CFG桩在强风化泥岩中的应用

验。人工挖孔置换桩承载力即为通过桩 端岩基载荷试
成 828 根 人 工 挖 孔 置 换 桩 的 施 工, 桩 长 7 5m, 桩 径
1 100mm, 累计成桩进尺6 210m, 混凝 土用量为5 900m3。
人工挖掘成孔时, 每挖深 1m 做 15cm 厚护壁一节, 护壁
混凝土强度等级 C20。施工 完成后, 对桩位偏 差、桩体
强度、桩径、桩长 等指 标进行 检验, 各 项指 标均满 足设
外滩 项目( 图 1) 位于 成都市 锦江 区宏济 新路西 南侧。项目总建筑面积 143 425m2, 由 5 栋高 层住宅以 及地下室组成, 其中 1, 2 号楼为 40 层, 3, 4, 5 号 楼为 41 层, 高度均为 119 90m, 均为 全现浇 钢筋 混凝土 剪力墙 结构, 结 构 抗 震 设 防 烈 度 7 度, 地 震 分 组 为 第 一 组 ( 5!12汶川地 震前 设计) , 特征 周期 0 35s, 剪 力墙 抗震 等级为二级, ∀类场地, 地基基础设计等级甲级。
风化泥岩层承载力特征值经深度修正后不 能满足筏板
基础所需的承载力要求 , 并建议高层住宅 采用桩筏基 础形式, 以中 等风化 泥岩作 为桩 端持力 层。但采 用桩 筏基础造价较高( 每根桩桩长基本都在 12m 以上, 最长 达 24m) , 故经讨论后决定采用筏板基础复合地基。 3 地基加固方案
经讨论, 决定参考 成都地 区取土 成孔 的 CFG 桩复 合地基的做法, 在原有 基底面 以下 的强风 化泥 岩中采 用人工挖孔灌注 成孔 工艺的 低标号 ( C15) 素混 凝土桩 作为加固体, 对土体 局部进 行置 换。要求处 理后 的地 基承载力特征值 f spk /700kPa。
kPa。根据文[ 3] 公式:
f spk = mR a A p + !( 1 - m) f sk
( 2)
其中 f sk 取 320kPa, !取 0 8, f spk 取 700kPa, 求得 桩土面
积置换率 m = 0 195。挖 孔 桩采 取 正 方 形布 置, d e =
1 13 s, d e 为一 根桩 分担 的 处理 地 基面 积 的等 效 圆直
径, 根据文[ 3] 公式:
m = d 2 d2e
( 3)
其中 d = 1 1m, 求得 桩 间距 s = 2 20m。根 据文 [ 3 ] 公
式:
f cu / 3R a A p
( 4)
求得 f cu /7 51MPa, 故 取 桩 体 的 混 凝 土 强 度 等 级 为
C15。同时, 在加固体与筏板之间设置 300mm 厚碎石褥
垫层作为过渡层。
另外, 根据文[ 2] R 0 3 条, 采用实体深基础法对桩 底土承载力 进行 复核。采用 式( 1) 计 算桩 底土处 修正 后的强 风化 泥 岩 承 载 力 特 征 值, 其 中 b 取 0, d 取 1 0, D = 21 7m, b 取 6m, m = 11 64kN m3 , = 19 5 kN m3。计算得 到 f a = 566 77kPa。考 虑应 力扩 散角 ∀ = 4 后, 1, 2 号楼 筏基 实体深 基础底 面积 为1 730m2, 3, 4, 5 号楼筏基实体深基础底面积为3 120m2。查得 1, 2 号楼筏基上竖向荷载标准 值为807 220kN, 3, 4, 5 号楼 筏基上 竖 向荷 载 标准 值 为1 496 690kN。基 底 下 9 5m 深度处( 桩端) 土的自重应力 #c= 9 5 1 7 5= 71 25kPa。
由于现行规范对强风化泥岩进行复合地基处理尚
无明确的 规定, 且 该加 固 方案 在 成都 地 区尚 无 先例。
为了保证工程 复合地 基的 可靠性, 政府 有关部 门组织 地基专家对该方案进行了专项论证并获得认可。
4 地基加固施工
地基加固工程于 2007 年 7 月 21 日正 式施工, 2007
年 10 月 31 日完 成全 部人工 挖孔置 换桩 施工, 总 共完
19 0 6 5 6 0
0
20
(中砂
19 5 8 5 8 0
0
24
) 松散卵石
20 5 20 0 15 0
0
28
∗稍密卵石 + 中密卵石
21 0 24 0 21 0
0
30
22 0 36 0 28 0
0
35
,密实卵石
23 0 50 0 37 0
0
40
− 强风化泥岩 19 5 25 0 20 0 120 36
15 7
求得 1, 2 号楼桩底土应力为:
#0- 1, 2 =
807 220 1 730
+
71
25 =
537 9kPaቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2
566 77kPa
3, 4, 5 号楼桩底土应力为:
#0- 3, 4, 5 =
1
496 690 3 120
+
71
25 =
551 0kPa 2
566 77kPa
故桩底土处地基承载力满足规范要求。
第 40 卷 第 9 期
建筑结构
2010 年 9 月
CFG 桩在强风化泥岩中的应用
邓开国, 冷利浩
( 中国建筑西南设计研究院有限公司, 成都 610081)
[ 摘要] 通 过一工程实例, 介绍了在强风化泥岩中设置 CFG 桩进行地基加固处理以 提高强风 化泥岩承载 力的设计 及施工方法, 并进行了岩基载荷试验和沉降观 测, 结果表明地基承载力与变形均满足要求。现行规范对强风 化泥岩 的复合地基处理尚无明确规定, 且该加固方案在成都地 区尚无先例, 工程实践 表明采用 此方法可节 约造价、缩短施 工工期且安全可靠。 [ 关键词] 强风化泥岩; 地基加固; CFG 桩; 人工挖孔灌注桩; 沉降观测
. 中风化泥岩 23 0 - 40 0 -
-
表1
f ak kP a 120 110 130 200 300 500 800 320 800
筏板基 础下地 基的承 载力 特征值 f ak 经计 算要求 不小于 700kPa。虽 然中 密 ~ 密实 卵 石 层的 承 载 力较 高, 但由于需要修建 3 层 地下 室, 已 将此 层挖 去, 地下 室底板基本已进入强风化泥岩层内。根 据地勘报告显 示, 强风化 泥岩 的承 载力 特征 值 f ak 仅 为 320kPa, 修正 后的承载力特征值按下式计算[ 2] :
根据地基加固 公司 的装备 和技 术水平, 工程 设计 桩直径为 1 1m, 采用 人工 挖孔 成孔, 桩端 持 力层 为强 风化泥岩层, 桩长 7 5m。单桩承载力特征值为[ 2] :
n
0 Ra = Up ( qsiL i ) + qp Ap = 2 377 2kN i= 1
仅考虑一层土层, 根据补充的地勘资 料, 强风化泥 岩侧阻力特征值 qs 取 54kPa, 端阻力特征值 qp 取1 030
0 引言 成都市区东 部的地 基土 层中, 承 载力 较高的 卵石
层一般埋深较浅( 3m 左右) 且较薄( 6~ 10m) , 卵石层下 是承载力较低的强风化泥岩层, 且层厚较厚( 大多在 10 ~ 25m) , 不易穿透。当 修建 的高层 建筑 地下室 层数较 多时, 往往会将 卵石层 挖去 而使基 础进 入强风 化泥岩 层内。由于规范中对强风化泥岩的加固 处理尚无明确 的规定, 因此在这种情况下, 一般设计单 位会采用桩筏 基础, 将桩打至承载力较好的岩层, 但桩 筏基础的工程 造价较高且 施工 周期较 长。通过 一典型 的工 程实例, 介绍在强风化泥岩中采用人工挖孔灌注桩的方式进行 CFG 桩地基加固处理提高强风化泥岩承 载力的设计及 施工方法。实践 证明 采用此 方法 可节约 造价、缩 短施 工工期且安全可靠。 1 工程概况
作者简介: 邓开国, 高级工程师, 一级注册 结构工程师, Email: dkgdqdc @ 126. com。
图 2 基础平面及沉降观测点布置图
岩土层的工程特性指标
岩土名称
Es
E0
c
kN m3 MPa MPa kPa ∃
% 素填土
17 0 -
-
8
10
& 粉土
19 0 5 0 -
25 18
∋ 细砂
Application of CFG piles for foundation reinforcement in heavily weathered mudstone Deng Kaiguo, Leng Lihao
( China Southwest Architectural Design and Research Institute Co. , Ltd. , Chengdu 610081, China) Abstract: The design and construction method using CFG piles for foundation reinforcement of heavily weathered mudstone were introduced through an engineering example. Foundation load test and settlement observation were carried out. The results show that the bearing capacity and settlement of the foundation can meet the demand. Current structural codes have no regulations on such problem and such foundation reinforcing method had not been employed in Chengdu district. This method can apparently improve the ultimate capacity of foundation on heavily weathered mudstone, and can save costs and shorten construction period safely and reliably. Keywords: heavily weathered mudstone; foundation reinforcement; CFG pile; hand dug pile; settlement observation
5 栋塔楼共 用 3 层地 下室, # 0 000m 标 高相 对于
1 56
图 1 工程鸟瞰效果图
绝对高程为 497 100m。高层部分 ( 5 栋 塔楼) 基 础采用 筏板基础, 基底埋深 14 650m, 基础平面见图 2。 2 地质条件
根据地勘报 告[ 1] , 拟 建场地 范围 内的地 层自 上而 下为: 厚 0 5~ 3 8m 的杂填 土层; 厚 0 2~ 2 2m 的素填 土层; 厚 0 5 ~ 2 5m 的 粉土 层; 厚 0 3 ~ 2 1m 的细 砂 层; 厚 0 4~ 3 2m 的 中砂 层; 厚 3 1 ~ 15 4m 的卵 石层 ( 松散~ 密实, 局部夹砂) ; 泥岩层( 未揭穿 ) 。泥岩层顶 面绝对高程为 480 99~ 483 24m, 根据 其垂直分 布状态 和力学性 质又 分为 强 风化 泥岩 和 中风 化 泥岩 两 个亚 层。各岩土层的主要工程特性指标见表 1。
计要求, 无断桩漏桩现象。人工挖孔桩 施工完成后, 整
平场地, 进行表面处理( 包括清理桩头等 ) , 在表面铺设
一层厚 300mm 的级 配良 好 的砂 卵石, 碾 压密 实, 压实
后的褥垫层厚度与虚铺厚度比不大于 0 90。
5 试验检测
5 1 岩基载荷试验
对人工挖孔置换桩端基岩及桩间基岩进行载荷试
f a = f ak + b ( b - 3) + d m ( D - 0 5) ( 1) 式中: b, d分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正 系数, b 取 0, d 取 1 0; 为基础底 面以下 土的重度,
= 19 5kN m3; b 为 基础 底面 宽度, b= 6m; m 为 基础
底面以上土的加权平均重度, 地下水位以 下取浮重度, m= 12 82kN m3; D 为基础埋置深度, D = 14 20m。 经计算, f a = 495 6kPa。 故地 勘报 告的 结论为 强