工现场文明施工，发现问题及时解决。 严格制定执行成品保护措施，以免造成不必要的返工浪费.设专人对施工现场24小时进行清理， 水泥和其它易飞扬的细颗粒散体材料,应安排在库内或严密遮盖;施工生产的垃圾杂物应及时清理集中堆放，及时装袋运出场外。现场消防工作应以防为主，防消结合，为保证消防安全，施工现场内严禁吸烟，所有明火使用都要开用火证，使用气压焊、气割设备时，氧气、乙炔瓶及明火间距要满足安全要求，并要有专人监护。电气设备及线路要经常检查，防止发生因线路材料老化等原因，引起的带电起火;易燃易爆危险品应在通风良好的专门仓库存放，保持一定间距并远离火源。现场内按消防布置图在设有醒目标志的地方配置足够的灭火器材，设专用消火栓;任何消防器材及设备均不得埋在损坏或挪作他用;保持现场道路畅通并满足消防道路的要求（二）文明施工1.各种材料定点存放，摆放整齐，有防雨、防雪、防潮措施。2.机械设备(设施)清洁。3.生活区室内外清洁，不随地乱扔乱倒废弃物。4.严禁酗酒闹事、偷盗赌博、打架斗殴。5.遵章守纪，团结互助，与甲方等有关方面真诚协作，与场区周围居民搞好关系。6.合理调整安排工序，做到文明管理、不扰民施工。7.杜绝液遗洒、维护市容环境卫生。8.积极配合甲方做好现场工作。八、后附：（一）CFG桩复合地基沉降计算（二）施工附图沉降计算选择典型基础相邻进行计算，根据基础尺寸，选择以下组合进行计算计算计算结果如下页：J-7基础沉降计算1、 原始数据 原 始 数 据基础类型:矩形基础荷载类型:竖直均布荷载基础底面埋深:2.45 (m)基础长度:3.00 (m)基础宽度:3.00 (m)地下水位:7.70 (m)土层数:10基底应力特征值:280.00 (kPa)桩长:13.00 (m)土层编号 土层厚度(m) 压缩模量(MPa)天然容重(kN/m3) 1 0.80 7.16 19.50 2 0.70 7.16 20.50 3 1.90 3.38 19.70 4 1.00 6.85 19.00 5 1.70 6.09 19.70 6 1.20 14.85 20.00 7 1.10 8.13 19.60 8 3.10 8.13 19.40 9 3.40 18.27 20.40 10 1.50 24.00 20.40 目标计算点坐标:x=1.50 (m)y=1.50 (m)沉降计算深度:16.25 (m)2 复合地基设计2.1 单桩承载力计算选桩径400.00 mm，桩长为13.00 米。当无单桩载荷实验时，可按下式计算：式中：Up为桩的周长（m）；qsi为桩侧第i层土的极限侧阻力特征值（kPa），可参照岩土工程勘察报告；qp为桩的极限端阻力特征值（kPa），可参照岩土工程勘察报告；li为第i层土的厚度（m）。取2.00 ，Rk = 500.00 kN。2.2 复合地基承载力特征值与置换率计算由规范公式：式中：为复合地基承载力特征值（kPa）；m为桩土面积置换率；为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，本例桩间土强度发挥系数取0.90 ；为桩间土承载力特征值（kPa）。复合地基承载力特征值和置换率可相互计算。复合地基承载力特征值fsp,k= 333.30 kPa, 桩土面积置换率m = 0.0560 。2.3 确定桩距一般为3-6倍桩径。当在饱和粘性土中挤土成桩，桩距不宜小于4倍桩径。当面积置换率已知时，桩间距计算公式为：正方形布桩：布桩方案：正方形布桩： 桩距：1.50 （m）。2.4 确定复合土层的压缩模量地基处理后的沉降计算应按现行的国家标准建筑地基基础设计规范GB50007-2002的有关规定执行承载力比值法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倍，值可按下式确定：式中：为复合地基承载力特征值（kPa）；fki为基础底面下第i层土的天然地基承载力特征值。沉降计算经验系数s按现行的国家标准建筑地基基础设计规范GB50007-2002的有关规定确定。2.5 最终沉降量计算地基沉降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GB50007-2002中地基变形计算深度的有关规定。目标计算点坐标：x = 1.50 （m），y = 1.50 （m）；沉降计算截止深度：16.25 m）；褥垫层的沉降量：0.00 mm）；复合土层的沉降量：30.51 mm）；下卧层的沉降量：0.09 mm）；沉降计算范围内侧限变形模量的加权平均值：13.79 MPa）；沉降计算经验系数：0.50 修正前的最终沉降量：61.19 mm）；修正后的最终沉降量：30.59 mm）。2.6 下卧层强度验算验算方法为视复合地基与下卧层为双层地基。复合地基处理的厚度z应符合下列要求：为下卧层顶面处的附加应力；为下卧层顶面处的自重应力；为下卧层顶面处的经深度修正后的地基承载力设计值。下卧层顶面处的附加应力为4.63 kPa）；下卧层顶面处的自重应力为183.65 kPa）；下卧层顶面处的经深度修正后的地基承载力设计值为333.30 kPa）；承载力满足设计要求3计算结果 计 算 结 果土层编号 沉降计算深度(m) 修正前的沉降量(mm)修正后的沉降量(mm) 1 0.80 - - 2 1.50 - - 3 3.40 23.16 11.58 4 4.40 35.49 17.75 5 6.10 51.62 25.81 6 7.30 53.51 26.76 7 8.40 55.90 27.95 8 11.50 59.71 29.86 9 14.90 60.87 30.43 复合地层底界 15.65 61.01 30.51 10 16.25 61.19