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CFG桩复合地基及工程实例 CFG桩在北京国际邮件处理中心生产楼工程的应用 1 目录 工程概况地质条件地基基础方案比较CFG桩复合地基承载力设计CFG桩复合地基沉降计算CFG桩复合地基承载力检测结语 2 工程概况 北京邮件处理中心位于北京市望京小区附近 为一级邮件处理中心 建筑面积3 5万m2 其中生产主楼为二层现浇钢筋砼框架结构 室内外高差1 2m 柱网尺寸基本为8m l2m 柱脚最大轴力9200kN 平面尺寸约为144m 48m 长度方向设置一道温度伸缩缝 地震基本烈度为8度 抗震设防类别为乙类 建筑场地类别为3类 抗震措施提高一度按9度采取 抗震等级为一级 3 北京邮件处理中心大楼图 4 地质条件 该工程在地貌上位于全新世古金沟河与古清河所夹台地的中部 属永定河冲洪积扇中下部 按沉积年代 成因类型分为人工堆积层和第四纪沉积层两大类 按地层岩性及其工程特性进一步划分为8个大层 见表l 地下水 台地潜水 水位标高在31 19 33 15m 局部33 94 34 49m 之间 5 表1 地层岩性及主要力学指标 如下 6 接上页表格 7 地基基础方案比较 方案一 天然地基承载 方案二 干作业人工挖孔扩底桩 方案三 钻孔灌注桩施工 方案四 CFG桩复合地基承载 8 地基基础方案比较 方案一 天然地基承载该工程人工堆积层之下大部分都分布有1 5m左右的第2层中低压缩性的粘质粉土 其物理力学性质较好 承载力较高 但其下存在2 1层 2 2层土质较软且分布极不均匀的软弱下卧层 经验算 采用天然地基上独立基础不能满足承载力及变形要求 故不可取 9 地基基础方案比较 方案二 干作业人工挖孔扩底桩干作业人工挖孔扩底桩具有承载力高 质量可靠的优点 但该工程地下水赋存于牯性土 粉土 粉细砂层中且分布有多层地下水 需进行施工降水 且降水难度太 费用高 同时施工风险太 因此干作业人工挖孔扩底柱不是最佳方案 暂时不取 10 地基基础方案比较 方案三 钻孔灌注桩施工此方案施工工期长 造价高 此处不可取 方案四 CFG桩复合地基承载而CFG桩施工速度快 避免了泥浆污染 CFG桩不需配筋 又节约了钢筋用量 同时 CFG桩复合地基可以充分发挥桩土共同作用 经工程造价对比分析 采用CFG桩复合地基方案 基础部分可节约投资约40 经济效益显著 可取 综合比较 采用CFG桩复合地基承载是最合适的方案 故采用方案四 11 CFG桩复合地基承载力参数设计 1 持地层选取 CFG桩桩端持力层选在第4层细砂 圆砾 低压缩性 其地基承载力标准值为280kPa 2 施工工艺 CFC桩采用长螺旋钻孔 管内泵压混合料成桩 3 桩长桩径 有效桩长为10m 桩径420mm 4 褥垫层 褥垫层采用粒径小于30mm的碎石 厚度300mm 12 CFG桩复合地基承载力设计 单桩承载力标准值Ra 式中 Up 桩的周长 qsi 桩侧第i层土的极限侧阻力标准值 见上表1 qp 桩的极限端阻力标准值 见上表1 Li 第i层土的厚度 取值见表2 sp 调整系数 sp取1 5 1 75 一般工程或基础下桩数较多时应取低值 重要工程 基础下桩数较少或桩问土承载力较低的粘性土时应取高值 13 CFG桩复合地基承载力设计 表2 土层厚度取值表 则单桩承载力标准值 此处未与CFG桩自身承载力对比 然后取小值 不严谨 14 CFG桩复合地基承载力设计 以某框架柱为例 基础尺寸为5mx5m 布桩16根 桩距1 45m 见图1 柱脚F 9200kN 基础埋深为2 5m 基础及覆土自重G 2220kN 基础底面处平均压力设计值为 15 CFG桩复合地基承载力设计 CFG桩复合地基承载力标准值为 16 面积置换率取值对比 论文上对面积置换率m直接取值0 886 且没有计算过程 但本文经计算查规范可知 当桩按正方形布置时 de 1 13L 1 13 1 45 1 64m d是桩的直径 取0 42m 17 CFG桩复合地基承载力设计 式中 m 面积置换率 fk 天然地基承载力标准值 fk 120kPa Ap 桩的截面面积 工采用长螺旋钻孔 管内泵压混合料成桩为非挤土成桩 对桩问土一般不发生扰动和挤密 加固后桩间土承载力标准值与天然地基承载力标准值之比 取1 桩间土强度发挥系数 0 95 18 CFG桩复合地基承载力设计 CFG桩复合地基承载力设计值为 原论文没有对基础宽度进行修正 且承载力系数取成 b 0 d 1 0 承载力计算如下 式中 d 基础埋深 为2 5m b 2 0 d 3 0 由于持力层是细砂 查规范可得 故p 457kPa f 514kPa 满足规范要求 19 CFG桩复合地基沉降计算 基础甲 右图 的平均附加压力p0 基底平均压力 原论文中 基地平均压力计算如下 基底出土中自重 故平均附加应力 20 CFG桩复合地基沉降计算 CFG桩复合地基的总沉降量s s1 s2 式中 s1 加固区的沉降 s2 和压缩层范围内下卧层的沉降 当荷载不大于复合地基承载力时 按分层总和法进行沉降计算 总沉降量s为各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的 倍 21 CFG桩复合地基沉降计算 式中 n1 加固区的分层数 n2 总的分层数 Esi 第i层土的压缩模量 按实际应力范围值 Zi Zi 1 基础底面至第i层土 第i 1层土底面的距离 基础底面计算点至第i层土 第i 1层土底面范围内平均附加应力系数 模量提高系数 s 降计算经验系数 参照 建筑地基基础设计规范 表5 3 5取值 原论文没有对 s的取值进行计算 本文进行了详细的分析计算 计算过程见后面 22 地基甲的沉降计算表 23 地基甲的沉降计算表 接上表 24 CFG桩复合地基沉降计算 确定沉降计算深度ZnZ 1110cm深度范围内的计算变形值 Si 5 65cm 相应于Z 1030 1110cm土层的计算变形值 Sn 0 14cm 满足式 Sn 0 14 0 025 Si 0 025 5 65 0 141要求 因此沉降计算深度Zn 1110cm 基础甲总沉降量为 s取值见下一张PPT 25 修正系数 s的取值 修正系数 s值的确定 1 先求当量值 2 由于当量值大于20MPa 查 基础工程 表3 7可知 s 0 2 26 CFG桩复合地基承载力检测 该工程由国家建筑工程质量监督检验中心检测 静载试验包括单桩复合地基静载试验3台 单桩静载试验2根 试验结果表明 3台单桩复合地基静载试验加至最大荷载846kPa和2根单桩静载试验在加至最大试验荷载1000kN时的Q s曲线 s lg t 曲线均未出现陡降迹象 根据 建筑地基处理技术规范 JGJ79 91 按相对变形s b 0 008确定复合地基承载力 27 CFG桩复合地基承载力检测 单桩复合地基在标准值为423kPa的荷载下沉降值与压板作用宽度之比s b分别为0 004 0 004 0 003 其比值均小于0 008 表明单桩复合地基承载力满足设计要求 根据 建筑地基基础设计规范 GBJ7 89 单桩静载试验在标准值为500kN的荷载下沉降分别为2 77 2 43cm 说明单桩承载力仍有很大潜力 28 CFG桩复合地基承载力检测 单桩复合地基在标准值为423kPa的荷载下沉降值与压板作用宽度之比s b分别为0 004 0 004 0 003 其比值均小于0 008 表明单桩复合地基承载力满足设计要求 根据 建筑地基基础设计规范 GBJ7 89 单桩静载试验在标准值为500kN的荷载下沉降分别为2 77 2 43cm 说明单桩承载力仍有很大潜力 29 结语 1 CFG桩复合地基具有承载力提高幅度大 沉降量小 施工方便等技术优势 而且造价低廉 在邮政建筑软弱地基