CFG设计方案.doc

北京新燕都家园 新京润二区 C4 C5 楼 CFG 桩复合地基处理工程 目目 录录 第第 1 章章方案编制说明方案编制说明 1 1 1 方案的编制依据 1 第第 2 章章工程概况及周边条件概况工程概况及周边条件概况 1 2 1 工程概况 1 2 2 拟建项目情况 1 2 3 工程地质条件 2 2 4 拟建场区地下水情况 4 第第 3 章章CFG 桩复合地基设计桩复合地基设计 5 3 1 设计总要求 5 3 2 设计原则 5 3 3 主要设计参数确定 6 3 4 复合地基承载力的验算 8 3 5 沉降量计算 8 附件 附件 No 1CFG 桩复合地基处理计算书桩复合地基处理计算书 N0 2 桩位布置平面图桩位布置平面图 北京新燕都家园 新京润二区 C4 C5 楼 CFG 桩复合地基处理工程 1 第第 1 章章 方案编制说明方案编制说明 1 1 方案的编制依据方案的编制依据 1 1 1 合生霄云路8 号项目C3 C4 C5 楼及C 区车库岩土工程勘察报告 1 1 2 甲方提供的本工程相关图纸 1 1 3 国家及行业颁布的施工规范及规程 1 建筑地基基础设计规范 GB 50007 2002 2 建筑地基处理技术规范 JGJ 79 2002 3 建筑桩基技术规范 JGJ 94 2008 4 建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB 50202 2002 5 建筑基桩检测技术规范 JGJ 106 2003 6 北京地区建筑地基基础勘察设计规范 DBJ 01 501 92 第第 2 章章 工程概况及周边条件概况工程概况及周边条件概况 2 1 工程概况工程概况 2 1 1 工程名称 北京新京润二区 C4 C5 楼 2 1 2 工程建设地点 北京朝阳区东四环北路东风北桥西侧 2 1 3 工程内容 CFG 桩复合地基处理 2 2 拟建项目拟建项目情况情况 拟 C4 C5 楼设地下 2 层 地上 29 层 剪力墙结构 筏板基础 0 000 标高相当于 38 700m 拟建建筑物基础概况及要求如下表所示 建筑物基本概况及要求汇总表建筑物基本概况及要求汇总表 表表 1 项项 目目 基础垫层底标高基础垫层底标高 m 复合地基承载力特征值复合地基承载力特征值 fspk kPa 允许最终沉降量允许最终沉降量 mm 允许相对倾斜值允许相对倾斜值 C4 楼 11 19m 局部有加深 650 80 0 002 C5 楼 11 19m 局部有加深 650 80 0 002 依据 C4 C5 楼的岩土勘察报告和设计要求 由于天然地基承载力为 北京新燕都家园 新京润二区 C4 C5 楼 CFG 桩复合地基处理工程 2 160kPa 无法满足设计要求 故需采用 CFG 桩复合地基进行处理 处理 后复合地基的承载力 允许沉降量及倾斜值要求见表 1 2 3 工程地质工程地质条件条件 根据北京地矿工程建设有限责任公司提供的 合生霄云路 8 号项目 C3 C4 C5 楼及 C 区车库岩土工程勘察报告 按地层沉积年代 成因 类型将拟建场区地面以下 50 0m 深度范围内的地层划分为人工堆积层及第 四纪沉积层两大类 并按地层岩性及其物理力学性质指标进一步划分为 10 个大层 有关各土层基本岩性特征及分布情况简述如下 2 3 1 人工堆积层 人工堆积层 1 粘质粉土素填土层 黄褐 褐黄色 稍密 湿 以粘质粉土 粉质 粘土为主 含云母 氧化铁 铁锰结核 白灰渣 砖屑等 该层厚度为 1 2 4 7m 层底标高介于 31 56 34 16m 之间 2 3 2 一般第四纪沉积土层 一般第四纪沉积土层 第二层 粘质粉土 砂质粉土层 褐黄色 中密 湿 含云母 氧化 铁等 夹粉质粘土 2 薄层 该层厚度为 2 2 6 6m 层底标高介于 28 62 32 85m 之间 2 粉质粘土层 褐黄色 湿 可塑 含云母 氧化铁 姜结石等 该层厚度为 0 7 1 0m 层底标高介于 29 42 31 96m 之间 第三层 粉细砂层 灰黄色 中密 密实 湿 饱和 含云母 石英 及氧化铁等 该层厚度为 0 9 4 7m 层底标高介于 26 29 29 44m 之间 第四层 粉质粘土 粘质粉土层 浅灰色 可塑 饱和 含云母 氧 化铁 有机质等 夹砂质粉土 1 薄层 该层厚度为 0 3 2 80m 层底标高 介于 24 34 27 76m 之间 砂质粉土 1 层 浅灰色 中密 饱和 含云母 氧化铁 有机质等 该层厚度为 0 2 4 60m 层底标高 24 34 27 09m 北京新燕都家园 新京润二区 C4 C5 楼 CFG 桩复合地基处理工程 3 第五层 细砂层 灰黄 褐黄色 密实 饱和 主要组成成份为石英 长石 含云母 氧化铁等 颗粒均匀 该层层厚为 2 60 8 10m 层底标 高介于 18 85 22 24m 之间 第六层 粉质粘土 粘质粉土层 褐黄 灰褐色 饱和 可塑 硬塑 含云母 氧化铁 姜结石等 土质不均 夹粘土 重粉质粘土 1 揭露层 厚为 0 3 7 10m 层底标高介于 13 58 21 34m 之间 第七层 细砂层 褐黄色 饱和 密实 主要组成成份为石英 长 石 含云母 氧化铁等 夹圆砾 1 薄层 揭露层厚为 2 0 11 0m 层底 标高介于 3 7 12 24m 之间 圆砾 1 层 杂色 密实 饱和 粒径一般为 10 20m 卵石含量占 10 20 以细砂填充 磨圆度中等 多呈亚圆形 级配连续 卵石成份以 沉积岩为主 含石英 长石等 该层厚度为 0 9 3 8m 层底标高介于 5 37 10 77m 之间 第八层 粘质粉土 粉质粘土层 黄灰色 中密 饱和 含云母 氧 化铁 有机质等 夹粘土 重粉质粘土 1 层 砂质粉土 2 薄层 揭露层 厚为 6 7 11 3m 层底标高介于 4 92 1 63m 之间 粘土 重粉质粘土 1 层 黄灰色 饱和 可塑 硬塑 含云母 氧化铁 等 揭露层厚为 0 5 3 2m 层底标高 3 64 4 62m 砂质粉土 2 层 黄灰色 中密 饱和 含云母 氧化铁 有机质等 揭露层厚为 0 3 4 5m 层底标高 2 88 1 28 m 第九层 细砂层 灰黄 褐黄色 饱和 密实 主要组成成份为石英 长石 含云母 氧化铁等 揭露层厚为 1 0 9 7m 层底标高介于 13 10 2 63m 之间 第十层 粉质粘土 粘质粉土层 褐黄色 饱和 可塑 硬塑 含云 母 氧化铁 姜结石等 夹砂质粉土 1 粘土 重粉质粘土 2 薄层 揭 北京新燕都家园 新京润二区 C4 C5 楼 CFG 桩复合地基处理工程 4 露层厚为 1 5 5 0m 层底标高 14 32 13 02m 2 4 拟建场区地下水情况拟建场区地下水情况 2 4 1 勘察期间地下水勘察期间地下水 本次勘察期间 拟建场区见两层地下水 第一层地下水静止水位埋深 在 7 7 10 10m 静止水位标高介于 26 45 29 24m 地下水类型为潜水 地 下水主要赋存于砂土层中 主要为大气降水 地下水径流 水管渗漏等补 给 并以垂直蒸发与地下径流为主要排泄方式 第二层地下水静止水位埋 深在 18 50 22 50m 静止水位标高介于 14 37 18 03m 地下水类型为承压 水 地下水主要赋存与砂土层 主要为大气降水 地下水径流补给 并以 垂直蒸发与地下径流为主要排泄方式 据近 3 5 年水位动态资料分析 其水位年变化幅度一般为 1 0 2 0m 其天然动态型属渗入 径流型 2 4 2 历年最高水位历年最高水位 根据 北京市区浅层地下水长期观测网 资料 拟建场区内地下水历 年最高水位标高为 36 00m 左右 1959 年 近 3 5 年静止水位标高约为 30 0m 不包括上层滞水 2 4 3 地下水腐蚀性测试及评价地下水腐蚀性测试及评价 地下水对混凝土结构无腐蚀性 但在干湿交替情况下对钢筋混凝土中 的钢筋有弱腐蚀性 第第 3 章章 CFG 桩复合地基设计桩复合地基设计 CFG 桩复合地基是近十几年来发展起来的新型复合地基处理方法 它 对地层具有很强的适应性及强度可调性 且工艺简单 受到越来越多的专 业人士所认同 CFG 桩复合地基承载形式为桩间土和桩体共同承载 其加 固软弱地基具有桩承载和土体挤密双重作用 在荷载作用下桩的压缩性明 显比其周围软土小 使基础传给复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集 北京新燕都家园 新京润二区 C4 C5 楼 CFG 桩复合地基处理工程 5 中到桩体上 出现应力集中现象 使桩起到 桩体作用 据测试 CFG 桩单桩复合地基的桩土应力比 N 10 40 亦即 CFG 桩柱作用显著 由于 CFG 桩复合地基采用桩 土分担承载 且 CFG 桩属于高粘结强度的桩体 桩承受的荷载通过桩周的摩阻力和桩端阻力传到深层地基中 因此采用 CFG 桩处理的复合地基具有地基承载力提高大 变形小 沉降稳定等特点 3 1 设计设计总要求总要求 3 1 1 处理后的复合地基承载力特征值不小于设计要求 3 1 2 地基沉降量及相对倾斜值满足设计要求 3 1 3 设计参数科学经济 工艺简便 以尽量缩短工期并降低工程造价 3 2 设计原则设计原则 3 2 1 尽可能采用相同桩长 以确保地基加固层厚度相同 总体上减少总沉 降量和变形差 3 2 2 桩端持力层尽量设计在承载力高且均匀 无夹层的地基土层上 从而 尽可能控制地基的不均匀沉降 3 2 3 桩间距宜为 3 5 倍的桩径 布桩应均匀 3 3 主要设计参数确定主要设计参数确定 3 3 1 桩端持力层的选择桩端持力层的选择 依据本工程岩土勘察报告提供的土层参数 层细砂可作为桩端持力 层 该层土质均匀 平均厚度约 6 0m 且其下还有均匀 稳定 较厚的 土层 能同时满足加固后对复合地基承载力和沉降量的要求 3 3 2 桩长和桩径的选择桩长和桩径的选择 设计所需的桩长取决于下卧土层的分布状况和加固后所要求的复合地 基承载力和变形量大小 依据本工程岩土工程勘察报告 经过计算分析 根据基础埋深不同 确定 CFG 桩有效桩长为 18 5m 桩径为 500mm 北京新燕都家园 新京润二区 C4 C5 楼 CFG 桩复合地基处理工程 6 3 3 3 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值 Ra 确定确定 单桩竖向承载力特征值在无试桩资料的条件下 由以下两式确定 Ra upqsikhi qpk Ap 1 n i 1 式中 up 桩的周长 1 57 m n 桩长范围内所划分的土层数 qsik qpk 桩周第 i 层土的侧阻力和桩端阻力特征值 KPa hi 第 i 层土的厚度 m 或 Ra fcu Ap 3 2 式中 fcu 桩体混合料试块 150 mm 150 mm 150 mm 标准养护 28d 立方体抗压强度平均值 KPa Ap 桩体截面积 0 19625m2 由 1 式计算 过程如下 土层代号 厚度 m 侧摩阻力极限 值 qsik kpa qsik hi 端阻力极限值 qpk kpa 单桩承载力特征值 Rk kpa 0 84032 5 945265 5 6 340252 5 545247 501000 22 5797 Ra upqsikhi qpk Ap n i 1 1447 54 CFG 桩桩体混凝土强度等级为 C20 由 2 式计算 Rk 1059 75kpa 因此 本项目 CFG 桩的单桩竖向承载力特征值 Ra 由公式 1 2 确定 而由于考虑到该区域桩长范围内各土层厚度变化较大 且地层不 均匀 存在软弱夹层及透镜体 为尽量减少理论计算与实际误差 Ra最 终设计取值为 北京新燕都家园 新京润二区 C4 C5 楼 CFG 桩复合地基处理工程 7 Ra 1050KN 3 3 4 桩位布置桩位布置方式方式 由于本工程的基础形式为筏板基础 依据其平面尺寸和变形要求 确 定布桩方式采用等边三角形布置 局部有所调整 3 3 5 桩距的确定桩距的确定 CFG 桩桩间距决定了置换率大小 而在单桩承载力为定值的条件下 置换率又决定了加固后的复合地基承载力 因此 可将单桩承载力代入复 合地基承载力计算公式中 经反算求得桩间距约为 1 50m 3 3 6 置换率的确定置换率的确定 依据本工程的布桩方式和桩间距 其面积置换率由下式确定 m d2 de2 3 式中 d 桩身平均直径 m 取 0 50m de 单桩分担的处理地基面积的等效圆直径 m de 1 05s s 桩间距 m s 1 50m 将相关参数代入公式 3 可求得本工程置换率为 10 08 采用上述计算方法进行计算 确定本工程 CFG 桩主要设计参数如下 本工程本工程 CFG 桩设计主要参数汇总表桩设计主要参数汇总表 表表 2 桩径桩径 mm 有效桩长有效桩长 m 桩长桩长 m 桩间距桩间距 m 桩数桩数 根 根 单桩承载单桩承载 力特征值力特征值 Ra KN 桩间土桩间土 承载力承载力 fsk Kpa 褥垫层褥垫层 厚度厚度 mm 桩身砼桩身砼 强度等级强度等级 5018 519 01 509421050160200C20 3 4 复合地基承载力的验算复合地基承载力的验算 根据 CFG 桩的作用机理及其构成复合地基的主要参数 确定复合地基 北京新燕都家园 新京润二区 C4 C5 楼 CFG 桩复合地基处理工程 8 承载力计算值为 fsp k mRa Ap 1 m ak 4 式中 fsp k CFG 桩复合地基承载力特征值 KPa m 面积置换率 10 08 Ap 桩身断面面积 0 19625 m 2 fak 天然地基承载力特征值 取 160 KPa 桩间土强度发挥系数 取 0 80 Ra 单桩承载力特征值 1050KN 将上述各参数结果代入 4 式 求得复合地基承载力特征值 fsp k 653 49KPa 大于设计要求值 650 KPa 满足设计要求 3 5 沉降量计算沉降量计算 依据 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 在计算地基变形时 地基内的应力分布采用各向同性的均质