CFG桩在某高层住宅工程地基处理中的应用

发表时间:2020/5/9   来源:《工程管理前沿》2020年第6期   作者:赵晓斌1 谷二永2 王聪聪2
[导读] 本文介绍了山东济南市刁镇某小区CFG桩复合地基施工,并针对检测过程中发现的问题进行讨论和分析
        【摘要】 本文介绍了山东济南市刁镇某小区CFG桩复合地基施工,并针对检测过程中发现的问题进行讨论和分析,并且针对这些常见问题提出了预防措施,为今后同类工程施工提供提供参考。
        【关键词】CFG 桩复合地基;单桩承载力;应力波 。

一、工程概况
        本工程位于山东济南市刁镇,工程地基基础设计等级为乙级,包括17栋21~24层住宅楼,1层地下车库、3层商业、幼儿园及配套设施,结构类型剪力墙结构,阀板基础。
       
二、工程特点和土层分析
    (一)工程特点
        北京市建筑工程设计有限责任公司提供的地基处理设计要求为如下,(1) 处理后要求地基承载力特征值358kPa;(2)变形计算准永久组合值340kPa;(3)变形要求建筑物最终沉降量≤50mm(4)建筑物倾斜≤1.5‰。
(二)土层分析和各土层物理力学性质
        拟建场地开阔,区域地质稳定,无活动断层通过,亦无滑坡、泥石流、采空区等不良地质作用,为对建筑抗震一般地段,故本场地为基本稳定场地,较适宜进行本工程建设。勘察范围内,场地地下水属第四系孔隙潜水,主要补给来源为大气降水及地下径流,主要排泄途径为人工开采及地面蒸发。勘察期间钻孔内测得地下水静止水位埋深11.10~13.70m,水位标高为10.65~10.74m,平均10.69m。在勘察范围内,场地地层主要为第四系全新统冲积及上更新统冲洪积成因的粉土、粉质黏土及细砂组成,下部局部夹钙质胶结。详见表1
        表1   拟建工程土层地质条件
 

            根据本工程地勘报告中地质情况的分析,如在基底与⑨层粉质黏土之间打设CFG桩,CFG桩和原土一起可形成良好的复合地基,可使地基承载力较大提高,地基变形相应减小,以满足建筑物荷载的要求。

三、CFG桩复合地基设计
        本项目楼座较多,现在以2#楼为例。
     (一)设计方案的考虑
        建筑物复合地基处理的主要目的是:a.控制地基变形;b.提高地基承载力。因此,本次地基处理系按变形及地基承载力控制进行的复合地基设计,方案如下:
CFG桩复合地基设计参数

     (二)  复合地基承载力和变形计算
    (1)承载力计算
        根据勘察报告提供各土层参数,2号楼高层部分CFG桩有效桩长为20.0m时,计算单桩极限承载力标准值为1420kN,取调整系数为2,计算单桩承载力特征值分别为710kN, 基底桩间土承载力标准值分为120kPa。当桩间距Sa≤1.55m,处理后要求地基承载力特征值能满足358kPa的设计要求。
    (2)变形计算
    复合地基变形计算模式很多,本文采用线性理论分层总和法计算模式,在加固区,模量取桩土复合模量,其计算表达式为
   
             按上式对2号楼高层部分进行计算,2号楼高层部分沉降计算最大值为37.10mm ,满足设计对沉降的要求。

四、CFG桩复合地基施工
    CFG桩复合地基施工采用长螺旋钻管内泵压施工工艺,该工艺具有低噪音、无振动、无泥浆污染、工效高和成桩质量稳定等优点。2#楼CFG桩工期为9天,平均每台设备每天施工60根桩。

五、 CFG桩检测
        为了确保工程质量,CFG 桩施工满足龄期要求后,我们采取如下检验方法验收桩体的质量。
(一)低应变动态质量检测
        本检测办法的主要内容就是对桩的完整程度的检测与诊断,即判定桩身是否完好,桩身是否均匀等等,最终给定综合判定结果。2#楼共测试桩111根,其中I类桩 101根,占抽测总桩数的 91%,II类桩10根,占抽测总桩数的 9%。
(二)复合地基静载荷试验
        依据规范要求对受桩进行增强体单桩静载荷试验及复合地基静载试验检测 ,结果描述如下: 复合地基静载荷试验共检测3根桩,其特征值为358kPa,满足设计要求。增强体单桩静载荷试验共检测4根,其中3根桩单桩承载力特征值为710kN,满足设计要求,1根桩第一次加载加荷至1420kN时发生破坏,不满足设计要求,后经过处理二次进行增强体单桩静载荷试验,检测结果合格。
(三) 单桩承载力不满足设计原因分析
        2#楼复合地基静载荷试验共检测3根桩全部满足设计要求,2#楼3根单桩静载荷试验检测合格,沉降量均不大于9mm。
        其中2#楼478#桩,成桩时间为2019年6月1日,单桩静载荷试验开始日期为2019年7月1日,检测完成日期为2019年7月3日。该桩桩检测过程中,加荷至第九级1278kN时,沉降累计为7.72mm;当加荷至第十级1420kN时,单桩沉降发生陡降,沉降大于40mm,判定不合格。
        2#楼478#桩静载荷试验前桩身完整性为I类桩,静载荷试验完成后,对该桩进行桩身完整性检测,发现混凝土破坏范围为距桩顶1m范围,1m以下桩体混凝土完整性完好。
        鉴于上述情况提出以下整改意见及处理措施:
        (1)2#楼478#桩桩顶1m范围内混凝土破碎清理干净后,按接桩措施对桩头进行处理,处理后经检测单位二次进行增强体单桩静载荷试验,若检测合格后作为工程桩使用。
        (2)现场再实施单桩静载荷试验时必须严格按照《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)中的要求,对桩头进行保护。
        处理措施为:CFG桩桩头采用桩锚加固处理,桩锚采用钢护筒,护筒壁厚不小于10mm,桩帽高度不宜小于1倍桩的直径,桩锚与桩身之间缝隙浇筑高强度灌浆料。
        (3)对2#楼单桩荷载试验按照《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)及《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2014)中要求进行扩大检测,在2#楼另随机抽选1根CFG桩做单桩静载荷试验,且试验结果应满足相关规范要求。
六、  结语
        (1)复合地基静载试验前,首先做桩的低应变检测,静载试验后再做低应变检测和桩顶部开挖检查,对分析判断复合地基施工发生的问题具有重要意义。
        (2)长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺具有低噪音、无振动、施工速度快、桩体成型好、施工费用较低等优点,是一种较先进的环保型工艺,特别适合在城区内使用。
参考文献
【l】JGJ 79_-2012,建筑地基处理技术规范【s】.
[2】闫明礼,张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[M】.北京:中
国水利水电出版社,2001.
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