CFG桩在高层建筑地基处理中的应用

・岩土工程・地基基础・文章编号:100926825(2005)1720054202CFG 桩在高层建筑地基处理中的应用收稿日期:2005205222作者简介:刘良军(19672),男,1990年毕业于石家庄铁道学院工民建专业,副教授,石家庄铁路职业技术学院,河北石家庄　050041王　荣(19682),女,1990年毕业于石家庄铁道学院工民建专业,工程师,河北开元房地产开发股份有限公司,河北开元　050000相会强(19752),男,2002年毕业于哈尔滨工业大学环境工程专业,博士,副教授,石家庄铁路职业技术学院,河北石家庄　050041刘良军　王　荣　相会强摘　要:结合具体的工程概况,介绍了在砂土地基中采用长螺旋钻管内泵压CFG 桩施工工艺对高层建筑地基进行处理,通过合理控制施工工艺,选择合理的施工参数,经实践证明该工艺完全满足设计荷载的要求,达到了较好的效果。

关键词:地基处理,CFG 桩,施工,检测中图分类号:T U473.1文献标识码:A CFG 桩是在碎石桩加固地基的基础上发展起来的一种地基处理技术。

它由桩、桩间土和褥垫层一起形成复合地基。

由于CFG 桩改善了碎石桩的刚性,使其不仅能很好地发挥全桩的侧阻作用,同时也能很好地发挥其端阻作用,具有复合地基承载力提高幅度大,复合模量高,地基变形小等特点。

桩体不配筋,并充分发挥桩间土的承载能力,且造价仅为桩基的40%～60%,因此,得以广泛采用,并取得良好的经济效益和社会效益。

1　工程概况北国开元广场B1楼,位于石家庄市中山东路以南,东大街以东,育才街以西,范西路以北。

该工程地上32层,地下2层,根据岩土工程勘察报告,基础坐落层为地质分层第⑥层中砂。

2　桩基设计参数由于地基承载力不能满足设计要求,需进行地基处理。

根据设计采用CFG 桩复合地基,桩径均为<400mm ,混合料强度等级为C20,配合比为水泥∶砂∶石子∶外加剂∶外掺混合材料(粉煤灰)∶水=1∶2.667∶3.45∶0.032∶0.267∶0.633。

桩施工成桩长度预留500mm 保护桩长,清土时凿除。

3　施工工艺针对本工程桩基所处的土层主要为中砂和粉土层,而且施工场地小、工期短的特点,CFG 桩施工采用长臂螺旋钻成孔,泵压每开间设置构造柱的多层砖房,应沿设有构造柱的横墙及内、外纵墙在每层楼盖和屋盖处均设置闭合的圈梁。

2.3.2　构件间的连接措施1)构造柱与楼、屋盖连接:当为装配式楼、屋盖时,构造柱应与每层圈梁连接(多层砖房宜每层设圈梁);当为现浇楼、屋盖时,在楼、屋盖处设240mm ×120mm 拉梁(配4<10纵筋)与构造柱连接。

2)构造柱与砖墙连接:构造柱与砖墙连接处应砌成马牙槎,并沿墙高每隔500mm 设2<6拉结钢筋,每边伸入墙内不小于1m 。

3)墙与墙的连接:7度时层高超过3.6m 或长度大于7.2m 的大房间,以及8度和9度时,外墙转角及内外墙交接处,当未设构造柱时,应沿墙高每隔500mm 设2<6拉结钢筋,每边伸入墙内不小于1m 。

4)屋顶间的连接:凸出屋面的楼梯间等,构造柱应从下一层伸到屋顶间顶部,并与顶部圈梁连接。

屋顶间的构造柱与砖墙以及砖墙与砖墙的连接,可按上述抗震措施采取。

5)后砌体的连接:后砌的非承重砌体隔墙,应沿墙高每隔500mm 设2<6拉结钢筋与承重墙连接,每边伸入墙内不小于0.5m 。

8度和9度时,长度大于5.1m 的后砌墙顶,应与楼、屋面板或梁连接。

6)拦板的连接:砖砌拦板应配水平钢筋,且压顶卧梁应与混凝土立柱相连,压顶卧梁宜锚入房屋的主体构造柱。

7)构造柱底端连接:构造柱可不单独设基础(承重构造柱除外),但应伸入室外地面下500mm ,或锚入室外地面下不小于300mm 的地圈梁。

2.3.3　悬臂构件的连接1)女儿墙的稳定措施:6度～8度时,240mm 厚无锚固女儿墙(非出入口处)的高度不宜超过0.5m ,当超过时,女儿墙应按抗震构造图集要求采取稳定措施。

女儿墙的计算高度可从屋盖的圈梁顶面算起,当屋面板周边与女儿墙有钢筋拉结时,计算高度可从板面算起。

2)悬挑构件:悬臂阳台挑梁的最大外挑长度不宜大于1.8m ,不应大于2m 。

不应采用墙中悬挑式踏步或竖肋插入墙体的楼梯。

3　结语多层砖房在城乡建设中量大面广,又是人类活动和生活的主要场所。

因此,加强多层砖房抗震设计,重视多层砖房抗震设计中的三个环节,就能使多层砖房的地震破坏降低到最低限度。

参考文献:[1]G B 5006822001,建筑结构可靠度设计统一标准[S].[2]G B 5000322001,砌体结构设计规范[S].[3]G B 5001122001,建筑抗震设计规范[S].[4]J G J/T 13294,设置钢筋混凝土构造柱多层砖房抗震技术规程[S].Problems existed in seismic design of multi 2storied brick house and resolving measuresZHENG Xi 2w eiAbstract :The problems existed in seismic design of multi 2storied brick house are analyzed.C orresponding suggestions are proposed from seismic concep 2tual design ,seismic calculation ,countermeasures and other aspects to minimize earthquake damage of multi 2storied brick houses.K ey w ords :structural seismic design ,multi 2storied brick house ,structural system・45・第31卷第17期2005年9月 山西建筑SH ANXI ARCHITECT URE V ol.31N o.17Sep.　2005 混合料施工工艺,60型混凝土输送泵输送混合料。

3.1　施工工艺流程CFG 桩定位放线ϖ成孔ϖ管内灌注混合料ϖ拔管、灌桩ϖ振捣成桩ϖ清桩顶土、锯桩头ϖ铺设褥垫层。

3.2　主要项目的施工方法1)测量放线。

按照设计要求和施工要求,根据建设单位提供的坐标和水准点,在现场设置控制网,包括轴线和水准点。

灰线、标高、轴线应进行复核检查,验收后方可施工。

2)放线布桩。

根据建筑平面图进行放线,然后根据平面图,测量布桩,桩位用<20mm 钢钎打入地面以下200mm ,拔出钢钎用生石灰粉灌入作为施工时的桩位点。

轴线应经复测闭合,其误差不得大于10mm ,桩位误差不大于20mm ,钢钎打入的桩位孔应垂直。

3)CFG 桩施工。

长螺旋钻管内泵压CFG 桩施工工艺是由长螺旋钻机、混凝土输送泵、混凝土罐车等机械组成完整的施工体系。

CFG 桩施工时,钻机就位后,调整钻机塔身的前后和左右垂直度,达到规范要求后,开始钻孔,关闭钻头阀门(钻管下钻头处设有可开启的阀门,混合料沿钻管通过阀门进入孔中),向下移动钻杆至钻头触及地面时,启动马达钻孔,直到设计桩长预定标高。

CFG 桩成孔达到设计标高后,停止钻进,开始泵送混凝土,混合料经混凝土输送泵及输送管道到达钻机动力头处弯头,经弯头进入钻管内,当钻杆芯管充满混凝土后开始拔管,拔管时,钻头处阀门自动打开,混凝土填充钻孔,继续拔管,混合料全部填充钻孔而成桩。

成桩时预留保护桩长500mm [3]。

采用泵送施工,要求混合料的坍落度为18cm ～22cm ,石子粒径不宜大于20mm 。

桩头振捣深度不小于2m 。

用插入式振捣棒对桩顶加振3s ～5s ,。

严格控制泵送混合料的输送量,灌入量不得低于设计用量,确保桩顶超灌高度。

严格控制拔管速率并且速度应均匀,拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩,而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀,一般控制在1.5m/min ～2.0m/min 左右,应与混合料的输送速度相一致。

质量要求:桩施工垂直度偏差不大于1%,桩位偏差边桩不大于70mm ,中间桩不大于150mm 。

4)清土锯桩头。

CFG 桩施工完成后,桩身混合料强度达到70%,即可清除桩顶余土和凿除桩保护桩头(具体时间由试块试验报告确定)。

采用小型机械和人工进行清土,先由机械清除上部,预留100mm 由人工清除,并将桩头清理出来。

桩头凿除时采用机械和人工凿除,首先用专用水平切割机从两个方向进行切除,锯断面积大于桩截面积的70%,然后用人工使用钎子和锤进行凿除,使桩头面平整,以保证桩头的质量[4]。

5)铺设褥垫层。

复合地基设计中,基础与桩和桩间土之间设置一定厚度散体粒状材料组成的褥垫层,是复合地基的一个核心技术。

当基础承受垂直荷载时,桩和桩间土都要发生变形。

桩的强度及模量远比桩间土的大,桩的变形远比桩间土的变形小。

但由于基础下面设置了一定厚度的褥垫层,桩体除向下刺入外,还可以向上刺入,伴随这一变化过程,垫层材料的流动补偿使之不断调整补充到桩间土上,以保证在任一荷载下桩和桩间土始终参与共同工作。

若不设置褥垫层,复合地基承载特性与桩基础相似,桩间土承载能力难以发挥,不能成为复合地基。

本工程褥垫层厚度为200mm ,宽出底板边300mm ,采用平板振捣器振捣密实。

原材料采用鹿泉碎石,粒径为0.5cm ～1cm 。

6)由于基坑较深,大于10.0m ,而且无坡道,碎石不能直接运到坑内。

故本工程采取以下施工方案:a.在坡边铺设铁板,将碎石运到东边坑上,存放。

b.在护坡边向下用排管搭架子,架设串筒。

c.碎石由串筒流到坑内,坑下用车接,运到指定地点,由西向东铺设。

d.采用平板振捣器振捣密实。

e.铺设褥垫层时留出电梯井和积水坑位置[5]。

4　复合地基试验检测结果分析4.1　单桩静载荷试验对单桩载荷试验桩的实测数据进行整理、计算,并绘制对应的压力—沉降(Q —s )曲线。

4根桩的Q —s 曲线均为渐进的缓变形曲线,当试验加至最大荷载时,4条曲线均未出现陡降段,且最终沉降量小于40mm ,取最大加荷量为极限荷载,则单桩承载力特征值取极限荷载的一半。

4.2　单桩复合地基静载荷试验对单桩复合地基载荷试验点的实测数据进行整理、计算,并绘制对应的压力—沉降(P —s )曲线。

4条P —s 曲线均为渐进的缓变形曲线,当试验加至最大荷载时,4条曲线均未出现明显陡降段。

取s/b =0.01(b 为方形压板的宽度)对应的荷载,其值均超过最大荷值的一半,因此取最大加荷值的一半作为CFG 桩的单桩复合地基承载力特征值(即f spk =550kPa ),满足设计荷载的要求。