新建铁路哈尔滨至大连客运专线TJ-2标第三项目部褥垫层施工工法 中建二局哈大铁路客运专线TJ-2标段项目经理部 徐东君 二00八年十二月二十二日
作为处理软土地基手段之一的CFG桩复合地基，近年在我国土建工程中，已得到广泛使用。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及土工格栅组成的褥垫层，是复合地基的一个核心技术。基础下是否设置褥垫层，对复合地基受力影响很大。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。基础下设置褥垫层，桩间土载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降，即使桩端落在好土层上，也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上，使桩土共同承担荷载。 一、工程及地质概况： 哈大客运专线TJ-2标D1K458+997.38---D1K460+700段褥垫层，此段为高寒地区辽河冲击松软土地基。 1、里程范围：D1K458+997.38～D1K460+700，长度：1702.62米。 2、地质概况：工点位于西孤家子特大桥与新铁铃车站之间，地形平坦，地势开阔。 3、地质条件 本工点为普遍分布第四系全新统粉质黏性土，淤泥质粉质黏土、细砂、中砂、砾砂、细圆砾土，由于黏性土的孔隙比较大且呈软塑状态，粉土砂累土呈松散、饱和状态，基本承载力往往会小于150kPa，为松软地基。松软地基一般分布在地表以下15m之内，局部地段较深，累计厚度一般小于10.0m。地表多为水稻田。
1、褥垫层的作用 1.1保证桩与土的共同作用 当基础受到垂直荷载时，桩和桩间土都要发生变形。桩的模量远比土的大，桩比土变形小，由于基础下设置了一定厚度的褥垫层，桩可以向上刺入，伴随这一变化过程，褥垫层材料不断补充到桩间土上，这样保证一部分荷载通过褥垫层作用在桩间土上，实现了桩和土的共同作用 1.2可有效调整桩与土应力比 由于CFG桩桩身模量远大于桩间土，一般桩土应力比较大。但通过褥垫层的作用，可有效减小桩土应力比，这一特性是CFG桩具有较大灵活性。此法调节了桩和土的应力比，较好的发挥了桩和土的承载力从而达到了降低工程造价的目的。 1.3改善了基础地板的受力状态 由于CFG桩属于刚性桩，当不设计褥垫层时，桩对基础的应力集中很明显。如果褥垫层厚度在10-30cm，桩对基础底板的应力集中明显减小，厚度超过30cm后，就可以将基础视为天然地基，这时可以不考虑冲切破坏。 1.4改善了桩体的受力桩状态 垫层的存在减小了桩体中的轴向应力，较小了桩体破坏的可能性。 1.5调整地基变形 褥垫层厚度的调节可以影响桩土荷载的分担，根据这一原理，在
CFG桩复合地基处理技术 设计说明 XXXX岩土工程有限公司 二〇年月
目录 1 前言 (1) 1.1 任务由来 (1) 1.2 主要目的及要求 (1) 2 工程概况 (2) 2.1 工程地质条件 (2) 2.1.1地形地貌 (2) 2.1.2气象 (3) 2.1.3地质构造 (4) 2.1.4地层岩性 (4) 2.1.5水文地质条件 (6) 2.1.6不良地质现象 (8) 2.2 场地工程地质评价 (8) 2.3 岩土参数 (9) 3 工艺简介 (9) 4 CFG桩复合地基设计 (11) 4.1 设计依据 (11) 4.2 设计计算 (12) 4.2.1技术要求 (12) 4.2.2设计过程 (12) 4.2.3设计参数 (22) 5 施工技术要点 (24) 5.1 褥垫层 (24) 5.2 施工关键点控制 (25) 5.3 施工要点 (26) 6 质量检验 (29)
1 前言 1.1 任务由来 XX区城市建设投资（集团）有限公司拟对XX区XX山还地安置区地基进行处理，拟建还地安置区总占地面积61679m2，总建筑面积75387.77 m2，建筑占地面积14580 m2，主要包含95栋A1型4+1F居住楼、28栋A2型4+1F居住楼及11栋A3型4+1F居住楼。 根据XX南江地质工程勘察院2009年8月提交的《XX区XX山居住房工程地质勘察报告（一次性勘察）》（以下简称一次性勘察报告）和XX市华弘建筑规划勘测设计有限公司2011年12月26日提交的《XXXX 区板栗山安置区强夯区域（施工）工程地质勘察报告（施工勘察）》（以下简称施工勘察报告），对场地内各拟建4+1F居住楼进行编号（建筑物编号见平面图）。房屋设计正负零高程513.50m ～518.50m,外围环境高程513.00m～520.20m。据设计意图，拟建居住楼安全等级为二级，拟采用框架结构，基础型式采用柱下独基及条形基础，选用强风化砂岩作为持力层,其承载力特征值不得小于250KPa。 1.2 主要目的及要求 根据勘察报告，板栗山区域的地质条件复杂，场地地形起伏大，按设计拟建的场地标高，场地低洼及部分沟道地段需要大面积填方，填方厚度最大约24米。填土的变形将严重影响建筑物的使用。对填土必须进行可靠、有效的处理。因而，需对地基进行加固处理，以提高地基的承载能力和消除不均匀变形。本工程采用CFG桩法复合地基处理。
目录 一、概述.................................................................................................. 错误！未定义书签。1工程概况 ......................................................................................... 错误！未定义书签。2CFG桩复合地基设计 (1) 3场地工程地质及水文地质条件 (2) 4地基加固处理方法、目的及要求 (4) 二、地基加固机理及工艺流程 (4) 1加固机理 (4) 2施工工艺流程 (5) 三、设计计算 (6) 1加固范围 (6) 2加固深度 (6) 3加固设计计算书 (6) 四、桩体直径、材料、填料量及桩体抗压强度 (9) 五、褥垫层设计 (9) 六、质量检验 (9) 七、施工方案 (9) 1施工方法 (10) 2施工机具、设备配置 (10) 3劳动力配备 (10) 4施工用水、用电来源 (10) 八、施工组织保证体系 (10) 1组织机构 (10) 2主要施工人员配备 (11) 九、施工进度安排 (11) 1工期 (11) 十、质量保证体系(附图：施工现场质量保证体系一览表) (12) 1质量等级 (12) 2保证措施及体系 (12) 十一、安全保证措施(附图:工程施工安全保证体系) (13) 十二、文明、环保施工措施 (13) 附图：CFG桩平面布置图
恒宇·时代天街1#楼 CFG（水泥粉煤灰碎石）桩复合地基加固处理 设计及施工组织方案 一、概述 1、工程概况 拟建的恒宇·时代天街项目场地位于成都市大邑县晋原镇西岭大道与川西环线交汇口西北侧，该工程由成都恒霈房地产开发有限公司开发兴建。拟建场地北侧为香槟大道楼盘，西侧为正在修建的工地，南侧为西岭大道，东侧为川西环线道路，交通十分方便。规划建设净用地面积42930.00㎡，规划总建筑面积157498.19㎡，其中地上建筑面积约120216.93㎡，地下建筑面积约34995.07㎡。各拟建建筑物性质见表1.1。本工程由湖南方圆建筑工程设计有限公司设计。 拟建物性质一览表表1.1 根据四川科建地基基础工程有限公司2014年10月提供《恒宇?时代天街1#楼补充勘察》（电子版）报告，粉质粘土等物理特性力学性能无法满足设计要求，粉质粘土、粉砂等加固处理，以达到施工结束后满足建筑结构设计单位技术要求：承载力特征值≥450KPa，压缩模量≥18.0MPa。 采用CFG桩复合地基处理方法对基底标高以下粉质粘土（可塑）、粉砂、含卵石粉质粘土进行处理。桩端持力层为含卵石粉质粘土或可塑粉质粘土，桩端进入持力层内不小于1.0m。 2、CFG桩复合地基设计 2.1 设计依据 ①《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2012）；
褥垫层在CFG桩复合地基中的作用(图文) 时间：2011-04-22 21:38:48 来源：发表论文作者：秩名 论文导读：CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和而成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基通过垫层与基础连接,并且使用双向刺入模式，无论桩端落在一般地层还是坚固硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。因此褥垫层在CFG桩复合地基中起着至关重要的作用。在复合地基中，在垂直荷载作用下，桩和桩间土都将产生变形，桩体的压缩模量远远大于土的压缩模量，桩在竖向荷载下产生的变形要小于土的变形，褥垫层能够起到协调这种变形的作用。 关键词：CFG桩，褥垫层，复合地基，作用 一、概述 CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和而成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基通过垫层与基础连接,并且使用双向刺入模式，无论桩端落在一般地层还是坚固硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。因此褥垫层在CFG桩复合地基中起着至关重要的作用。 二、CFG桩复合地基的工作原理 在复合地基中，在垂直荷载作用下，桩和桩间土都将产生变形，桩体的压缩模量远远大于土的压缩模量，桩在竖向荷载下产生的变形要小于土的变形，褥垫层能够起到协调这种变形的作用。桩体刺入褥垫层，构成褥垫层的颗粒状散体材料不断补充到桩间土表面上，基础通过挤压褥垫层和桩间土接触，使得桩和桩间土始终参与工作，并使桩间土在桩体沉降不断增加的情况下能不断发挥其承载力作用。 随着荷载的增加，桩承担的荷载百分比PP/P逐渐增加，土承担的荷载占总荷载的百分比PS/P逐渐减少。随着时间的推移，桩和桩间土的荷载分担趋于一常值，见图1(图中PP为桩承受荷载，PS为桩间土承受荷载)。 图1 CFG桩和桩间土荷载分担比随荷载变化曲线 褥垫层的存在，不论桩端土层性质如何，从开始加载桩就存在一个负摩擦区，负摩擦作用对复合地基并非有害，其作用是阻止桩间土的变形，它对提高桩间土的承载力，减少复合土层的变形起着有益的作用。在这一负摩擦区深度为Z0的范围内，土的位移大于桩体位移，桩的轴力随深度增大；Z0处桩体和土的位移相等，该位置为桩体的中性点，也就是最大轴向应力位置；Z0深度以下，桩的位移大于土的位移，桩间土对桩体产生正摩擦阻力，而且随深度增加逐渐减小(图2)。科技论文。
说明：目前建筑工程中CFG桩的复合地基多采用低级别混凝土代替CFG桩填料，本节均以此为据。 一、材料要求 1、凝土、混凝土外加剂和掺和料：缓凝剂、粉煤灰等，均应符合标准要求，其 掺量应根据施工要求通过试验室确定。 2、褥垫层材料：5～32mm碎石或级配砂石，均应符合标准要求。 二、施工机具 长螺旋钻机、混凝土输送泵、搅拌机、三级电箱、小型挖掘机、钢钎、小推车等。 三、作业条件 1、基槽开挖至设计桩顶标高以上40cm，基槽宽度不小于50cm。 2、长螺旋钻机、混凝土输送泵、混凝土输送管路等设备应经检查、维修，保证 浇筑过程顺利进行。 3、检查电源、线路，并做好照明准备工作。 4、配齐所有管理人员和施工人员，并对所有人员进行安全交底。 5、CFG桩施工前清整施工道路，保证混凝土运输通畅。 四、质量要求
五、CFG桩复合地基施工流程图 设备、人员进场一测放桩位、材料采购→试桩施工→桩基顺序施工→清槽至桩顶标高→凿桩头→检测→褥垫层施工→退场。 单桩施工工艺流程： 钻机就位→钻孔→终孔至设计深度→压灌混凝土→提钻并压灌混凝土至孔口。 六、操作工艺 1、放线：施工前根据放出的外墙轴线或外墙皮线，四周交点用钢钎打入地下， 按照桩位布置图统一进行测放桩位线，桩位中心点用钎子插入地下，并用白灰明示，桩位偏差小于2cm。 2、成孔：长螺旋钻机成孔，应匀速钻进，避免形成螺旋孔；成孔深度在钻杆上 应有明确标记，成孔深度误差不超过0.1m，确保桩端进入持力层深度大于200mm；垂直度偏差小于l%。 3、混凝土灌注：成孔至设计深度后，现场指挥员应通知钻机停钻提升钻杆，并 同时通知司泵开始灌注混凝土并保持连续灌注。灌注混凝土至桩顶时，应适当超过桩顶设计标高70cm左右 (至槽面上30cm左右)八以保证桩顶标高和桩顶混凝土质量均符合设计要求；灌注混凝土之前，应检查管路是否顺畅稳固； 每班第l根桩灌注前，应用水泥砂浆湿润管路。压灌混凝土时一次提钻高度小于25cm，混凝土埋钻高度大于1.0m；现场设专人负责检查混凝土灌注质量及意外情况的处理；商品混凝土进场后应立即灌注(2h内)，严禁长时间搁置；
褥垫层 褥垫层是CFG复合地基中解决地基不均匀的一种方法。如建筑物一边在岩石地基上，一边在粘土地基上时，采用在岩石地基上加褥垫层（级配砂石）来解决。 1、简介 11.2.5 竖向承载搅拌桩复合地基应在基础和桩之间设置褥垫层。褥垫层厚度可取200～300mm。其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于20mm。 褥垫不可以算进基底标高中。 在cfg桩的设计中褥垫层是设计的关键，它对最终沉降、调整桩土应力比、调整桩土水平荷载，起重要作用，太厚了桩的优点没有发挥，太薄了应力过于集中在桩上，土的作用没有发挥，一般都给定在100~300mm，可具体到每个工程应该取多少厚，很少看到定量的计算。 2、作用 根据地基与基础处理技术规程第九章的论述： 9.2.3 褥垫层在复合地基中具有如下的作用： 1、保证桩、土共同承担荷载，它是水泥粉煤灰碎石桩形成复合地基的重要条件。 2 、通过改变褥垫厚度，调整桩垂直荷载的分担，通常褥垫越薄桩承担的荷载占总荷载的百分比越高。 3 、减少基础底面的应力集中。 4 、调整桩、土水平荷载的分担，褥垫层越厚，土分担的水平荷载占总荷载的百分比越大，桩分担的水平荷载占总荷载的百分比越小。 工程实践表明，褥垫层合理厚度为100～300mm，考虑施工时的不均匀性，本条规定褥垫层厚度取150～300mm，当桩径大，桩距大时宜取高值。 9.2.4 褥垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石和碎石，最大粒径不宜大于30mm。 不宜采用卵石，由于卵石咬合力差，施工时扰动较大、褥垫厚度不容易保证均匀。
褥垫层不仅仅用于CFG桩，也用于碎石桩、管桩等，以形成复合地基，保证桩和桩间土的共同作用。 垫层 1、基本介绍 垫层为介于基层与土基之间的结构层，在土基水稳状况不良时，用以改善土基的水稳状况，提高路面结构的水稳性和抗冻胀能力，并可扩散荷载,以减少土基变形。因此，通常在土基湿，温状况不良时设置。垫层材料的强度要求不一定高，但是其水稳定性必须要好。[1] 垫层使用条件和一般规定如下： 1.路基经常处于潮湿和过湿状态的路段，以及在季节性冰冻地区产生冰冻危害的路段应设垫层。 2.垫层材料有粒料和无机结合料稳定土两类。粒料包括天然砂砾，粗砂，炉渣等。采用粗砂和天然砂砾时，小于0.074mm的颗粒含量应小于5%；采用炉渣时，小于2mm的颗粒含量宜小于20%。 【垫层分刚性和柔性（又称沸刚性）两类。刚性垫层一般是C7.5-C10的混凝土捣成，它适用于薄而大的整体面层和块状面层；柔性垫层一般是用各种散材料，如砂、炉渣、碎石、灰土等加以压实而成，它适用于较厚的块状面层。】 3.垫层厚度要按当地经验确定，在季节性冰冻地区路面总厚度小于防冻最小厚度时，应以垫层材料补足。 垫层要注意与基础区分。很容易混淆这两个工程概念。垫层、基础材料不同时以材料划分，设计上会有阐述。材料是相同混凝土时，则大于20CM算基础，小于、等于20CM算垫层。 垫层设计要考虑基础、地基承载。 垫层是钢筋混凝土基础与地基土的中间层，作用是使其表面平整便于在上面绑扎钢筋，也起到保护基础的作用，都是素混凝土的，无需加钢筋。如有钢筋则不能称其为垫层，应视为基础底板。 关于垫层的厚度在《建筑地基基础设计规范》GB50007—2011中第8.2节中规定： 扩展基础的垫层的厚度不宜小于70mm，垫层混凝土强度等级应为C10，
CFG桩施工 CFG桩的施工常采用的施工方法有：长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩、振动沉管灌注成桩等。常用CFG桩施工工艺比较见下表： 常用CFG桩施工工艺比较 （1）长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩施工工艺 ①工艺流程 长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩工艺流程见下图： ②工艺要点 A 布置桩点：场地清理整平，按桩点设计布置图放样布点。 B 钻机就位：移动钻机就位，用塔机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心。 C 混合料搅拌：按试验配合比搅拌混合料，上料顺序为：先装碎石或卵石，再加水泥、粉煤灰和外加剂，最后加砂搅拌均匀，放入搅拌桶。每盘料搅拌时间不小于60s。混凝土坍落度控制在160～200mm。在泵送前混凝土泵料斗、搅拌机搅拌筒备好熟料。 D 钻进成孔：关闭钻头阀门，移动钻杆至钻头触及地面，启动马达先慢后快钻进，减少钻杆摇晃，检查钻孔的偏差。在成孔过程中，发现钻杆摇晃或难钻时，可放慢进尺，避免导致桩孔偏斜、移位，甚至使钻杆、钻具损坏。
E 灌注及拔管：成孔到达设计桩底，停止钻进，泵送混合料，当钻杆芯充满混合料后开始拔管，不可先拔管后泵料。混合料的泵送量与拔管速度相匹配，拔管速度控制在2～3m/min。成桩过程须连续进行，施工中因其他原因不能连续灌注，须避开饱和砂土、粉土层停机。灌注成桩后，用水泥袋盖好桩头，进行保护。 F 移机：一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩施工。 长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺流程图 （2）振动沉管灌注成桩施工工艺 ①工艺流程 沉管灌注成桩工艺流程见下图： ②工艺要点 A 布置桩点：场地清理整平，按桩点设计布置图放样布点。 B 桩机就位：移动桩机就位，连接桩头，调整沉管、桩头与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%。
CFG桩复合地基褥垫层作用分析 摘要：复合地基在高层建筑中的应用越来越广,而褥垫层在复合地基中又起着至关重要的作用,论文从褥垫层的作用机理出发,探讨了在褥垫层的作用机理，对褥垫层的合理厚度进行了分析。 关键词：CFG桩；褥垫层；作用机理 Abstract: the composite foundation in the high-rise building more and more wide application, and serveral problems in composite foundation and in plays an important role, from paper serveral problems on the mechanism, the paper discusses the function mechanism of serveral problems, the thickness of the reasonable serveral problems are analyzed. Keywords: CFG pile; Serveral problems; mechanism 褥垫层技术是CFG桩复合地基的核心技术，复合地基的许多特性都与褥垫层有关。CFG桩复合地基与水泥土桩复合地基相比可以有效减小基础沉降，与桩基础相比可以更加充分地利用桩间土的承载力，这其中非常重要的因素就在于褥垫层的设置。褥垫层的压缩模量和厚度是影响复合地基桩土共同作用的一个关键因素。本文对褥垫层在复合地基中的作用进行了分析。 1形成复合地基的条件 1.1基础与桩之间不设置褥垫层 当CFG桩穿越软弱土层，坐落在坚硬土层上时，由于坚硬土层的压缩模量远大于软弱土层的压缩模量，而基础又直接作用于桩和桩间土上，复合地基沉降主要由桩的压缩变形控制。通常桩的压缩模量远大于桩间土，压缩变形很小。相应桩间土的变形很小，桩间土的承载力很难发挥，荷载基本由桩全部承担。 为了发挥桩间土的承载能力，可以缩短桩长，使桩不坐落在坚硬土层上，而是悬浮于软弱土层中，此时，桩的沉降加大，桩间土的变形有所增加，其承载力有所发挥，但即使如此，桩间土的承载能力也不能充分发挥，其受力特性与桩基础相似，此时桩间土承载能力发挥系数为0.11～0.48，桩间土强度的发挥程度很低。因此，基础直接作用在桩与桩间土上，无论桩端是否落在好土层上，桩间土的承载能力都不能充分发挥。 1.2基础下设置一定厚度的褥垫层
CFG桩复合地基施工工法 1. 适用范围 CFG桩复合地基处理技术应用广泛，适用于处理淤泥质黏土、软土及承载力在200kPa左右的较密实性土。 2. 工艺原理 CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。 3. 施工方法及操作要点 CFG桩的施工方法按施工设备的不同主要有振动沉管和长螺旋钻管内泵压两种工艺。 3.1 振动沉管CFG桩施工工艺 3.1.1 施工设备 施工设备为振动沉管机，分为DZ、DZKS、DZJ系列。其中DZ系列为普通垂头；DZKS系列又名中空锤，除具有普通DZ系列的功能外，中间有Φ500mm的通孔，可以配合重锤或内夯管进行夯扩桩施工；DZJ系列可通过液压遥控调整偏心力矩，可在运转条件下，实现偏心力矩的调整。 3.1.2 施工程序 （1）施工准备 施工前应具备下列资料和条件： 建筑物场地工程地质勘察报告。 CFG桩布桩图。图应注明桩位编号以及设计说明和施工说明。 建筑场地邻近的高压电缆、地下管线、地下构筑物及障碍物等调查资料。 建筑物场地的水准控制点和建筑物位置控制坐标等资料。 具备“三通一平”条件。 施工技术措施包括以下内容： 确定施工机具和配套设备。 材料供应计划。标明所用材料的规格、技术要求和数量。 试成孔应不少于两个，以复核地质资料以及设备、工艺是否适宜，核定选用
的技术参数。 按施工平面图放好桩位，若采用钢筋混凝土预制桩尖，需埋入地表以下30c m左右。 确定施打顺序。 复核测量基线、水准点及桩位、CFG桩的轴线定位点，检查施工现场所设的水准点是否会受施工影响。 振动沉管机沉管表面应有明显的进尺标记，并以米为单位。 3.1.3 CFG桩施工 桩机进入现场，根据设计桩长、沉管入土深度确定机架高度和沉管长度，并进行设备组装。 桩机就位，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%。 启动马达沉管到预定标高，停机。 沉管过程中做好记录，每沉1m记录电流表上的电流一次。并对土层变化处予以说明。 停机后立即向管内投料，直到混合料与进料口齐平。混合料按设计配比经搅拌机加水拌合，拌合时间不得少于1min，如粉煤灰用量较多，搅拌时间还要适当放长。加水量按坍落度3~5cm控制，成桩后浮浆厚度以不超过20cm为宜。 启动马达，留振5~10s，开始拔管，拔管速率一般以1.2~1.5m/min（拔管速度为线速度，不是平均速度），如遇淤泥或淤泥质土，须在拔管过程中空中投料，以保证成桩后桩顶标高达到设计要求。成桩后桩顶标高还应考虑计入保护桩长。 沉管拔出地面，确认成桩符合设计要求后，用粒状材料或湿粘性土封顶。然后移机进行下一根桩的施工。 施工过程中，抽样做混合料试块，一般一个台班做一组（3块），并测定28d 抗压强度。 3.1.4 施工中常见的几个问题 （1）施工扰动土的强度降低 振动沉管成桩工艺与土的性质具有密切关系，土的密实度对土的挤密性影响很大。密实的砂土或粉土会振松，松散的砂土或粉土可振密。 （2）缩颈和断桩
（建筑工程管理）CFG桩复合地基承载力及施工检 测
CFG桩复合地基承载力及施工检测 闫明礼1,申计春2,刘伟3，闫雪峰4 中国建筑科学研究院地基所,北京,100013；2.邢台钢铁X公司，邢台，054027；3.北京科技大学基建处，北京，100083；4.冶金部建筑研究总院地基所,北京,100088) 提要 本文讨论了CFG桩复合地基承载力确定，以及复合地基检测应注意的几个问题。 关键词：CFG桩复合地基，承载力，施工检测，褥垫厚度 Abstract:Inthispaper,bearingcapacityofCFGpilecompositefoundationanditstestingafterconstructiona rediscussed. Keywords:compositefoundationofCFGpile;bearingcapacity;constructiontesting;thicknessofflexiblec usion 中图分类号：TU4文献标识码：A 作者简介：闫明礼（1942－），男，汉族，河北乐亭人，研究员，博士生导师，硕士学位。壹、引言 CFG桩复合地基技术已在全国广泛推广应用，国家行业标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)的颁布，为工程技术人员进行CFG桩复合地基设计、施工及检测提供了技术依据。但在复合地基承载力的确定及复合地基检测方面，在不同地区基于某些地区性经验，存在壹些差异。本文将根据自己壹些粗浅体会就上述问题做壹些讨论。 二、复合地基承载力的确定 根据《建筑地基基础设计规范》(GBJ79-2002)(简称地基规范)和《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)(简称地基处理规范)，复合地基承载力确定可分为设计阶段和竣工验收阶段进行讨论。 1、设计阶段 在复合地基设计阶段，地基规范规定：复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，或采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定；地基处理规范规定：复合地基承载力特征值，应通过现场复合地基载荷试验确定。初步设计时，也可按下式估算： fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk(1) 式中：fspk—复合地基承载力特征值(kpa)； m—面积置换率； Ra—单桩竖向承载力特征值(kN)； Ap—桩的截面积(m2)； β—桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可取0.75～0.95，天然地基承载力较高时取大值； fsk—桩间土承载力特征值(kPa)，宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。 实际工程中，有条件时先在拟建场地做现场载荷试验，可为设计提供可靠的设计参数。而很多情况是在无试验资料条件下按(1)式估算复合地基承载力，但要结合工程实践经验，合理确定Ra、fsk、β等参数的取值。希望公式计算值接近但不大于载荷试验结果，而大量试验结果表明，公式计算结果壹般不大于载荷试验结果。 2、竣工验收阶段 由之上讨论可知，在复合地基设计阶段，确定复合地基设计参数时，用公式(1)估算复合地基承载力是符合规范要求的。在竣工验收阶段，能否只做单桩静载试验.用单桩承载力Ra和地质报告提供的天然地基承载力fak(或桩间土静载试验结果fsk)按公式(1)计算确定复合地基承
褥垫层能否产生应有作用的关键,一是褥垫层厚度的确定,二是施工质量的控制。《建筑地基处理技术规范》规定褥垫层厚度宜取150～300ｍｍ,在施工过程中,均根据复合地基的置换率及桩间土的性质进行具体设计确定,而不是简单地在150～300ｍｍ范围内随意取用某一值,否则,有可能造成浪费,或者造成褥垫层作用效果不佳。 （一）褥垫层厚度的确定 (1)桩间土的性质因素:对于中、高灵敏度土,应适当加厚褥垫层,防止褥垫层施工时造成“橡皮土”;对于承载力较低的桩间土,褥垫层铺设不宜太厚,以使桩体更多地承担荷载;对于承载力较高的桩间土,褥垫层铺设应适当加厚,以让桩间土多分担荷载,减少桩的应力集中。 (2)桩端土的性质因素:桩端如进入承载力较高的硬土层时,而桩间土承载力又较低时,褥垫层厚度应适当减小,以尽量让桩承担更多的荷载;如桩端未进入承载力较高的硬土层,而桩间土承载力又较高时,应适当增大褥垫层厚度,以让桩间土分担荷载。 (3)置换率大小因素:置换率小,则单桩承担荷载大,为发挥桩间土的承载作用,褥垫层应适当加厚;反之,应予降低。 褥垫层施工质量控制 (1)褥垫层材料采用砂石或碎石,最大粒径不超过20ｍｍ,并级配良好;不宜采用天然砂卵石。 (2)桩间土为中、高灵敏度土或饱和土时,褥垫层进行静压密实,不得进行震动夯实。 (3)褥垫层铺设应保证桩顶以下30～50ｍｍ,即桩体嵌入褥垫层30～50ｍｍ。 (4)严格按下式计算控制褥垫层的夯填度: ｈ=Ｈλ式中:λ—夯填度,一般取0.87～0.9(≯0 9)Ｈ——设计褥垫层厚度/ｍｍ,ｈ——褥垫层虚铺厚度/ｍｍ。 (5)褥垫层施工前,桩间浮土必须清除干净;褥垫层底面应设在同一标高上,如深度不同,可挖成台阶或斜坡搭接,搭接处充分夯压密实,并按先深后浅的顺序进行。 (6)褥垫层分段施工时,接头处做成斜坡,每层错开0.5～1.0ｍ长度,并夯压密实。
计算书: 1、面积置换率计算 依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012) sk p a spk f m A R m f )1(-+=βλ,p p p n i pi si A q l q up Ra α+=∑=1 式中:spk f ——复合地基承载力特征值,取值为180kPa; λ——单桩承载力发挥系数,取0、80; p a ——桩端端阻力发挥系数,取1、0; m ——面积置换率; a R ——单桩承载力特征值(kN); p A ——桩截面积,Ap=0、09616m 2(桩径d=0、35m); β——桩间土强度得发挥系数,按规范取0、90; sk f ——处理后桩间土承载力特征值,取值60kPa(桩间土按素填土取值); p u ——桩得周长; si q ——桩侧土侧阻力特征值; i l ——第i 层土得厚度; p q ——桩端端阻力特征值,(以可塑粘土、硬塑粘土、强风化泥质砂岩作为桩端持力层)。 单桩承载力R a 计算与取值表
取Ra =200kN 进行计算。 sk p a spk f m A R m f )1(-+=βλ 180≤0、8×m ×200/0、09616+0、9×(1-m)×60 12、12≤154、81m m ≥0、0783 m=0、0783,则单根桩承担得处理面积Ae=Ap/m=0、09616/0、0783≈1、228m 2。2、桩位布置 =m d 2/e d 2 式中:m ——实际置换率; n ——同一承台内桩数量; A P ——桩截面积,0、09616m 2(桩径d=0、35m); A ——承台面积; d ——桩身平均直径(m); d e ——一根桩分担得处理地基面积得等效直径(m);正方形布桩d e =1、13s,矩形布桩d e =1、1321s s ,s 、s 1、s 2分别为桩间距、纵向桩间距与横向桩间距。CFG 桩复合地基设计桩布置
褥垫层是指在承台下设置的粒径为30～80mm的碎石,其厚度一般为300mm,特殊情况为500mm.研究表明,褥垫层是桩体复合地基形成的必要条件,没有褥垫层,桩间土不能充分发挥其承载能力,因而也就不能形成桩体复合地基; 垫层指的是设于基层以下的结构层。其主要作用是隔水、排水、防冻以改善基层和土基的工作条件。其材料可以是砂、陶粒、砂浆、混凝土等。 本质上来说：褥垫层是传力层，而垫层是保护隔离层。 褥垫层的设置厚度对桩及桩周土的应力分配有很大关系，具体原则如下： 1、当密实或坚硬土层作为持力层埋藏较深,桩端难以落入该层时: 1)当需处理深度范围内土层物理力学性能指标较好时,应选取厚度偏大的褥垫层来减少桩数,充分利用桩间土的承载力来达到降低工程造价的目的,该方法为降低桩土应力比值法; 2)当需处理深度范围内土层物理力学性能指标较差时,应选取厚度中等偏大的褥垫层,在充分利用桩间土承载力的基础上,适当增加桩数,充分利用桩的承载能力,在满足安全的前提下,尽量降低工程造价,该方法为适当提高桩土应力比值法。 2、当密实或坚硬土层作为持力层埋藏较浅,桩端容易落入该层时: 1)当需处理深度范围内土层物理力学性能指标较好时,应选取厚度中等偏小的褥垫层,在充分利用桩间土承载力的基础上,尽量减少桩数,充分利用桩的承载能力,降低工程造价,该方法为适当降低桩土应力比值法; 2)当需处理深度范围内土层物理力学性能指标较差时,应选取厚度偏小的褥垫层,在充分利用桩间土承载力的基础上,适当增加桩数,充分利用桩的承载能力,在满足安全的前提下,尽量降低工程造价,该方法为提高桩土应力比值法。 3、褥垫层不宜太薄，原因是防止褥垫层失效，CFG桩对基础进行冲切破坏 4、褥垫层的设置原则 （1）长桩宜薄、短桩宜厚； （2）桩间距大，宜厚，否则，宜薄；(s=2.5d~5d) （3）桩径大，宜厚，否则，宜薄；（d=350mm~600mm） （4）桩土的相对刚度大，宜厚，否则，宜薄；
褥垫层在复合地基中的作用机理 摘要：褥垫层技术是CFG桩复合地基的一个核心技术，复合地基的很多特性都与之有关。通过褥垫层对复合地基受力的影响分析，对褥垫层的作用、褥垫层厚度的合理设计等问题作了探讨。 关键词：褥垫层；复合地基；CFG桩 Abstract: serveral problems CFG pile composite foundation technology is one of the core technology, composite foundation and the many features of the relevant. Through the serveral problems of composite foundation stress influence analysis of the function of the serveral problems, cushions selected reasonable design of discussed. Key Words: serveral problems; composite foundation; CFG pile 中图分类号：TU47 文献标识码：A 文章编号： 1 前言 对于复合地基，一般设计都要求在进行基础施工前，先做10~30cm厚柔性好、密实度高的碎石垫层，以解决桩与土的沉降变形协调问题。通过基础下设置褥垫层，人为地为桩向上刺入提供条件，桩间土承载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降，即使桩端落在好土层上，也能保证荷载通过褥垫作用到桩间土上，使桩土共同承担荷载。基础下是否设置褥垫层，对复合地基受力影响很大，但不能将是否设置褥垫层作为形成复合地基的必要条件。本文对其在CFG桩复合地基中的应用作初步探讨。 2 褥垫层的作用 2.1 保证桩、土共同承担上部荷载 复合地基设计的一个基本思路是桩土共同承担荷载，桩土共同作用的条件是桩身的压缩量与桩端的刺入量之和等于桩间土的压缩量，即满足下式：其中，为桩身压缩量，为桩端的刺入量，为桩间土的压缩量。其中桩身 的压缩量受桩身的强度和刚度影响，根据资料统计，碎石桩等柔性桩复合地基的桩土应力比值一般在1.4~4.0之间，而CFG桩复合地基的值高达25~35，甚至更大，反应出CFG桩的桩身强度和模量远高于桩间土。 2.2 减少基础底面的应力集中
CFG桩复合地基技术及应用 建筑物在不良地基上修建，承载力和变形不能满足设计要求时，就需要对地基进行处理。建筑物的造型及其荷载的日益增大和不均匀，对变形的要求也越来越高，即使一些良好的地基，也可能在某些特定条件下需要进行处理。目前正在施工的中直联建关厢小区D区就是一个需要进行地基处理的例子，该工程天然地基承载力为180Kpa，设计需要该工程地基承载力达到360~380Kpa，为满足上部荷载的需要，就必须对该天然地基进行处理，以提高其承载力。 一、C FG桩复合地基基本情况 1、复合地基 所谓地基处理，就是利用置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，用以改善地基土的剪切性、压缩性、渗透性、振动性和特殊土地基的特性。 近些年来，一种名为“复合地基”的地基处理方法经常用于工程实践中。 复合地基，是由两种刚度不同的材料（桩体和桩间土）所组成，在相对刚性基础下两者共同分担上部荷载并协调变形的地基。复合地基与天然地基同属地基范畴，故两者之间有内在联系，但又有本质区别；复合地基与桩基都是采用以桩的形式处理地基，但复合地基是主要由土层和桩共同承担上部荷载，而桩基主要靠摩擦或端承由桩来承受上部荷载。复合地基中桩体与基础往往不是直接相连的，他们之间通过垫层（碎石或砂石垫层）来过渡；而桩基中桩体与基础是直接相连的，两者形成一个整体。因此，它们的受力特性也存在着差异。复合地基的主要受力层在加固体内，而桩基的主要受力层是在桩尖以下一定范围。 复合地基一般按成桩所采用的材料分为： （1）、散体土类桩——如碎石桩、砂桩等； （2）、水泥土类桩——如水泥搅拌桩、旋喷桩等； （3）、混凝土类桩——如CFG桩等 CFG桩，全称水泥粉煤灰碎石桩，是将水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水按一定配合比拌和而成的高粘结强度桩。其中碎石为粗骨料，石屑或砂为细骨料，水泥为胶凝材料。 2、C FG桩在复合地基的作用 CFG桩复合地基可以有效地提高地基承载力，其对地基承载力的作用主要有以下几个方面： （1）、置换作用 在CFG桩复合地基中，在荷载作用下，桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载。由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形减少，这在工程中
褥垫层施工质量控制 (1)褥垫层材料采用砂石或碎石,最大粒径不超过20ｍｍ,并级配良好;不宜采用天然砂卵石。 (2)桩间土为中、高灵敏度土或饱和土时,褥垫层进行静压密实,不得进行震动夯实。 (3)褥垫层铺设应保证桩顶以下30～50ｍｍ,即桩体嵌入褥垫层30～50ｍｍ。 (4)严格按下式计算控制褥垫层的夯填度: ｈ=Ｈλ式中:λ—夯填度,一般取0.87～0.9(≯0 9)Ｈ——设计褥垫层厚度/ｍｍ,ｈ——褥垫层虚铺厚度/ｍｍ。 (5)褥垫层施工前,桩间浮土必须清除干净;褥垫层底面应设在同一标高上,如深度不同,可挖成台阶或斜坡搭接,搭接处充分夯压密实,并按先深后浅的顺序进行。 (6)褥垫层分段施工时,接头处做成斜坡,每层错开0.5～1.0ｍ长度,并夯压密实。 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。基础下是否设置褥垫层，对复合地基受力影响很大。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。基础下设置褥垫层，桩间土载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降，即使桩端落在好土层上，也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上，使桩土共同承担荷载。 褥垫层所用的材料、厚度与桩间土的性质密切相关 褥垫层能否产生应有作用的关键,一是褥垫层厚度的确定,二是施工质量的控制。《建筑地基处理技术规范》规定褥垫层厚度宜取150～300ｍｍ,在施工过程中,均根据复合地基的置换率及桩间土的性质进行具体设计确定,而不是简单地在150～300ｍｍ范围内随意取用某一值,否则,有可能造成浪费,或者造成褥垫层作用效果不佳。 （一）褥垫层厚度的确定 (1)桩间土的性质因素:对于中、高灵敏度土,应适当加厚褥垫层,防止褥垫层施工时造成“橡皮土”;对于承载力较低的桩间土,褥垫层铺设不宜太厚,以使桩体更多地承担荷载;对于承载力较高的桩间土,褥垫层铺设应适当加厚,以让桩间土多分担荷载,减少桩的应力集中。 (2)桩端土的性质因素:桩端如进入承载力较高的硬土层时,而桩间土承载力又较低时,褥垫层厚度应适当减小,以尽量让桩承担更多的荷载;如桩端未进入承载力较高的硬土层,而桩间土承载力又较高时,应适当增大褥垫层厚度,以让桩间土分担荷载。 (3)置换率大小因素:置换率小,则单桩承担荷载大,为发挥桩间土的承载作用,褥垫层应适当加厚;反之,应予降低。
土建施工地基与基础处理 CFG桩复合地基处理工程施工工序 目录 CFG桩复合地基处理工程 (1) 一、材料要求 (2) 二、施工机具 (2) 三、作业条件 (2) 四、质量要求 (2) 五、CFG桩复合地基施工流程图 (2) 六、操作工艺 (2) 七、成品保护 (3) CFG桩复合地基处理工程
说明：目前建筑工程中CFG桩的复合地基多采用低级别混凝土代替CFG桩填料，本节均以此为据。 一、材料要求 1、混凝土、混凝土外加剂和掺和料：缓凝剂、粉煤灰等，均应符合标准要求，其掺量应根据施工要求通过试验室确定。 2、褥垫层材料：5~32mm碎石或级配砂石，均应符合标准要求。 二、施工机具 长螺旋钻机、混凝土输送泵、搅拌机、三级电箱、小型挖掘机、钢钎、小推车等。 三、作业条件 1、基槽开挖至设计桩顶标高以上40cm，基槽宽度不小于50cm。 2、长螺旋钻机、混凝土输送泵、混凝土输送管路等设备应经检查、维修，保证浇筑过程顺序进行。 3、检查电源、线路，并做好照明准备工作。 4、配齐所有管理人员和施工人员，并对所有人员进行安全交底。 5、CFG桩施工前清整施工道路，保证混凝土运输通畅。 四、质量要求 设备、人员进场→测放桩位、材料采购→试桩施工→桩基顺序施工→清槽至桩顶标高→凿桩头→检测→褥垫层施工→退场。 单桩施工工艺流程： 钻机就位→钻孔→终孔至设计深度→压灌混凝土→提钻并压灌混凝土至孔口。 六、操作工艺 1、放线：施工前根据放出的外墙轴线或外墙皮线，四周交点用钢钎打入地下，按照桩位布置图统一进行测放桩位线，桩位中心点用钎子插入地下，并用白灰明示，桩位偏差小于2cm。
褥垫层厚度的合理确定 褥垫层能否产生应有作用的关键,一是褥垫层厚度的确定,二是施工质量的控制。《建筑地基处理技术规范》规定褥垫层厚度宜取150～300ｍｍ,在施工过程中,均根据复合地基的置换率及桩间土的性质进行具体设计确定,而不是简单地在150～300ｍｍ范围内随意取用某一值,否则,有可能造成浪费,或者造成褥垫层作用效果不佳。 （一）褥垫层厚度的确定 (1)桩间土的性质因素:对于中、高灵敏度土,应适当加厚褥垫层,防止褥垫层施工时造成“橡皮土”;对于承载力较低的桩间土,褥垫层铺设不宜太厚,以使桩体更多地承担荷载;对于承载力较高的桩间土,褥垫层铺设应适当加厚,以让桩间土多分担荷载,减少桩的应力集中。 (2)桩端土的性质因素:桩端如进入承载力较高的硬土层时,而桩间土承载力又较低时,褥垫层厚度应适当减小,以尽量让桩承担更多的荷载;如桩端未进入承载力较高的硬土层,而桩间土承载力又较高时,应适当增大褥垫层厚度,以让桩间土分担荷载。 (3)置换率大小因素:置换率小,则单桩承担荷载大,为发挥桩间土的承载作用,褥垫层应适当加厚;反之,应予降低。 （二）褥垫层施工质量控制 (1)褥垫层材料采用砂石或碎石,最大粒径不超过20ｍｍ,并级配良好;不宜采用天然砂卵石。 (2)桩间土为中、高灵敏度土或饱和土时,褥垫层进行静压密实,不得进行震动夯实。 (3)褥垫层铺设应保证桩顶以下30～50ｍｍ,即桩体嵌入褥垫层30～50ｍｍ。 (4)严格按下式计算控制褥垫层的夯填度: ｈ=Ｈλ式中:λ—夯填度,一般取0.87～0.9(≯0 9)Ｈ——设计褥垫层厚度/ｍｍ,ｈ——褥垫层虚铺厚度/ｍｍ。 (5)褥垫层施工前,桩间浮土必须清除干净;褥垫层底面应设在同一标高上,如深度不同,可挖成台阶或斜坡搭接,搭接处充分夯压密实,并按先深后浅的顺序进行。 (6)褥垫层分段施工时,接头处做成斜坡,每层错开0.5～1.0ｍ长度,并夯压密实。 （三）结论 （1）ＣＦＧ桩复合地基的褥垫层不同于一般意义上的垫层或找平层,它是ＣＦＧ桩复合地基不可缺少的重要组成部分。ＣＦＧ桩复合地基则必须依靠褥垫层才能形成完整的复合地基。(2) 基础下设置褥垫层,对复合地基受力影响很大。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。基础下设置褥垫层,桩间土承载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降,即使桩端落在软土层上,也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上,使桩土共同承担荷载,极大程度地发挥桩间土的承载作用。 (3)合理设置褥垫层,在ＣＦＧ桩复合地基设计ＣＦＧ单桩时,桩间土承载力折减系数,可在“β=0.75～0.95”之间取高值,能减少桩数,达到降低施工成本的效果。 (4)在ＣＦＧ桩复合地基施工实际中,要注重褥垫层的铺设厚度、材料质量、夯填度等方面的控制,它直接影响复合地基的桩和桩间土强度的发挥。合理的褥垫层