CFG与管桩造价对比分析PPT课件.ppt

CFG与管桩对比分析 兰锡良2013年1月18日 1 基础形式 一 基础的大体分类 建筑物分上部结构和下部机构 基础 基础又分为浅基础和深基础 1 一般埋深小于5m的为浅基础 大于5m的为深基础 2 也可以按造价施工方法划分 用普通基坑开挖和敞坑排水方法修建的基础为浅基础 如 砖混结构墙基础 高层建筑箱形基础 用特殊施工方法将基础埋植于深层地基中的基础称为深基础 如 桩基础 沉井 地下连续墙等 2 常见浅基础的类型 1 独立基础概念 是整个或局部结构物下的无筋或配筋的单个基础 特点 方形 上下分几级 结构简单 造价低 可以根据上部荷载的需要进行尺寸大小的调整 适用范围 常用于荷载低的轻钢厂房 水塔 多层住宅 机器设备基础等 应用十分普遍 2 条形基础概念 是指基础长度远远大于基础宽度的一种基础形式 特点 条形 结构简单 造价低 也可根据上部荷载调整基础宽度 适用范围 多应用于断层建筑 沿着墙下分布 地基土质好的情况下最为适用 3 常见浅基础的类型 3 筏板基础概念 用钢筋混凝土做成连续整片基础 俗称 满堂红 特点 基础面积大 整体沉降均匀 节省构造板 造价高 可根据荷载调整厚度 荷载大时配合着桩基础使用组成桩筏基础 适用范围 地基不好的多层建筑 带有地下室的多层 高层建筑 4 箱型基础概念 由钢筋混凝土底板 顶板和足够数量的纵横交错的内外墙组成的空间结构 特点 刚度大 沉降均匀 混凝土用量大易出现裂缝 造价高 箱型空间可作为人防 停车场等 目前采用的较少 适用范围 高层建筑 大型设备基础 地下车站 4 建筑结构形式 砖混结构框架结构剪力墙结构框剪结构 5 复合地基 复合地基是在天然地基中设置一定比例的增强体 并由原土和增强体共同承担由基础传的建筑物荷载 这样一种人工地基称为复合地基 增强体是由强度和模量比原土高的材料组成 习惯上将增强体称为桩 根据材料的不同 纵向增强体可分为碎石桩 水泥土桩 CFG桩等 根据桩体的强度和模量大小 可分为散体复合地基 如振冲碎石桩复合地基 低粘结强度桩复合地基 如石灰桩 灰土桩 中等粘结强度桩复合地基 如夯实水泥土桩复合地基 高粘结强度桩复合地基 如CFG桩 6 CFG定义 水泥粉煤灰碎石桩法 简称CFG桩 是由水泥 粉煤灰 碎石 石屑或砂等混合料加水拌和形成高粘结强度桩 并由桩 桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法 7 特点 CFG桩复合地基一般适用于处理粘性土 粉土 砂土 人工填土和淤泥质土地基 既可用于挤密效果好的土 又可用于挤密效果差的土 当CFG桩用于挤密效果好的土时 承载力的提高既有挤密作用又有置换作用 当CFG桩用于挤密效果差的土时承载力的提高只与置换作用有关 与其他复合地基的桩型相比 CFG桩由于桩体材料较轻 置换作用特别明显 就基础形式而言 CFG桩复合地基既适用于条形基础 有地梁 独立基础 又适用于筏基 箱型基础 8 特点 CFG桩复合地基处理技术 具有施工速度快 工期短 质量容易控制及工程造价低廉等特点CFG桩复合地基80年代多用于多层建筑处理 目前大量用于高层和超高层建筑地基的加固 桩身强度等级多在C15 C25之间 9 10 CFG桩复合地基由CFG桩 桩间土和褥垫层一起形成复合地基 需要指出的是 褥垫层是复合地基的重要组成部分 是高粘结强度桩形成复合地基的必要条件 图2CFG复合地基处理示意图 11 施工方法 CFG桩复合地基技术采用的有 长螺旋钻孔灌注成桩 长螺旋钻孔 管内泵压混合料灌注成柱 振动沉管灌注成桩等 12 CFG桩复合地基施工流程图施工 设备 人员进场 测放桩位 材料采购 试桩施工 桩基顺序施工 清槽至桩顶标高凿桩头 检测 褥垫层施工 退场 单桩施工工艺流程 钻机就位 钻孔 终空至设计深度 压灌混凝土 提钻并压灌砼至孔口 13 施工工艺 1 放线 施工前根据放出的外墙轴线或外墙皮线 四周交点用钢钎打人地下 按照桩位布置图统一进行测放桩位线 桩位中心点用钎子插入地下 并用白灰明示 桩位偏差小于2cm 2 成孔 长螺旋钻机成孔 应匀速钻进 避免形成螺旋孔 成孔深度在钻杆上应有明确标记 成孔深度误差不超过O 1m 确保桩端进入持力层深度大于200mm 垂直度偏差小于1 14 施工工艺 3 砼灌注 成孔至设计深度后 现场指挥员应通知钻机停钻提升钻杆 并同时通知司泵开始灌注砼并保持连续灌注 灌注砼至桩顶时 应适当超过桩顶设计标高70cm左右 至槽面上30cm左右 以保证桩顶标高和桩顶砼质量均符合设计要求 灌注砼之前 应检查管路是否顺畅稳固 每班第1根桩灌注前 应用水泥砂浆湿润管路 压灌砼时一次提钻高度小于25cm 混凝土埋钻高度大于1 0m 现场设专人负责检查砼灌注质量及意外情况的处理 商品混凝土进场后应立即灌注 2小时内 严禁长时问搁置 保证桩身混凝土至少24小时养护 避免扰动 施工过程中应认真填写施工记录 每台班或每日留取试块1 2组 15 桩长 cfg桩不宜处理过深的软土地基 首先 单桩承载力不会有较大的提高 其次 桩体的强度将非常难控制 当桩很长的时候 桩的端部的凝固会非常的缓慢 主要可能因为氧气的含量太少 象cfg 水泥搅拌桩这样的后凝桩会很容易出现这种问题 而且 由于软土层的厚度过厚 对于后期的沉降也非常难以控制 所以 在一般的后凝桩只用来处理中薄层软土 首先CFG是不配钢筋的 其抗侧向力的能力较小 也就是说当长度较长时 其稳定性较低 且CFG一般比较细 如果按照桩的合理长径比 含钢筋 在50 60左右 如果直径500的 理论上只能做到25 左右 16 CFG完工验收图 17 检测 检验应在桩身强度满足试验荷载条件时 并宜在施工结束28d 2 4周 后进行 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点 10 低应变动力检测 桩身完整性建筑地基处理技术规范JGJ79 2002 18 必要参数 面积置换率m桩间距地基承载力特征值fspk总荷载桩间天然土承载力特征值fsk Kpa 单桩承载力特征值Ra桩间土承载力折减系数 0 7 0 95 19 置换率 建筑地基处理规范 JGJ79 2002复合地基中 一根桩和它所承担的桩间土体为一个复合单元 在这一复合体单元中 桩的断面面积和复合土体单元面积之比 成为面积置换率 20 置换率 置换率m fspk fsk Ra Ap fsk 式中 fspk 复合地基承载力特征值 Kpa 桩间土承载力折减系数 fsk 桩间天然土承载力特征值 Kpa Ra 单桩承载力 Kpa Ap 桩截面面积 m2 简单通俗的说一下 一个桩与它所从属所控制的面积之比就是置换率 如一个桩的面积是S 它按AXB的规律来布置 则在AXB面积中 就有一个桩 或称一个桩它所控制的面积就是AXB 置换率 s AXB 21 桩间距 桩间距为3 5D采用正方形布桩S Ap mAp 桩的面积 m2 m 置换率 如果满堂布桩 采用正三角形为宜 柱基或条基采用正方形 矩形或等腰三角形为宜 计算时可以根据面积置换率m来求桩间距 m d2 de2 其中d为桩身平均直径 de为一根桩分担的等效圆直径 对于正三角形布桩而言 de 1 05s 其中s为桩间距 通过以上计算即可求得桩间距 d2 de2均为平方值 22 公式之间关系 m fspk fsk Ra Ap fsk m Ap S面积Ap 3 14 r rS 各图形面积 23 地基承载力特征值 地基承载力计算公式的明 fspk mRa Ap 1 m fsk复合地基承载力特征值fspk单桩承载力特征值Ra面积置换率m桩截面面积 m2 桩间天然土承载力特征值fsk Kpa 根据地勘报告可以估算 建筑物总荷载 占地面积总荷载 层数 占地面积 系数 1 4 1 7 1 3 国标规定保险系数为1 3 24 地基承载力特征值 假设每栋楼按长36米 宽12米计算 那么每层占地面积为432 一共16层 含一层地下室 的总建筑面积为 16 432 6912 每平米建筑面积的承载力为15KN 其国标规定保险系数为1 3 因此整栋楼所需要的承载力为 总荷载 6912 1 5 1 3 134790KN地基承载力 134790 432 312KN 25 单桩承载力特征值 其中 Ra为单桩承载力特征值 up为桩周长qsi为桩周摩阻力特征值 li为桩长 qp桩端端阻力特征值 Ap桩端截面积 26 27 计算方法 计算如下 Ra 3 14 0 410 1 7 65 4 5 60 2 3 55 1 0 65 3 5 80 3 14 0 2052 1000 2 0 614KN取Ra 600KN 28 假设每栋楼按长36米 宽12米计算 那么每层占地面积为432 一共16层 含一层地下室 的总建筑面积为 16 432 6912 每平米建筑面积的承载力为1 5吨 其国标规定保险系数为1 3 因此整栋楼所需要的承载力为 6912 1 5 1 3 13479吨PHC管桩 400 22米它的承载力为1100KN 即110吨 13479 110 122 5个桩位根据实际情况 需要123个桩位 每个桩位长22米 共需要 123 22 2706米PHC管桩 400 每米总包价为175元 所以整个工程下来共需要 2706 175 473550元以上是PHC管桩 400 的一个整体价格的估算 接下来我们估算一下CFG 400 它的整体价格 CFG 400 26米它的承载力为400KN 即40吨 13479 40 336 98个桩位根据实际情况 共需要337个桩位 每个桩位长26米 共需要 736 26 8762米CFG 400 26米它所需要混凝土的总体积 底面积 高 为 3 14 0 2 0 2 8762 1100m CFG 400 混凝土的总包价为每一立方米480元 29 所以整个工程下来共需要 1100 480 528000元因此管桩基础比CFG基础每栋楼大约可以节省 528000 473550 54450元通过计算 我们不难发现 平均每栋楼管桩基础比CFG基础大约可以节省的造价为5 5万元左右 按照整个工程 管桩基础可节省的造价要在上30万元左右 节省率在10 15 30 工期分析 使用管桩可以比CFG节省8 21天的工期 并节省做静载的相关费用 31 其他费用 32 其他费用 通常来说 CFG桩电价在每米价格的基础上加一块钱左右 钻机的功率 两个动力头55 55 110千瓦大卷扬35千万小卷扬和混凝土泵30千瓦用大电的情况下每米1 2度电如果用发电机的话会比用大电情况下每米高5块钱左右 主要考虑发电机的租用及柴油费用 清桩间土需要小钩机 是按台班计算的 即8小时为一个台班凿桩头每根不超过5块钱 33 管桩承台 防水板与CFG褥垫层 筏板的费用比较 34 35 建议 通过以上分析 我们建议本工程采用PHC预应力管桩 PHC管桩因技术先进 质量可靠 总体造价低 工期短 已得到广泛推广和应用 现就管桩生产与施工做一些简单介绍 1 质量优势 管桩为工程现代化制作 出厂前都经过多道质量检验程序把关 运到现场又经业主 驻地监理 现场检查验收合格后方可使用 桩身质量有保证 其它在现场灌注混凝土桩场地条件及施工人为因素的影响 容易出现缩径 桩身夹泥 承载力不够等质量问题 因此 管桩的桩身质量明显优于在现场灌注混凝土的其它桩型 静压管桩节省工期 施工人员少 用电设备固定 安全易控制 工艺简单直观 便于监理 2 设计优势 管桩规格多 单桩承载力特征值从600KN到3550KN 既适用于多层建筑 也适用于高层建筑 而且在同一建筑物基础中 还可根据柱荷载的大小采用不同直径的管桩 既容易解决设计布桩问题 也可充分发挥每根桩的最大承载能力 并使桩基沉降均匀 3 价格优势 使用管桩 价格优势十分明显 总造价可以节省22 左右 综上所述 本工程采用预应力PHC管桩基础 在质量上 造价和工期上都有相当明显的优势 贵公司采用预应力PHC管桩基础在各个方面的效益都是最好的 为确保本工程管桩桩基图纸顺利通过审查 建议贵公司尽快进行静压管桩试桩的相应工作 36 地基承载力 采用动力触探检测公式如下 重型 63 5Kg 4 9 8 N 10 入土深度cm 轻型 10Kg 8N 20 30 入土深度cm 或 8N 21 5式中N代表锤击次数 以上为经验公式 具体写资料还得用内插法查表为依据 锤击数N 0 8 2 10等于深度值 等于承载力KPA 37 褥垫层 CFG桩是不能伸入褥垫层的褥垫层的作用就是防止应力集中 对上部基础造成破坏 如果CFG桩伸入褥垫层就不能防止应力集中 失去了褥垫层的作用 38 褥垫层 在cfg桩的设计中褥垫层是设计的关键 它对最终沉降 调整桩土应力比 调整桩土水平荷载 起重要作用 太厚了桩的优点没有发挥 太薄了应力过于集中在桩上 土的作用没有发挥 一般都给定在100 300mm 可具体到每个工程应该取多少厚 很少看到定量的计算褥垫层在复合地基中具有如下的作用 1 保证桩 土共同承担荷载 它是水泥粉煤灰碎石桩形成复合地基的重要条件 2 通过改变褥垫厚度 调整桩垂直荷载的分担 通常褥垫越薄桩承担的荷载占总荷载的百分比越高 反之亦然 3 减少基础底面的应力集中 4 调整桩 土水平荷载的分担 褥垫层越厚 土分担的水平荷载占总荷载的百分比越大 桩分担的水平荷载占总荷载的百分比越小 褥垫层不仅仅用于CFG桩 也用于碎石桩 管桩等 以形成复合地基 保证桩和桩间土的共同作用 39 筏板在设计中的相关数据 a 筏板厚度一般可根据楼层层数大约按每层50MM确定 但不得小于200MM 具体厚度尚需根据筏板的抗冲切 抗剪切要求确定 b 筏板基础一般每平方米为60KG钢筋左右 底面积 40 c 保护层的厚度 41 42 术语基桩桩基础中的单桩 桩身完整性反映桩身截面尺寸相对变化 桩身材料密实性和连续性的综合定性指标 桩身缺陷使桩身完整性恶化 在一定程度上引起桩身结构强度和耐久性降低的桩身断裂 裂缝 缩颈 夹泥 杂物 空洞 蜂窝 松散等现象的统称 静载试验在桩顶部逐级施加竖向压力 竖向上拔力和水平推力 观测桩顶部随时间产生的沉降 上拔位移和水平位移 以确定相应的单桩竖向抗压承载力 单桩竖向抗拔承载力和单桩水平承载力的试验方法 钻芯法用钻机钻取芯样以检测桩长 桩身缺陷 桩底沉渣厚度以及桩身混凝土的强度 密实性和连续性 判定桩底岩土性状的方法 低应变法采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振 实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线 通过波动理论分析或频域分析 对桩身完整性进行判定的检测方法 高应变法用重锤冲击桩顶 实测桩顶部的速度和力时程曲线 通过波动理论分析 对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法 声波透射法在预埋声测管之间发射并接收声波 通过实测声波在混凝土介质中传播的声时 频率和波幅衰减等声学参数的相对变化 对桩身完整性进行检测的方法 43 44 检测开始时间应符合下列规定 当采用低应变法或声波透射法检测时 受检桩混凝土强度至少达到设计强度的70 且不小于15MPa 当采用钻芯法检测时 受检桩的混凝土龄期达到28d或预留同条件养护试块强度达到设计强度 承载力检测前的休止时间不应少于下表规定的时间 45 休止时间 46 管桩的质量检测问题 1承载力检测对预应力砼管桩的承载力检测 常用的检测方法有静载荷法 包括竖向及水平 和高应变法 这两种方法一般都用于承载力检测 其中静载荷法最为直观 结果可靠 高应变法的结果应建立在一定数量同一场地 相同条件下静载实验结果的基础上 可用于工程桩验收性检测或锤击桩施工时的打桩监控 需要说明的是采用静载或高应变进行检测前需要对桩的桩顶标高进行校核 确定是否有浮桩现象而影响最终的检测结果 静载荷法 高应变法 47 管桩的质量检测问题 2低应变完整性检测低应变法主要用来检测桩的完整性 依据 建筑基桩检测技术规范 JGJ106 2003 桩身完整性评判标准可分为以下四类 桩身完整性宜采用两种或两种以上的检测方法进行检测 48 检测数量 当设计有要求或满足下列条件之一时 施工前应采用静载试验确定单桩竖向抗压承载力特征值 设计等级为甲级 乙级的建筑桩基 地质条件复杂 施工质量可靠性低的建筑桩基 本地区采用的新桩型或新工艺 检测数量在同一条件下不应少于3根 且不宜少于总桩数的1 当工程桩总数在50根以内时 不应少于2根 打入式预制桩有下列条件要求之一时 应采用高应变法进行试打桩的打桩过程监测 控制打桩过程中的桩身应力 选择沉桩设备和确定工艺参数 选择桩端持力层 在相同施工工艺和相近地质条件下 试打桩数量不应少于3根 单桩承载力和桩身完整性验收抽样检测的受检桩选择宜符合下列规定 施工质量有疑问的桩 设计方认为重要的桩 局部地质条件出现异常的桩 施工工艺不同的桩 承载力验收检测时适量选择完整性检测中判定的 类桩 除上述规定外 同类型桩宜均匀随机分布 49 检测数量 3 3 4混凝土桩的桩身完整性检测的抽检数量应符合下列规定 柱下三桩或三桩以下的承台抽检桩数不得少于1根 设计等级为甲级 或地质条件复杂 成桩质量可靠性较低的灌注桩 抽检数量不应少于总桩数的30 且不得少于20根 其他桩基工程的抽检数量不应少于总桩数的20 且不得少于10根 注 1对端承型大直径灌注桩 应按上述两款规定的抽检数量 对受检桩采用钻芯法或声波透射法进行桩身完整性检测 抽检数量不得少于总桩数的10 2地下水位以上且终孔后桩端持力层已通过核验的人工挖孔桩 以及单节混凝土预制桩 抽检数量可适当减少 但不宜少于总桩数的10 且不宜少于10根 3当符合第3 3 3条第1 4款规定的桩数较多 或为了全面了解整个工程基桩的桩身完整