某CFG桩地基处理施工组织设计

方庄 区 7 高层住宅工程 地基处理 CFG 桩 施工组织设计方案 北京 程有限公司 2001 3 施工组织设计审批表 或施工方案 工程名称 楼结构形式现浇剪力墙 面 积 46155m2 层 数 30 3 建设单位北京城市开发集团 一分公司 施工单位城建四公司五项目 部 编制部门北 械工程公司编制人许大伟 编制时间2001 年 3 月 22 日报审时间2001 年 3 月 27 日 审批部门城建 技委审批时间2001 年 3 月 28 日 审 批 人 审批意见 填写讨论的主要结论包括应修改的部分 同意按此设计执行 施工中应严格控制 CFG 桩的成孔 混和料的下放等工序 并按规定做桩荷载试验 编 制 说 明 方庄芳群园一区 7 高层住宅工程地基处理设计方案根据 甲方提供的方庄芳群园一区 7 高层住宅工程资料 结合我公 司施工经验编制而成 主要编制依据材料有 1 建筑地基处理技术规范 JGJ79 91 2 建筑地基基础设计规范 GBJ7 89 3 建筑桩基技术规范 JGJ94 94 4 北京地区建筑地基基础勘察设计规范 DBJ 501 92 5 水泥粉煤灰碎石桩 CFG 桩 复合地基技术规定 Q TY06 1997 6 机械工业部勘察研究院提供的 北京方庄居住区芳群园 高层岩土工程勘察报告 详勘 7 中国建筑北京设计研究院提供的 北京方庄居住区芳群 园一区住宅楼基础平面图 8 土力学与地基基础 陈晓平主 编 9 地基处理技术 阎明礼主 编 10 桩基设计指南 林天键等主编 目 录 一 工程概况 二 场区工程地质条件及水文地质条件 一 工程地质条件 二 水文地质条件 三 复合地基方案选择 一 复合地基桩身材料选择 二 复合地基成桩方案的选择 四 复合地基设计方案 一 复合地基设计依据 二 设计方案 三 褥垫层设计 四 复合地基变形验算 五 复合地基施工组织设计方案 一 CFG 桩施工工艺 二 CFG 桩施工准备 三 CFG 桩施工技术方法 六 质量保证体系及措施 一 质量目标 二 质量管理组织机构 三 质量保证措施 七 安全目标及措施 一 安全管理目标 二 安全管理组织机构及主要职责 三 安全管理及保证措施 八 环境保护及文明施工 一 环境保护 二 文明施工 九 整理资料 附 方庄芳群园一区地基处理 CFG 桩施工进度计划表 方庄芳群园一区 A 座楼地基处理 CFG 桩平面布置图 方庄芳群园一区 B 座楼地基处理 CFG 桩平面布置图 方庄芳群园一区 C 座楼地基处理 CFG 桩平面布置图 一 工程概况 拟建方庄 7 高层住宅楼工程 位于北京市方庄居住区芳群园西 北角 西临蒲芳路 拟建住宅总用地面积 23514m2 总建筑面积 108300m2 由 A B C 三座高层住宅楼组成 其中 A 座西塔楼和 B 座东西塔楼都是由地上 30 层 地下 3 层 高度 87 90m A 座东塔楼 和 C 座都是地上 25 层 地下 3 层 高度 73 65m 高层住宅楼为全 现浇剪力墙结构 基础埋深约为 12 91m 基底压力约为 430KPa 本工程 0 000m 42 20m 二 场区工程地质条件及水文地质条件 一 程地质条件 根据机械工业部勘察研究院提供的 北京方庄居住区芳群园高 层住宅岩土工程勘察报告 详勘 资料 拟建场地地形基本平坦 地貌单位属于永定河冲洪积扇 自然地面标高 40 82m 41 82m 主 要地层土质情况如下 1 质粘土素填土 黄褐色 硬塑 稍密 湿 以粉质粘土为 主 含少量砖渣 灰渣等杂物 土质不均匀 场地大部分地段该层 夹有杂填土 1 褐色 含有较多的砖块 灰渣 砼块等杂物 粉质 粘土充填其中 成分较杂乱 该层层厚 0 8m 3 20m 层底标高 37 95 40 20m 2 粘质粉土 褐黄色 稍密 中密 湿 含较多的去母细屑 见氧化铁斑痕 偶见小钙质结核 压缩模量 Es 8 04Mpa 属中压缩 性 该层中夹有粉砂透镜体 2 场地绝大部分地段该层顶部分布有 粉质粘土 1 该层层厚 0 30 3 20m 层底埋深为 2 50 4 50m 层底 埋深为 2 50 4 50m 层底标高为 36 71 38 72m 3 粉质粘土 1 褐黄色 硬塑 含有少量小球状锰质结核 土 中高压缩性 局部为高压缩性 该层多以夹层形式分布分布于砂质 粉土 层顶面 4 粘质粉土 褐黄色 中密 湿 饱和 本层以粘质粉土为 主 局部地段逐渐相变为粉质粘土 含去母碎屑 见氧化铁条痕 压缩模量 Es 8 27Mpa 属中压缩性 在场地东部的 A 座住宅地段及 场地南部地段的多层住宅地段该层中夹有粉砂 1 层 该层层厚 1 90 4 30m 层底埋深 6 00 7 00m 层底标高 34 00 35 17m 5 粉砂 1 褐黄色 中密 湿 含较多的云母碎屑 颗粒均匀 较纯净 长石石英质 6 粉质粘土 黄褐色 局部地段为褐灰色 可塑 含少量钙 质结核 见氧化铁条纹 压缩模量 Es 8 89Mpa 属于中压缩性 该 层层厚 2 00 4 30m 层底埋深 8 70 10 70m 层底标高 30 51 32 92m 7 中砂 褐黄色 密实 湿 饱和 砂质较纯净 底部含个 别圆砾颗粒 长石石英质 该层具有明显的沉积韵律 从上至下砂 粒逐渐变粗 该层顶部普遍分布有细砂 1 层 而且层中夹有较多 的粘质粉土透镜体 2 该层层厚 4 90 8 10m 层底埋深 15 30 18 00m 层底标高 23 11 25 90m 细砂 1 褐黄色 密实 湿 8 粘土 褐红色 可塑 湿 含氧化铁条纹 压缩模量 Es 9 80Mpa 属于中压缩性 该层层厚 3 00 5 90m 层底埋深 20 60 21 80m 层底标高 19 64 20 57m 9 圆砾 杂色 密实 粒径多在 0 5 2 之间 卵石含量约为 20 25 最大粒径 6cm 中粗砂充填 局部地段该层顶部分布有中 粗砂 1 透镜体 该层层厚 2 50 4 20m 层底埋深 23 50 25 20m 层底标高 16 01 17 80m 10 卵石 杂色 密实 粒径一般多在 2 4cm 之间 最大可 达 10cm 颗粒呈亚圆形 颗粒间主要由粗砾砂充填 局部地段该层 中夹有重粉质粘土以及砾砂透镜体 该层中多分布有圆砾 1 夹层 或透镜体 二 水文地质条件 本场区地下水静止水位埋深 14 50 15 80m 水位标高为 25 16m 26 70m 属于潜水 本场区地下水对钢筋混凝土无腐蚀性 三 复合地基方案选择 一 复合地基桩身材料选择 一般复合地基桩身材料有散体桩 包括碎石桩 砂桩 渣土桩 等 柔性桩 包括灰土桩 水泥土桩 二灰桩等 刚性桩 包括 CFG 桩 素混凝土桩等 由于本工程基底压力较大 单桩承载力高 需要较大的桩身强度 对于散体桩和柔性桩 其桩身强度一般不超 过 3Mpa 显然桩身强度不能满足要求 并且散体桩本身没有粘结强 度 主要是靠周围土的约束来传递基础传来的垂直荷载 围压对桩 体强度和桩体模量有影响 而对 CFG 桩的影响不大 为此须采用 CFG 桩或素混凝土桩 CFG 桩与素混凝土桩的区别是 在素混凝土中 加入粉煤灰 既是细骨料 又有低标号水泥的作用 能增加混凝土 的和易性 而且能使桩体具有明显的后期强度 另外 CFG 桩复合地 基的模量大 建筑物的沉降量小 从而本工程采 CFG 做为桩身材料 二 复合地基成桩方案的选择 复合地基成桩方法一般有挤土法 取土法和部分挤土部分取土 法 挤土法通常适用于松散无水的土层 通过挤土的作用使桩间土 挤密加固 本工程原有地基土为中低压缩性土 不宜采用挤土法成 桩 宜采用取土法成桩 取土法成桩又有众多的成孔工艺 如长螺 旋钻进法 冲击钻进法 泥浆护壁回转钻进法等 冲击钻进法成孔 效率低 噪音污染严重 泥浆护壁回转钻进法成孔的废泥浆对环境 的污染较大 而长螺旋钻进法设备简单 施工方便 振动小 噪音 低 无环境污染 工期短 考虑地层土质条件 基坑内作业及周围 环境影响 本工程宜采用长螺旋泵压混凝土法施工 四 复合地基设计方案 一 复合地基设计依据 1 建筑地基处理技术规范 JGJ79 91 2 建筑地基基础设计规范 GBJ7 89 3 建筑桩基技术规范 JGJ94 94 4 北京地区建筑地基基础勘察设计规范 DBJ 501 92 5 水泥粉煤灰碎石桩 CFG 桩 复合地基技术规定 Q TY06 1997 6 机械工业部勘察研究院提供的 北京方庄居住区芳群园高层住宅岩土工程勘察报告 详勘 7 中国建筑北京设计研究院提供的 北京方庄居住区芳群园一区住宅楼基础平面图 8 土力学与地基基础 陈晓平主编 9 地基处理技术 阎明礼主编 10 桩基设计指南 林天键等主编 二 设计方案 1 地层主要参数 地层名称桩周摩阻力 qs KPa桩端承载力 qp KPa地层厚度 m 中砂 层 805 1 粘土 层 404 0 圆砾 层 12025000 2 2 选择桩径为 400mm 3 选择桩端持力层 选圆砾 层为桩端持力层 桩长以桩尖进 入 层 有效桩长为 10 0m 保护桩长为 0 70m 4 单桩承载力计算 Rk D qsiLi Apqp k 式中 Rk 单桩承载力 KN D 桩径 D 400mm qsi 桩周摩阻力 KPa Ap 桩端面积 Ap r2 Li 地层厚度 m 经计算 Rk 633 586KN 则取 Rk 600KN 5 求置换率 复合地基承载力标准值按 500KPa 考虑 则根据公式 fsp m Rk Ap 1 m fk 式中 fsp 复合地基承载力 KPa m 置换率 Rk 单桩承载力 Rk 600KN fk 桩间土承载力 fk 300KPa 强度发挥率 0 9 经计算 m 0 051 6 桩间距的确定 布桩按正方形布置 则由 m d2 de2计算出桩距为 s 1 57m 取 s 1 60m 7 桩数 共布桩 1420 棵 角点处加密 其中 A 栋楼 566 棵 B 栋楼 571 棵 C 栋楼 283 棵 8 桩顶平均应力 p fsp k 1 m fk m 4777 7KPa 9 桩顶平均荷载 p Ap 600 34KPa 10 桩体强度标准值 R28 3 p p取 4779 8KPa 式中 R28 混合料 或混凝土 试块 边长 150mm 立方体 标准 养护 28d 无侧限抗压强度值 考虑施工影响因素 因此选 CFG 料 强度 C20 三 褥垫层设计 1 褥垫层设计的目的 a 保证桩 土共同承担荷载 b 调整桩 土荷载分担比 c 减少基础底面的应力集中 d 调整桩 土水平荷载的分担 2 褥垫层参数如下 a 褥垫层厚度 15cm b 褥垫层顶面标高 12 91m c 褥垫材料 人工级配的砂石 d 褥垫施工 采用平板振捣器 往复振捣三 五遍 e 夯填密度 Dh 0 87 虚铺 17 3cm 压实 15cm 压实系数 0 96 须满足有关垫层做法的规范 f 桩 褥垫层和基础关系图 四 复合地基变形验算 1 复合地基变形计算方法 复合地基沉降计算中 通常有复合模量法 应力修正法 桩身 压缩量法及桩基规范法 2 沉降计算 本工程采用桩基规范法进行计算 荷载按竖直均布荷载考虑 基础埋深按照 12 85m 考虑 基础宽度 A 19 5m B 19 8m C 19 8m 基础长度 A 68 95m B 69 22m C 34 2m 沉降计算浓度取附加应力 与自重应力的比值为 20 作为沉降计算的下限 沉降计算深度 Z Rk z z 20 其中 Rk 500KPa 20KN m3 计算得 z 20m 故沉降计算深度为地表下 32 91m 桩土应力比 n Rk Ap fp 计算得 n 16 模量提高系数量 1 m n 1 其中 桩间土强度提高系数 1 m 面积置换率 m 0 0511 n 桩土应力比 n 16 计算得 1 77 利用公式 S S1 S2 OI hi Esi pOj hj Esj I 1 N j 1 n 加固土层厚度加权平均压缩模量 Esp 18 78MPa 加固土体复合压缩模量 Esp m n 1 1 Es 经计算 Esp 31 92MPa 经验沉降系数 0 4 经计算 S 42 2mm 60mm 满足设计要求 五 复合地基施工组织设计方案 一 CFG 桩施工工艺 采用 2 台长螺旋钻机成孔 管内泵压混合料成桩 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 缺点是用电量大 须保证近 130KW 电力供应 具体参 见 CFG 桩的施工工艺流程图 现场三通一平施工设备进场 测量放线定桩位 质检 钻机定位 钻至设计深度 商品混凝土泵压混凝土至设计标高 质检养护 测量至设计标高凿桩头 成桩 CFG 桩的施工工艺流程图 二 CFG 桩的施工准备 1 场地平整 施工用水 电接至基槽边 2 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 155KW 提供不少于 10t h 的水源 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 5m 以甲方要求和 监理验线为准 5 由于桩顶设置 15cm 褥垫层 因此土方开挖时 可挖至 12 31m 后进行 CFG 桩施工 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 处理桩位放线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 芳群芳园一区高层住宅楼 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 用钢钎打 入地下 30cm 50cm 后注入石灰粉以做标记 放点精度 5cm 测角精 度 20 场地高程测量误差 5cm 2 成桩工序的质量要求 桩长允许偏差 200mm 桩径允许偏差 20mm 垂直允许偏差 1 桩位允许偏差 D 2 桩顶标高允许偏差 100mm 3 桩工艺要求 a 造孔深度视持力层埋深而定 应满足设计桩长 若达不到设 计持力层应适当的加深钻孔 直到设计地层 b 现场使用 2 台 HBT60 型泵 泵压为 6 0Mpa 使用时 泵工 应密切注意各个仪表 确保泵压达到正常 c 混合料下到孔底后 每打一次泵钻具提升 20cm 25cm 并始 终使钻头在混合料下面 50cm 左右 以防断桩 对砂层部位 提钻应 控制在 20cm d 要求对每一辆商品砼都应做到检查 应在有效时间内压灌入 孔中 现场都应有明确记录 e 提钻与泵送配合每次钻进至标高后 司钻应先将钻具提升 20cm 30cm 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 f 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 g 灌注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 4 桩头处理 CFG 桩施工完毕 待桩体达到一定强度 一般 7 天左右 方可 进行开槽 槽底余土清理时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 应严格按混凝土补缺规范修补 断 面凿毛 刷素水泥浆后用 C25 混凝土填补并振捣密实 桩顶标高允 许误差 100mm 5 工程质量控制 1 砼浇注期间 每天班制作混凝土试块一组 进行 28d 强 度试验 2 成桩 15d 后做竖向静载试验 单桩竖向静载试验数量按 设计要求做总桩数为 5 1 试验严格按照国家标准 建筑地基 基础设计规范 GBJ7 89 3 CFG 桩桩体材料中碱集料含量应满足国家相关规范标准 六 质量保证体系及措施 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 分部分项工程一次交验优良率在 90 以上 工程质量优良 二 质量管理组织机构 为了保证工程质量 建立完善的质量保证体系 为实现质量制 的关键 为此 将成立以总工为首的质量保证体系 人员机构设置 见图 总工 技术负责 测 量 员 材 料 站 试 验 室 质 检 员 质量管理组织机构人员机构设置图 总工程师为质量体系总负责人 对工程质量总负责 主要职责 有对施工方案的审定 重要工序的控制 质量方案的审定 技术负 责主要从事各项工程质量的日常检查 主要职责是 发现并制止违 反 规范 及操作规程有关项目 对现场的问题进行处理等 测量 队设队长一名 由测量工程师兼任 设队员 5 6 人 配备全站仪 计算机 水准仪等全套测量设备 负责现场的施工测量 放样与检 测工作 试验室有专门的国家级试验室 负责对该工程的材料及试 样进行试验和测试等工作 质检员负责现场的质量监督及检查工作 等 三 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 体系有关程序文件执行 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 把工程质量作为 考核干部和队伍的一项重要指标 2 在加强作业队自检 互检和专检的基础上 公司技术设计部 和质量管理部还要定期对工程进行联合检查 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 隐蔽工 程验收制 坚持三检制及岗位责任制 设专 兼职质检员 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质检 资料 对监理提出的质量问题及时传达到施工班组 并监督班组进 行整改 6 做好测量放线 按甲方交给的基线测定开挖线 并经甲方复 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设计单位书面通知为 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 项目经理部专门设在工程技术处 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 积极支持配合监理工 作 12 技术人员在开工前向全体人员作详细技术交底 13 充分考虑可能影响工种的不利因素 提出并作好相应的补救 和处理措施 14 严把材料进场 搞好复检 抽检 确保材料质量 15 严格贯彻技术交底 技术复核 自检 互检和隐蔽工程验收 等技术管理制度 技术检查复核的基本内容有 位轴线尺寸 桩的数量和位置 混凝土标号 配合比 钻孔的深度等 16 做好砼试块 每天做一组试块 七 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 安全管理组织机构及主要职责 施工现场安全监督人员负责检查安全生产规章制度执行落实的 情况 定期召开安全生产会议 促使人人重视安全生产 对现场的 安全生产负责 各施工小组安全员则应具体负责该分项工程施工过 程中的设备安全 人员安全等 对该分项工程的安全措施进行督促 实行和检查 三 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专业工长 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 建立现场保卫小组 落实防盗措施 并由我院保安部门协助项 目组搞好治安 消防及保卫工作 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好安全帽 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 4 设备装吊或钻机移位时 应按负荷选择索具 严禁吊钩吊 人 起吊物体不准在吊物下站人 更不得在物体上站人 起重机的 臂下严禁站人 5 抬运重物时 避免碰人 灌砼后的钻孔要盖好 防止人员 掉入 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 独立的配电系统必须采用三相五线制的接零保护方式 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 电焊机应单独设开关 外壳必须做接零或接地保护 一次 线长度应小于 5 米 二次线长度应不小于 30 米 两侧接线应压接牢 固 并安装可靠的防护罩 焊把线应双线到位 不得借用其它金属 物 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 8 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 9 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 10 移动 检修电器设备必须先切断电源 严禁带电操作 11 现场施工人员不得随意操作与自己工作无关的电器设备 12 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 13 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钻进 不得 强行钻进 防止损坏设备 5 灌注设备用完后 必须用水冲洗干净 以免残浆凝固 并 禁止大锤敲打 损坏设备 4 交通安全 1 进出现场的车辆在现场道口要有人指挥 疏导 避免交通 堵塞和交通事故 2 车辆要严守交通规则 3 施工现场内车辆应慢行 5 防