芦山县飞仙关北场镇拆迁居民安置还房工程CFG地基处理方案).doc

芦山县飞仙关北场镇拆迁居民安置还房工程
CFG桩复合地基设计及施工组织设计

XXXXXXXXXX公司
2014年6月6日

目 录

一、概述
1.工程概况
2.场地工程地质条件
3.地基加固处理方法、目的及要求
二、地基CFG桩加固机理及工艺流程
(一)加固机理
(二)施工工艺流程
三、编制方案的依据
1、设计文件
2、规程、规范
3、现场施工条件
四、设计计算
1.加固范围
2.加固深度
3.桩体直径、材料、填料量及桩体抗压强度
4.桩位布置
5.复合地基承载力计算
6.褥垫层设计
五、施工方案
1.施工方法
2.施工机具、设备配置
3.劳动力配备
4.施工用水、用电来源
六、施工组织保证体系
1.组织机构
2.主要施工人员配备
七、施工进度安排
1.工期
2.保证工期的措施
八、质量保证体系
1.质量等级
2.保证措施及体系
九、安全保证措施
十、文明施工措施

一、概述
1.工程概况
由于2013年4月20日雅安庐山发生7.0级地震使该县受灾严重。很多村民房屋严重受损。此项目为灾后重建项目。该拟建项目位于芦山县飞仙关镇政府办公楼对面，靠近省道210线。设计安置房为3层结构，拟建物为7栋。1#楼±0.00=641.95、2#楼±0.00=641.23、3#楼±0.00=640.77、4#楼±0.00=640.30、5#楼±0.00=639.15、6#楼±0.00=640.20、7#楼±0.00=639.70，设计采用柱下独立基础，每栋楼的基础底标高不一致。由于基础坑开挖后发现基底下软塑状粉质粘土承载力不能达到设计要求，因此应建设单位及设计单位要求，对本工程7栋楼进行地基处理设计。据地勘报告反应，基坑开挖至设计基底标高后，地基主要受力层深度范围内主要分布为可塑状粉质粘土层及软塑状粉质粘土层，可塑状粉质粘土层厚度较小，而软塑状粉质粘土层承载力及变形不能满足设计要求。因此对该地基采用CFG桩法进行复合地基处理，进而满足基底承载力要求。设计要求处理后复合地基承载力特征值fspk≥160kPa且复合土层压缩模量不小于10Mpa。
2、场地工程地质条件
2.1 场地位置及地形地貌
拟建场地位于雅安市芦山县飞仙关镇政府办公大楼对面。在省道210线旁，交通较为便利。
芦山县境地势由西北向东南倾斜，最高的北端大雪峰海拔5364米，最低的南端熊河坝海拔621米。南北两极相差4743米。芦山地处邛崃山脉中南段支脉地带。境内有高山、中山、低山、河谷台地。
2.2 场地地层岩性
经钻探揭露深度内，场地内地层从上至下依次为第四系全新统人工填土层(Q4ml)、第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl)和白垩系上统灌口组泥岩（K2g）。各地层土由上自下描述如下：
各地层土由上至下描述如下：
2.2.1 第四系全新统（Q4ml）
杂填土（Q4ml）：灰色，稍湿，松散～稍密，主要成分为粉质粘土含少量泥质砂岩碎块石等杂物，上部含有少量植物根系及有机质等。结构松散，场地内广泛分布。揭示层厚0.5～3.3m。
2.2.2第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl)
粉质粘土(Q4al+pl)：
软塑状粉质粘土：褐黄色，冲洪积成因；局部含少量粉粒，切面光滑，有光泽，承载力低，无摇震反应，整个场地均匀分布。揭示层厚1.1～3.1m。
可塑状粉质粘土：褐黄色，冲洪积成因；局部含少量粉粒，切面光滑，有光泽，韧性及干强度高，无摇震反应，整个场地均匀分布。揭示层厚0.7～4.5m。
粉细砂(Q4al+pl)：
粉砂：黄色，湿～稍湿，松散，主要由长石、石英组成，含少量云母片，场地内砂土层较薄，局部粘粉粒含量较多，呈粉土状。钻孔ZK7、ZK32、ZK38、ZK41、ZK49、ZK51、ZK67、ZK71、ZK72、ZK78、ZK80、ZK81、ZK82、ZK88等13个孔均有分布，层厚5.4～0.8m，其余孔有见层厚小于50cm后粉砂层根据规范要求则合并到粉质粘土层中。
卵石层(Q4al+pl)：
褐灰色，稍湿，，母岩成分以花岗岩、石英岩、闪长岩、石英岩和细砂岩为主，呈中等风化，磨圆度较好，呈圆～亚圆形，填充物以粉砂及细砂为主，含少量圆砾、粉粘土等；卵石层顶板埋深界于3.7～6.8m。局部分布漂石。经钻探揭露和N120触探原位测试结果，卵石含量55～80%，排列混乱，分布不均，N120击数为3～20击。呈透镜体分布或层状分布。根据该层的密实程度可分为四个亚层：
1 疏松状卵石：粒径主要分布在2-8cm，泥砂质填充物约占45%。
2 稍密状卵石：粒径主要分布在2-8cm，泥砂质填充物约占30%。
3 中密状卵石：粒径5-15cm为主，填充物为细砂和角粒等，填充物约占25%。
4 密实状卵石：粒径5-15cm为主，填充物为细砂和角粒等，填充物约占20%。
2.2.3白垩系上统灌口组（K2g）
泥岩：褐色，泥质结构，中-厚层状构造，主要成分为粘土矿物，上部节理裂隙发育，结构构造大部分破坏，岩芯多呈碎块状，其下节理裂隙较发育，岩芯呈碎块状-短柱状。据其风化程度可划分为：
在钻探深度范围内，根据揭露其风化程度，将其划分为二个亚层：
1强风化泥岩：岩体结构已大部分破坏，构造层理不清晰。岩体被节理、裂隙分割成块状。岩质较软。岩体较破碎，岩心取样率约65%～85%，RQD值为0～20%，岩体基本质量等级为V级。
2中风化泥岩：岩体结构部分破坏。节理面附近矿物已风化成土状，风化裂隙较发育。岩质较硬。岩芯多呈短柱状、短长柱状，岩体较完整。岩芯长度一般10～30cm,岩体较完整。岩心取样率约75%～95%，RQD值为20～60%，岩体基本质量等级为IV级。本层未揭穿。
2.3 地下水
场地地下水主要有三种类型：一是赋存填土层中的上层滞水，主要受大气降雨补给，蒸发方式排泄，补给来源主要为大气降水及地表流水，水量稀少，二是砂卵石层中的孔隙水，主要受大气降水补给，以径流排泄为主。三是赋存于基岩风化带中的裂隙水，主要接受大气降水和上部孔隙水补给，未能形成统一的水位面，主要以径流排泄为主。该场地水位变化受季节控制，动态变化显著，一般不能常年保持有水，无统一水位。勘察期间正值地下水枯水期，受场地区域大气降雨影响，地下水位变化较大。
本次勘察在该场地内未测得地下水水位。根据场地拟建建筑±0.000标高距离宝兴河静止水面垂直距离超过30米。而根据我们在河边踏勘调查，该拟建场地旁宝兴河段最高洪水水位至少比拟建场地低20米以上。由于勘察施工期间为2月，为枯水期，在此期间并未测得地下水位。
（4）岩土物理力学参数
各地基土主要物理力学性质指标建议值表
地基土土名
重度γ(KN/m3)
承载力
特征值fak(kPa)
压缩模量Es(MPa)
变形模量
EO (MPa)
内聚力
C(kPa)
内摩擦角
φ(°)
杂填土
18.4
60
3.5
/
10
8
软塑状粉质粘土
18.6
110
4.5
/
13.0
19
可塑状粉质粘土
19.3
160
5.5
/
27.0
13
粉细砂
19.0
100
/
5.0
0
13
疏松状卵石
20.1
240
/
18.0
0
32
稍密状卵石
20.5
400
/
24.0
0
35
中密状卵石
20.9
660
/
31.0
0
38
密实状卵石
21.5
900
/
40.0
0
41
强风化泥质粉砂岩
22.0
350
/
30.0
140
32
中风化泥质粉砂岩
23.0
800
/
/
600
43
3、地基加固处理方法、目的及要求
由于软塑状粉质粘土层的强度和变形不能满足上部荷载要求，根据场地工程地质条件，设计采用CFG桩对其进行加固处理，桩端持力层为稍密卵石层，以处理后的复合地基作基础持力层。要求经加固处理后的复合地基承载力特征值fspk≥160Kpa，压缩模量Esp≥10MPa。
据我公司的多次施工经验并结合CFG桩新型施工工艺在雅安地区的成功运用,我们认为，该场地利用CFG桩处理软弱地基是适宜的，具有较好的技术、经济合理性。
二、地基CFG桩加固机理及工艺流程
CFG桩(即水泥、粉煤灰碎石桩) 复合地基是在碎石桩复合地基基础上发展起来的一种新型地基加固处理方法，可通过调整桩长、桩距、褥垫层厚度和桩体材料配合比，使复合地基承载力在天然地基基础上有较大提高并有较大可调性，从而提高地基承载力，减少基础变形。作为国家科委的国家级全国重点推广项目,近几年来，CFG桩在全国各地已成为软土地基处理较为常用的有效手段，取得了显著的经济效益和社会效益。
(一)加固机理
１、桩体的置换作用：CFG桩复合地基不同于碎石桩复合地基。它的桩体是具有一定粘结强度的混合料的桩体。在荷载作用下，桩体压缩性明显小于桩周土，因此基础传至复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中在桩体上，出现应力集中现象。CFG 桩在复合地基中起到桩体的作用。试验表明,桩土应力比(桩承受的荷载与桩间土承受的荷载之比)可在24～35之间变化。
２、挤密作用：CFG桩复合地基采用挤土法施工， 由于振动或冲击的挤压作用使桩间土得到一定程度的挤密，经实地测试，加固后的地基土的含水量、孔隙比、压缩系数均有所减少和降低，而土体的重度，压缩模量均有所增加。
３、时间效应：利用冲击成桩法工艺施工, 将对桩间土产生扰动，特别是对高灵敏度的土体，其结构强度将有一定程度的丧失，土体的强度降低，但在施工结束后，随着恢复期的增长，结构强度也会逐渐恢复。通过实际测试，桩间土的承载力较加固前有所增加。
４、褥垫层的作用
(1)保证桩、土共同承担上部荷载；
(2)通过改变褥垫厚度，调整桩垂直荷载的分担；
(3)减少和减缓基础底面的应力集中；
(4)调整桩、土水平荷载的分担。
(二)施工工艺选择
由于场地内拟处理地层为软塑状粉质粘土层，为了有效的控制成孔后该层土塌孔或孔径缩小影响桩体质量，因此采用长螺旋钻孔从桩底泵压混凝成土桩，可有效的保证桩体质量。
三、编制方案的依据
1、设计文件
(1)《芦山县飞仙关北场镇拆迁居民安置还房工程勘察报告》
(2)《本项目7栋楼基础结构施工图》
2、规程、规范
《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012 J220-2012
《建筑地基基础设计规范》GB5007-2011
《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
其它相应的现行国家规范（程）、标准等。
3、现场施工条件
施工道路进出方便，施工用水、用电就近搭接，现场施工前总包单位应将每栋楼基础坑大开挖至基底标高（有多个基底标高的，按最高标高开挖），现场具备施工条件。
四、设计计算
1.加固范围
依据相关规程、规范、标准，采用CFG桩进行一般地基处理，可只在基础平面位置范围内布桩，本工程据此确定布桩范围(详见桩位布置图)。
2.加固深度
按设计要求桩体贯穿整个软弱土层，直达设计持力层稍密卵石层内不小于1000mm，此时桩体在荷载作用下主要起应力集中的作用，从而使软土负担的压力相应减少。结合本场地地质条件，确定加固深度至稍密卵石层且进入持力层1000mm。
根据地勘报告统计施工桩长范围为：2.9m～7.6m。桩长计算系根据7栋楼±0.000高程、基底标高及桩端进入稍密卵石50cm后标高等分别统计，各栋楼地基处理平均深度详见下表。
设计桩长一览表
楼号
±0.00
基础坑大开挖标高
平均桩长
楼号
±0.00
基础坑大开挖标高
平均桩长
1
641.95
640.25
5.5m
5
639.15
638.05
3.8m
2
641.23
638.73
4.7m
6
640.20
637.60
5.6m
3
640.77
638.97
5.2m
7
639.80
637.20
5.0m
4
640.30
638.70
5.1m

注：1.以上桩长按每栋楼内埋深最浅独立基础垫层底标高至稍密卵石内50cm计算，为保证桩顶成桩质量，施工时桩顶施工至基础垫层底面标高，待桩体达到一定强度后破除300mm桩头，在这破除桩头的300mm范围内铺设级配砂卵石褥垫层，级配砂卵石最大粒径不超30mm。
2.由于部分独立基础埋深不一致，因此局部桩顶为空桩，每个基础下桩顶标高具体详见本项目CFG桩地基处理施工图
3.桩径确定
根据施工机具，长螺旋钻孔设备及工艺，设计桩径可采用500mm。
4.桩位布置计算
(1)确定天然地基承载力特征值fak
根据地勘报告提供相关承载力参数，为了安全起见，取承载力最小土层（软塑状粉质粘土层）地基承载力特征值做为天然地基承载力特征值，即fak=70kpa.
(2) 计算单桩竖向承载力特征值Ra
依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)公式7.1.5-3计算单桩竖向承载力特征值Ra。
①：Ra= (公式7.1.5-3)
式中：Ra——单桩竖向承载力特征值（KN）；
μP----桩的周长(m)；
n——桩长范围内所划分的土层数；
qsi——桩周第i层土的侧阻力特征值(kpa)，按勘察报告及雅安地区软塑状粉质粘土取10Kpa，可塑状粉质粘土取20Kpa，稍密卵石取50 kpa；
αp——桩端端阻力发挥系数，取1.0；
qp——桩周第i层土的桩端端阻力特征值(kpa)，按稍密卵石取1100kpa；
li——第l层土的厚度(m)。按勘察报告反应地质条件最不利钻孔53#（桩最短为：2.9m）孔考虑，基础底面以下依次为：可塑状粉质粘土0.3，软塑状粉质粘土2.1m，密卵石0.5m。
则按公式7.1.5-3计算的单桩竖向承载力特征值为：
Ra=3.14×0.5×（0.3×10 + 2.1×20 + 0.5×50）+1×3.14×0.25×0.25×1100=325.78KN。
单桩竖向承载力特征值Ra取325.78KN。
(3)计算面积置换率(m)
依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）公式7.1.5-2计算面积置换率(m)。
fspk = λmRa／Ap+β(1-m) fsk
式中：fspk -- 复合地基承载力特征值(kPa)，本工程为160kPa；
λ -- 单桩承载力发挥系数，取为0.9；
m -- 面积置换率；
Ap -- 桩的截面积( m2 )，为0.196m2（桩径为500mm）；
fsk --处理后的桩间土承载力特征值(kPa)，取为天然地基土承载力特征值，即为70kpa；
β -- 桩间土承载力发挥系数，取0.8；
Ra --单桩竖向承载力特征值(KN)，Ra = 325.78KN
按上式计算面积置换率(m)如下:
面积置换率m=0.073，取为0.07。
CFG桩可按正方形、三角形、矩形布置，设计时根据基础尺寸的不同情况进行布桩,施工过程中可根据基础位置地层的变化情况作必要调整。
(4)确定桩间距(S)
取m = 0.07及下试确定桩间距
m=
式中：d -- 桩身平均直径（m），取为0.5m；
de -- 一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径，按等边三角形布桩时，de=1.05S；正方形布桩时，de=1.13S，其中S为桩间距。
经计算：若按等边三角形布桩则S ≤ 1.44m，取S = 1.4m；
若按等边正方形布桩则S ≤ 1.34m，取S = 1.3m。
(5) 独立基础下最少布桩数n的确定
n = 基础面积×置换率m/单根桩体桩截面面积Ap
本项目处理范围内基础形式较多，取面积较大独立基础面积进行计算，计算得 n = 4×0.07÷0.196=1.8，同时根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）第7.4.7条独立基础下最小布桩数不小于4根。
（6）
5、复合地基承载力计算
fspk = λmRa／A+β(1-m) fsk =261.82Kpa
fspk≥260kPa,故满足设计要求。
式中：β=1(折减系数) fsk=156Kpa(桩间土承载力特征值)
6.桩体直径、材料、填料量及桩体抗压强度
成桩后，桩体直径不小于0.50m。 材料为低标号砼(加粉煤灰)强度C10，施工前作试配。 砼的28天试块强度fcu＝1.00×10MPa＝10.0MPa＝10000KPa，大于4λ＝7308.10KPa，满足规范要求。成桩时应核算制作桩长与填料量的关系。
7.褥垫层设计
为保证CFG桩与桩间土体共同作用，调整桩土应力比，褥垫层施工应按如下要求：
(1)施工前应在施工桩顶标高以下破除0.30m浮浆头，保证褥垫层厚度达到设计厚度为0.30m。
(2)褥垫层宽度按基础外缘加宽0.30m，使之大于基础宽度；
(3)采用2～3cm碎石及中砂人工级配静压铺设；
(4)褥垫层顶面标高与基底标高一致。
(5)夯填度应≤0.90。
五、施工方案
1、施工方法
(1)施工顺序
根据地勘报告，场地自然地坪均在基础埋深以下，建议开工前先进行场平工作，然后再按照CFG桩施工顺序进行。CFG桩施工顺序可按集中力量单幢施工完毕后再施工另一幢。CFG桩施工时为避免对已成桩影响，应跨桩作业。
(2)工序安排
根据工期要求，安排测量、CFG桩施工、 场地整平等工种滚动作业以确保工期。材料堆放点在基坑外侧建筑物间空地堆放，电源由配电房就近引出。
2、施工机具、设备配置
根据本工程实际工作量、场地施工条件及工期要求，拟安排的施工机具及设备见下表：
主要机械名称
数 量
完好程度
入场日期
备注
１.搅拌机
3台
80%新
通知开工后次日
自有
２.干冲器(CK15－B)
12台
80%新
通知开工后次日
自有
３.测量仪器(全站仪、水准仪)
各一台
90%新
通知开工后当日
自有
４.斗车
26辆
100%新
通知开工后次日
自有
５.电焊机
1台
80%新
通知开工后次日
自有
CK15—B型干冲钻机主要技术参数为：电机功率11KW，最大拔力25WN，取土器直径Φ350～Φ400，锤重1吨，成孔深度15m，卷扬机速度29.8m/min，钻架垂直高度6.50m。
3、劳动力配备
配备12个作业班组，48人， 2～3个砼配制运输班组10人，管理人员8人，共计66人。
4、施工用水、用电来源
场区内有供水、供电来源，生活用水及施工用电用水请甲方提供尽可能在区内解决。
六、施工组织保证体系
1、组织机构
我公司在承接施工任务后，将在公司经理直接领导下，组建专门项目班子，抓好工程质量，保证工期。组织机构框图如下：
2、主要施工人员配备
本工程时间紧，工序多、工作量大，由我公司优秀项目经理芮根东项目部负责施工，项目部主要组成人员见下表。
公司经理

项目副经理

项目经理
技术负责
质

安

组
后

勤

组
砼配制组
C
F
G施工组
施工内业
测

量

组

2、主要施工人员配备
本工程时间紧，工序多、工作量大，由我公司优秀项目经理芮根东项目部负责施工，项目部主要组成人员见后表。
七、施工进度安排
1、工期
按照合同要求，一旦甲方通知进场，我公司立即组织设备、人员进场施工，确保在合同工期内完成施工，并力争提前完工。
施工进度横道图

主要工程项目
1天
2天
3天
2天
1. 基坑放线、机具准备

2.测量放孔

3.CFG桩施工

4.检测及平整场地

劳动力配备

48

10

5 5

注：以上为一栋楼工作时间
2、保证工期的措施
(1)充分理解设计意图，避免边施工边修改，耽误工期。
(2)提前预测影响施工的各种因素，提前制定相应措施。
(3)严格按规范及设计方案施工，防止质量事故的发生,以免因返工而延误工期。
(4)做好安全施工工作,防止出现伤亡事故，安置好民工食宿，合理安排工作时间，确保工程连续性。
(5)做好后勤保障工作，确保施工材料供应及时到位。
八、质量保证体系(附图：施工现场质量保证体系一览表)
1、质量等级
坚决贯彻我公司“干一项工程，树一座丰碑”的宗旨，严格按合同要求、ISO9002质量保证体系及我公司质量保证体系中关于“质量方针及目标”的要求，以“质量第一， 安全为天”的目标提前完成任务，并按“优良”工程要求作为质量目标。
2、保证措施及体系
(1) 由于桩孔深度低于地下水位，应采取管井降水，降低水位后再进行施工，以保证桩长和成桩质量。初步估计需设置降水井6口，施工前应编制专门的降水方案。
(2)依据桩位平面布置图放测桩位并检查桩位是否准确，桩位误差小于10cm(≤0.25D)。
(3)采用Φ300～Φ350的取土器取土，在土中形成＞Φ400的桩孔,桩径误差应＜-20mm。桩孔垂直度偏差不大于1.5%，深度达到进入卵石土0.5m以上，保证桩体与原生卵石层的搭接。
(4)成孔后，分段向孔内投放,按配合比配制的水泥粉煤灰卵石料。材料含泥量均小于5%，一次填充高度为300～500mm， 用重锤冲打2～3阵(每夯击4锤为一阵)，夯沉量小于10cm时停止。
(5)保证桩体饱和密实并验算填料量与桩长的关系，若发现较软弱土，应根据试桩情况，采取调整桩距和加密布桩等措施。
(6)作好施工记录，避免重复工作量，严禁漏桩。
(7)施工过程中按规范、规程要求，作好自检。达不到设计要求的工序坚决返工，不合格时，不得转入下一道工序施工。
(8)作好技术交底， 工程技术人员和现场施工人员要透彻理解设计图纸，熟悉施工工艺及工程质量标准。从工序衔接到每个工序的具体操作，都符合有关技术规范和操作规程施工的规定。
(9)加强与甲方代表和监理工程师、设计单位的联系， 主动汇报工程进度和质量情况，征求意见，接受监督，即时解决和纠正施工过程中的问题。
(10)及时整理、收集、完善各种施工资料，做好现场签证， 保证竣工文件的真实性和完整性。
(11)CFG桩施工完毕后，整平场地，铺设垫层用机械碾压密实。
(12)复合地基施工质量应委托专业机构进行检测。检测方法应采用静载试验确定复合地基承载力。
九、安全保证措施(附图:工程施工安全保证体系)
(1)制定安全生产制度，建立安全责任制，设专职安全员,随时巡视施工现场，发现安全隐患及时处理。
(2)严格按《生产安全操作规程》作业,特别是现场机械定期检修，电气操作严格持证上岗制度。
(3)对现场施工人员进行安全教育培训。
(4)施工作业禁止穿拖鞋，现场作业必须佩戴安全帽,严禁疲劳作业和酒后作业。
(5)在危险地段、部位设置相应的警示标志，严禁乱搭接电源。
(6)严格按照《工程施工安全保证体系》，抓好施工安全工作，杜绝伤亡事故的发生。
十、文明施工措施
施工中应作必要的宣传，取得居民理解与支持，特别注意施工中不许造成环境污染，为此，制定措施如下：
(1)以木制标语及横幅布标加大宣传力度，取得群众谅解。
(2)立施工公布牌，明示质量、工期责任制。
(3)民工工棚布设通气、合理。
(4)注意周边环境污染及清洁卫生，不随地大小便， 不乱倒生活、食堂垃圾。
(5)施工中不得随意改迁破坏小三线系统,确保周边居民水、电、气、通讯畅通。
附件：《CFG桩加固处理竣工报告》文字目录
一、概述
(一)工程概况
(二)场地工程地质条件
二、施工
(一)CFG桩加固机理
(二)桩位平面布置
(三)施工机具设备
(四)施工工艺流程
(五)施工质量控制指标
(六)施工质量保证措施
三、质量评述及效果检验
附 图
地基CFG桩竣工平面图