專利名稱：一種新型短樁復(fù)合地基及其施工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑地基處理方法，特別是一種新型的適用于多層或高層建筑物以及構(gòu)筑物地基處理的短樁復(fù)合地基及其施工工藝。
目前，建筑行業(yè)處理地基的方法多為CFG長(zhǎng)樁復(fù)合地基，所謂CFG樁即在碎石樁樁體中摻加適量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和制成的一種粘結(jié)強(qiáng)度較高的樁體，稱之為水泥粉煤灰碎石樁，簡(jiǎn)稱CFG樁。從受力機(jī)理上來(lái)講為摩擦樁或端承摩擦樁，例如北京地區(qū)應(yīng)用于20-30層的高層建筑地基處理，樁長(zhǎng)一般為6米以上，長(zhǎng)的達(dá)18米至20米；樁間距一般為3-6倍樁直徑；施工工藝多用“超流態(tài)”工藝，用中孔長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔，用混凝土泵進(jìn)行壓CFG料成樁的工藝。另一種工藝為長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔，振動(dòng)沉管灌注CFG料成樁工藝。其CFG強(qiáng)度等級(jí)多在C20以上。
在應(yīng)用以上這種CFG長(zhǎng)樁復(fù)合地基，普遍存在的問題是成本高、施工質(zhì)量較難控制等問題。
本發(fā)明的目的是提供一種成本低、施工質(zhì)量極易控制、且能很好的滿足地基承載力與最終沉降量要求的CFG短樁復(fù)合地基。
本發(fā)明的新型短樁復(fù)合地基包括采用CFG料及樁長(zhǎng)為1.2-5.0m、樁間距為1-3倍樁直徑，保護(hù)樁長(zhǎng)為0.2-0.3m，CFG料強(qiáng)度等級(jí)為C10或c15，且不摻泵送劑，布樁面積置換率為10-30％，樁端設(shè)有堅(jiān)硬層。
本發(fā)明的新型CFG短樁復(fù)合地基的施TT藝包括先放線定樁位，將CFG料攪拌均勻的同時(shí)成孔，并將孔底夯實(shí)，然后將合格的CFG料澆注、振搗成樁，并控制樁頂標(biāo)高，再進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，然后鑿掉保護(hù)樁長(zhǎng)，鋪設(shè)10-30cm厚中粗砂或級(jí)配砂石褥墊層。
在施工時(shí)應(yīng)注意放線定樁位時(shí)，檢查無(wú)誤后，方可開始施工；所用材料水泥、石子、粉煤灰、(砂子)除有出廠合格證外，均須進(jìn)行抽樣復(fù)試，合格后方可使用；用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)或人工洛陽(yáng)鏟成孔，嚴(yán)格控制孔徑、垂直度、孔深、進(jìn)入樁端持力層的深度，深度不夠時(shí)要進(jìn)行修理；成孔后要進(jìn)行孔底夯實(shí)，夯錘重量一般不小于35kg，孔底周邊用月型重錘夯實(shí)；CFG料拌合用攪拌機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行(或在攪拌站進(jìn)行)，按照配合比申請(qǐng)單試驗(yàn)確定的配比進(jìn)行試配，試配合格后，方可正式開盤；在坑里施工時(shí)可用導(dǎo)管送至坑底，用手推車送至孔口；每根樁澆注前復(fù)查孔底是否干凈，確認(rèn)干凈后即可安放孔口漏斗，澆注CFG料時(shí)自孔口漏斗倒入，如孔深超過2米須用導(dǎo)管或串筒，邊澆注邊用振搗棒進(jìn)行振搗，保證樁體密實(shí)，不可出現(xiàn)“馬蜂窩”式的樁；澆注至孔口時(shí)控制樁頂標(biāo)高，留保護(hù)樁長(zhǎng)20-30cm；做好施工原始記錄，成樁后再按施工記錄進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，避免漏樁；鑿掉保護(hù)樁長(zhǎng)，鋪設(shè)10-30cm厚中粗砂或級(jí)配砂石褥墊層。
CFG短樁復(fù)合地基與現(xiàn)在廣為應(yīng)用的CFG長(zhǎng)樁復(fù)合地基相比，有以下九點(diǎn)明顯的不同1、設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想“長(zhǎng)樁”為“疏樁理論”即疏而長(zhǎng)，很好的利用樁間土承受上部垂直荷載；“短樁”為“密樁理論”即密而短，用較大量的面積置換率，使樁承擔(dān)較多的上部垂直荷載，樁土共同作用，達(dá)到上部荷載需要的承載力。
2、樁長(zhǎng)“長(zhǎng)樁”的樁長(zhǎng)多在6米以上，甚至樁長(zhǎng)有的達(dá)16米至20米；“短樁”的樁長(zhǎng)多在6米以下。
3、置換率“長(zhǎng)樁”布樁面積置換率一般不大于10％；“短樁”布樁面積置換率一般大于10％。
4、樁間距“長(zhǎng)樁”布置時(shí)樁間距一般為3-6倍樁直徑；“短樁”布置時(shí)樁間距一般為1-3倍樁直徑。
5、CFG料強(qiáng)度等級(jí)“長(zhǎng)樁”CFG料強(qiáng)度等級(jí)一般均高于C20，且多摻加泵送劑；“短樁”CFG料強(qiáng)度等級(jí)一般多用C10、C15，且不摻泵送劑。
6、保護(hù)樁長(zhǎng)的長(zhǎng)度“長(zhǎng)樁”保護(hù)樁長(zhǎng)一般為0.5-0.7m；“短樁”保護(hù)樁長(zhǎng)一般為0.2-0.3m。
7、受力作用機(jī)理“長(zhǎng)樁”多為摩擦樁或端承摩擦樁，樁端可以沒有堅(jiān)硬層；“短樁”以端承樁為主，樁端必須有堅(jiān)硬層，不能為軟弱層。
8、施工工藝“長(zhǎng)樁”多用“超流態(tài)”工藝，即用中孔長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔，用混凝土泵壓注CFG料成樁，或長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔，“短樁”多用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔或人工洛陽(yáng)鏟成孔，孔底夯實(shí)，之后澆注CFG料，并用振搗棒振搗密實(shí)成樁。
9、經(jīng)濟(jì)性“長(zhǎng)樁”單位處理面積成本較高；“短樁”相比之下成本較為低廉。同一建筑物地基處理，一般的講“短樁”比“長(zhǎng)樁”可節(jié)省費(fèi)用20-60％。例如“北苑住宅小區(qū)”一棟樓(地上25層，地下2層)地基處理費(fèi)用，“長(zhǎng)樁”報(bào)價(jià)80萬(wàn)元，而“短樁”報(bào)價(jià)僅為32萬(wàn)元，節(jié)省60％；又如“總參大屯住宅區(qū)”一棟樓(地上24層，地下2層)地基處理費(fèi)用，“長(zhǎng)樁”最低報(bào)價(jià)75萬(wàn)元，而“短樁”報(bào)價(jià)為45萬(wàn)元，節(jié)省40％。
本發(fā)明的新型CFG短樁復(fù)合地基科學(xué)合理，具有施工質(zhì)量好、既能滿足設(shè)計(jì)承載力的要求，也能滿足最終沉降量的要求等特點(diǎn)，特別是此種地基成本低，與往常用的“長(zhǎng)樁復(fù)合地基”方案相比，能節(jié)省20-60％的費(fèi)用。
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明實(shí)施例1某住宅小區(qū)住宅樓地基處理，住宅樓均為地上25層，地下2層，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深為-8m，地層情況自上而下為1層為人工填土，粘質(zhì)粉土素填土，厚度為2.7m；2層為粘質(zhì)粉土；3層為重粉質(zhì)粘土，粉質(zhì)粘土；4層為粉質(zhì)粘土，粘質(zhì)粉土；5層為粉細(xì)砂，中粗砂51層局部分布；6層為粘質(zhì)粉土。
水位埋深在3米左右，為滿足土方開挖及做CFG樁的要求，將水位降至5層頂板1米以下。
按地震烈度8度設(shè)計(jì)，設(shè)場(chǎng)區(qū)地基土無(wú)液化可能性。
綜合以上條件，經(jīng)多種方案比較，選用了安全、經(jīng)濟(jì)、合理的小間距，小樁徑、低標(biāo)號(hào)的CFG短樁復(fù)合地基方案，樁徑400mm，樁間距900mm,4層天然地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=180kpa，CFG強(qiáng)度等級(jí)為C10，樁長(zhǎng)進(jìn)入砂層0.5m，樁長(zhǎng)2.5-3.6m。處理后復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值不小于350kpa，經(jīng)深度修正后復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)值不小于420kpa，單樁承載力設(shè)計(jì)為141.8KN。
最終沉降量采用不同規(guī)范(規(guī)程)進(jìn)行計(jì)算分別為83.27mm和124.91mm，均滿足規(guī)范要求；褥墊層厚20cm，采用級(jí)配砂石。
經(jīng)過27天完成兩棟樓的CFG短樁復(fù)合地基施工，之后由中國(guó)地質(zhì)勘察技術(shù)院北京勘察技術(shù)工程公司，對(duì)兩棟樓的復(fù)合地基進(jìn)行了檢測(cè)，兩棟樓共檢測(cè)單樁復(fù)合地基2組，單樁載荷試驗(yàn)6組，低應(yīng)變動(dòng)測(cè)212根樁，合格率100％，滿足設(shè)計(jì)要求。
沉降觀測(cè)結(jié)果為，4-01樓25層結(jié)構(gòu)封頂后，累計(jì)沉降量最大(3#點(diǎn))22.6mm，最小(11#點(diǎn))18.5mm,13個(gè)觀測(cè)點(diǎn)平均19.2mm；4-02樓25層結(jié)構(gòu)封頂，累計(jì)沉降量最大(1#點(diǎn))30.4mm，最小(7#點(diǎn))19.0mm,12個(gè)觀測(cè)點(diǎn)平均25.22mm。
實(shí)施例2某住宅樓地基處理，住宅樓均為地上24層，地下2層，框剪全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，箱形基礎(chǔ)，基底埋深-8.81m，設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)值達(dá)450kpa，最終沉降量不大于8cm。
地層情況自上而下為1層為人工堆積層粉質(zhì)粘土填土1層及房渣土11層，厚度1.4-3.2m。
2層為新近沉積層粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土2層。
3層為第四紀(jì)沉積層粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土3層。
4層為粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土，中高壓縮性，層間分布有中-中低壓縮性的砂質(zhì)粉土，粘質(zhì)粉土41層和中高壓縮性的粘土，重粉質(zhì)粘土42層。
5層為細(xì)中砂，該層頂部分布有細(xì)粉砂51層，均為低壓縮性，砂層總厚度為3.4-3.9m。
地下水位第一層靜止水位5.00-5.80m為臺(tái)地潛水，擬建場(chǎng)區(qū)地震基本烈度為8°，在北京地區(qū)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)僅考慮近震影響，該場(chǎng)區(qū)地基土無(wú)液化的可能性。主要處理層4層及41,42層天然地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=150kpa，顯然不能滿足設(shè)計(jì)要求，因此必須進(jìn)行處理。
經(jīng)過多種方案比較，選擇了小間距、小樁徑、低標(biāo)號(hào)的CFG短樁復(fù)合地基方案，樁徑Φ450mm，樁間距900mm,CFG強(qiáng)度等級(jí)為C15，樁長(zhǎng)以進(jìn)入51層0.5m為準(zhǔn)，樁長(zhǎng)為2.6-3.5m。單樁承載力設(shè)計(jì)為181KN，復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)不小于350kpa。最終沉降量分別按不同的規(guī)范(規(guī)程)進(jìn)行計(jì)算，一種算法計(jì)算結(jié)果77.9mm，滿足設(shè)計(jì)8cm的要求；另一種計(jì)算方法經(jīng)合理折減后亦可滿足設(shè)計(jì)8cm的要求；褥墊層厚度20cm，采用中粗砂。
經(jīng)過30天凈工期完成兩棟樓CFG短樁復(fù)合地基施工，之后由北京市勘察設(shè)計(jì)院測(cè)試所對(duì)兩棟住宅樓共進(jìn)行了6組單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)及低應(yīng)變動(dòng)測(cè)370根單樁。復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為410kpa，經(jīng)深度修正后，滿足設(shè)計(jì)值450kpa要求。低應(yīng)變動(dòng)測(cè)結(jié)果顯示，無(wú)論樁體程度還是樁的完整性均滿足設(shè)計(jì)要求，工程質(zhì)量合格率100％,CFG樁施工質(zhì)量綜合評(píng)定為優(yōu)良。
權(quán)利要求
1.一種新型短樁復(fù)合地基，其特征是樁長(zhǎng)為1.2-5.0m；樁間距為1-3倍樁直徑，保護(hù)樁長(zhǎng)為0.2-0.3m,CFG料強(qiáng)度等級(jí)為C10或C15，且不摻泵送劑，布樁面積置換率為10-30％，樁端設(shè)有堅(jiān)硬層。
2.一種如權(quán)利要求1所述的新型短樁復(fù)合地基的施工工藝，其特征是先放線定樁位，將CFG料攪拌均勻的同時(shí)成孔，并將孔底夯實(shí)，然后將合格的CFG料澆注、振搗成樁，并控制樁頂標(biāo)高，再進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，然后鑿掉保護(hù)樁長(zhǎng)，鋪設(shè)10-30cm厚中粗砂或級(jí)配砂石褥墊層。
全文摘要
本發(fā)明為一種新型短樁復(fù)合地基及其施工工藝。本發(fā)明的新型短樁復(fù)合地基的樁長(zhǎng)為1.2—5.0m;樁間距為1—3倍樁直徑,保護(hù)樁長(zhǎng)為0.2—0.3m,CFG料強(qiáng)度等級(jí)為c
文檔編號(hào)E04B1/16GK1224786SQ98125248
公開日1999年8月4日 申請(qǐng)日期1998年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月17日
發(fā)明者何世鳴 申請(qǐng)人:何世鳴