关于复合地基(CFG桩)的设计与施工

2015-07-16 174 0

   目前我国CFG桩在高层建筑与超高层建筑中已经获得广泛的应用。CFG桩通常使用在载力很高,但是承载力又不能满足建筑上层结构的设计需求,和出现差异性沉降的高层建筑地基之中。CFG桩的置换作用十分突出,既能在挤密效果好的地基中使用,也能在挤密效果差的地基中使用;所以,无论是独立基础、条形基础,还是筏形基础、基箱形基础都在CFG桩复合地基的适用范围之内。
 
  言而,最近CFG桩复合地基在施工中总是出现各类问题,使得各大施工单位开始全面关注CFG桩在设计和施工过程中可能遇到的问题,怎样能够增加CFG桩的质量,减少CFG桩的问题出现率和节省施工成本和缩短施工周期。
 
  一、关于CFG桩复合地基的设计
 
  CFG桩是由石屑、粉煤灰、水泥、碎石和水均匀搅拌后形成的具有高粘度和高结强度的桩间,形成具有桩间士和褥垫层的复合形成的地基。CFG桩复合地基,是经过褥垫层与地基的相互连接,在桩端构建坚硬土层,以保证CFG桩间土始终能够参与工作。因为桩体的强度和模量度大桩间土,所以在荷载的作用下,桩顶的应力就一定会大于桩间土表面的应力。与此同时,桩所受到的承载力,通过土层传递给深土层,以此降低桩间土所承受的荷载。通过这样的原理,桩的承载力和复合地基的基承载力获得提高,而相应的CFG桩体积获得缩小,另外加上CFG桩不需要配筋,并且桩体可以通过工业废料或粉煤灰作为混合料,所以在很大程度上缩减了工程成本。
 
  1、CFG桩复合地基设计之前的准备
 
  (1)在CFG桩复合地基设计之前,需要对施工环境的地质展开细致的勘探,并且对施工环境做出详细的地质勘探评估。
 
  (2)对施工现成绘制施工现场的施工平面图。在施工现场的总施工平面图上标注相关的建筑,并且准备相关的剖面图和建筑平面图、标记出地基的高度、施工区域的示廓线、柱、
 
  梁、墙壁的位置以及高度;裙楼与主楼之间的剖面图。
 
  (3)建筑物的荷载计算。建筑物的荷载标准需要满足以下条件:
 
  ①基础底面与建筑物之间的平均压力,在建筑物的荷载范围之内应该达到最大压力。
 
  ②建筑物的荷载与基础面的压力,需要到组合衡量值。
 
  ③当主楼四周存在车库类的裙房情况时,需要考虑裙房的基底压力标准。在这样的情况下,再继续计算旁楼的情况下,就会更加准确。
 
  ④计算建筑物在抗冲切情况下的荷载值时,需要充分考虑抗冲切的参考数值。计算建筑物的荷载值,核对建筑物的荷载标准,需要全面考虑建筑物的全面结构。
 
  (4)在CFG桩复合地基设计之前,还需要考虑地基的承载力和相应的变形情况。只有对施工现成的地质环境进行充分的研究之后,在CFG桩复合地基设计中才能全面了解地质对地基的影响,才能因地制宜的采用措施满足地基变形限值、荷载值、承载值的条件。
 
  2、CFG桩复合地基设计中需要注意的事项
 
  (1)在CFG桩复合地基设计时,其宽度的参考系数取值±0,深度的参考系数取+1至0。采用这种取值方式,能够避免在计算地基的各项数值时,进行反复的参考对比修正。
 
  (2)在CFG桩复合地基设计时,需要在计算荷载力的时候,充分考虑CFG桩复合地基在理论中的设计参数与实际的CFG桩复合地基数据存在的误差,防止在计算过程中出现数值不准确的现象发生。
 
  (3)在CFG桩复合地基设计时,地基内的土层结构条件、结构刚度强度,都是需要在设计梁板式筏基梁情况下,所需要进行考虑的因素。
 
  (4)在CFG桩复合地基设计时,出现地基出现非线性状况,如果在这样的情况下继续采用CFG桩复合地基的原设计,那么在实际的施工过程中,就会因为地基的实际压力大于理论的地基压力,而导致CFG桩复合地基出现安全隐患。
 
  (5)在CFG桩复合地基设计时,桩距和褥垫层不能过小或过厚,因为在桩距过小的情况下,非常容易出现窜孔状况。另外,褥垫层只有在一定的厚度范围内,才能够发挥其承载力的优化作用。而在过厚的情况下,不仅影响褥垫层发挥作用,而且还造成原材料的浪费。还有一点就是,褥垫层不需要在斜坡处设计。在斜坡处设计褥垫层是不合理以及错误的考虑。
 
  (6)在CFG桩复合地基设计时,因为在理论设计阶段对CFG桩复合地基的所有计算数值皆为极限数值,这样的设计数值可以衡量施工原料的使用基数和施工成本。不过,在对CFG桩复合地基的实际施工作业中,如果完全按照设计数值来使用建筑材料,那么建筑的承载力就会出现偏低现象,造成安全隐患。
 
  (7)在CFG桩复合地基设计中的布桩设计,需要根据施工环境的具体地质条件,进行因地制宜的布桩设计。具体分析是,需要注意桩间与桩侧产生的相互作用力。在对建筑外强开始布桩时,需要考虑独立基础、箱型基础边缘的最小间距。在不均匀的荷载情况下,布桩设计需要计算变桩桩距和变桩桩长。变桩长度的出现,主要是因为布桩设计时,桩的基础深度不足造成。这种情况下是在考虑主楼设计的同时,也要考虑裙楼对基底的影响因素。
 
  二、关于CFG桩复合地基的施工注意事项
 
  (1)在CFG桩复合地基施工过程中,施工工艺与施工设备的搭配选择要合理。
 
  举例:假设在充满淤泥的施工环境中,需要选用螺旋钻泵来送混凝土,并且混凝土塔需要达到20至25cm;在选择振动沉管和相关工艺的情况下,混凝土塔只需要5至8cm。在施工过程中,混凝土塔的高度如果不符合工艺要求,那么桩的形状、承重力就会发生变化和降低,严重时会出现坍塌事故。
 
  (2)在CFG桩复合地基施工过程中,施工到设计桩顶的高度后,需要额外将桩的高度加高60cm以上。因为在CFG桩的设计时,计算值采用的是极限数值。
 
  (3)在CFG桩复合地基施工过程中,充盈系数需要维持在1.1至1.3之间;如果选用长螺旋钻泵,其充盈系数不许大于1.05。
 
  (4)在CFG桩复合地基施工过程中,在使用输送泵管的情况下,需要仔细对施工环境的地质进行勘探研究,并且输送泵到钻机距离不得超过58m,另外尽量不要出现多出弯道。因为弯道出容易出现沉积现象,会导致管道的堵塞。在冬季使用时,切记要进行保暖处理。
 
  (5)在CFG桩复合地基施工过程中,打桩需要考虑桩距和土性。在不同的土性环境中桩距也会有所不同,其打桩的顺序也会随之而改变。在软土环境中打桩,采用“隔桩跳打”的方法即可;如果是“满堂布桩”的打桩顺序,建议从中心位置开始逐渐向外延伸。
 
  (6)在CFG桩复合地基施工过程中,建议使用振动沉管打桩机。其效果在于不容易出现“跑桩”现象。这里特别需要注意的是,在打桩时如果出现端断桩现象,一定要立即处理。如果断桩没有及时连接,那么经过修补后的桩的承载力会有大幅度的下降,存在安全隐患。
 
  结语:
 
  本文通过分析CFG桩复合地基在设计前与设计过程中需要注意设计要点外,也对CFG桩复合地基的施工过程中需要注意的事项进行了列举。通过本文的分析归纳,为同行业的工作者提供参考信息,共同保障工程施工的质量与安全。
 
  参考文献:
 
  [1]闫明礼.张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[J].中国水利电出版社.2012(7)
 
  [2]邱拥军.CFG桩施工技术[J].山西建筑.2011(2)
 
  [3]华国荣.在CFG桩复合地基设计过程中需要注意的细节分析[J].中国建筑.2012(5)
 
  [4]李福生.CFG建筑工程施工探讨[J].北京建筑大学.2011(9)

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