CFG桩复合地基设计计算
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水泥粉煤灰碎石桩法《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2002)
fspk——复合地基承载力特征值(kPa)Ra——单桩竖向承载力特征值(kN)
Ap——桩的截面积(m2)【桩径宜取350~600mm】
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,
天然承载力较高取大值
fsk——处理后的桩间承载力特征值,宜按当地经验取值,如无经验时,可取
天然承载力特征值。
m——面积置换率
d——桩身平均直径(m)
de——一根桩分担的处理面积的等效圆直径(m);s——桩间距(m)
up——桩的周长(m)
n——桩长范围内所划分的土层数;
qsi、qp——桩周第i层土的侧阻力、桩端端阻力特征值(kPa),可按现行国家标准
《建筑地基基础设计规范》(GB5007)有关规定确定
li——第i层土的厚度。
CFG桩复合地基1、定义:水泥粉煤灰碎石桩复合地基是由水泥、粉煤灰、碎石、砂加水拌合形成的高粘结强度桩。
(简称CFG桩),通过在基底和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层以保护层以保证桩、土共同承担荷载,使桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。
2、CFG桩复合地基技术指标CFG桩在工程中常用的施工工艺包括长螺旋钻孔灌注桩、管内泵压混合料成桩、振动沉管灌注桩。
根据现场情况,本项目采用长螺旋灌注桩。
施工现场CFG桩复合地基主要技术指标:桩径:400mm 桩间距:1200mm(电梯间)剩余主楼1500mm 桩长:16.5m 级配沙石粒径:10-30mm 厚度:300mm压实系数:0.95 单桩承载力:740KN/M3复合地基承载力:445Kpa3、适用范围:适用于处理粘性土、粉土、沙土和自重固结的素填土等地基,对淤泥质土应根据当地强制性标准或通过现场试验确定其适用性。
就地基而言,既可用于条基、独基、筏基,采取适当的技术处理措施后亦可用于刚度较软弱的基础及柔性基础。
4、设计计算:○1桩体强度:桩体试块抗压强度平均值应满足:ƒcu≥3R a/A P式中ƒcu—桩体混合料试块(边长150立方体)标准养护28d抗压强度平均值R a—单桩竖向承载力特征值(KN)A p—桩的截面积(m2)○2CFG桩复合地基承载力特征值:ƒspk=mR a/A p+β(1-m)ƒsk式中ƒspk—复合地基承载力特征值(Kpa)m—面积置换率A P—桩的截面积(m2)β—桩间土承载力折减系数ƒsk—处理后桩间土承载力特征值(Kpa)R a—单桩竖向承载力特征值(KN)○3CFG桩单桩竖向承载力特征值:单桩竖向承载力特征值R a的取值,当采取单桩荷载试验时,应将单桩极限承载力除以安全系数2;当无单桩荷载试验资料时,可按下式估算:R a=u p∑n i=1q si l i+q p A p式中u p—桩的周长(m);n—桩长范围的土层;q si、q p—桩周第i层土的侧阻力、桩端端阻力特征值(Kpa);l i—第i层土的厚度(m);A P—桩的截面积(m2)○4变形计算复合土层的分层与天然地基相同,各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的ξ倍,ξ值可按下式确定:ξ=ƒspk/ƒak式中ƒspk—复合地基承载力标准值(Kpa)ƒak—基础底面下天然地基承载力特征值(Kpa)复合地基的变形计算经验系数应根据地区沉降观测统计确定:地方性变形计算系数ΨsE—S为变形计算深度范围内压缩模量的当量值,应按下式计算:E—S=ΣA i/Σ(A i/E si)式中A i—第i层土附加应力系数沿土层深度的积分值;E si—基础底面下第i层土的压缩模量值(Mpa),桩长范围内的复合土层按复合土层的压缩模量取值5、工程实例:河南文化产业大厦位于郑州市东风路与商鼎路交叉口,该工程总建筑面积约15万M2,裙楼为框架剪力墙结构,主楼为核心筒剪力墙结构。
CFG桩复合地基工程特性分析及承载力计算摘要:CFG桩复合地基加固高等级公路软基就是一种新引入的软基处理方法,具有施工周期短、工后沉降小、无噪音、无振动、不排污、节约钢材等特点而得到广泛的应用。
但是由于自身的复杂性和多样性,致使群桩相互作用机理及其承载力的计算一直没有得到令人满意的研究成果。
文章对CFG桩各个组成部分进行了详细的分析,介绍了复合地基各个参数的合理取值范围,在此基础上结合相关试验进行了承载力计算公式的推演。
关键词:水泥粉煤灰碎石桩、复合地基、软基处理、工程特性、计算参数、承载力计算0 引言CFG桩即为水泥、粉煤灰、碎石等混合料加水拌合在土中灌注形成的竖向增强体。
碎石桩复合地基,处理后承载力提高系数一般在1.2~1.6之间。
而在同样的地质条件下,CFG桩复合地基的承载力提高系数可以高达2倍以上。
CFG桩具有刚性桩特点,可全桩长发挥侧阻力,桩落在好的土层上还具有明显的端承作用。
这样就可以通过增加桩长或改变桩端持力层的方式,使桩进入较坚硬的土层来提高复合地基整体的承载力,以满足不同的设计要求。
同其他刚性桩一样,CFG桩体的刚度及变形量远大于桩间土。
在通常情况下,在桩顶和基底间设置褥垫层有效调节了桩与桩间土在荷载作用下的变形,从而确保了桩与桩间土的共同工作,这充分显示出CFG桩复合地基的柔性桩特征。
CFG桩的沉降远小于桩间土的沉降,桩体上部形成负摩擦区,致使CFG桩的实际受力与基桩有着很大的区别,其计算方法和取值也就区别于传统的基桩。
1 CFG桩复合地基结构分析1.1 褥垫层褥垫层技术是复合地基的核心技术,CFG桩只有通过褥垫层才能够构成桩土复合地基。
褥垫层厚度如果过小,桩顶时将产生非常明显的应力集中,桩间土的承载作用无法得到充分的发挥。
图1 褥垫层结构褥垫层厚度如果过大,桩土的应力比值会接近1,这样桩基就失去了在CFG复合地基中存在的意义。
所以,褥垫层厚度一般设计为10~30cm,特殊情况为50cm。
CFG复合地基计算(G1)一、基本资料CFG复合地基承载力特征值f spk= 480kPa二、计算参数桩径d=0.40m桩身面积A p=πd²/4=3.14×0.42/4=0.1256m2桩身周长u=πd=3.14×0.4=1.26m桩中心距(正三角形布置) s=1.50m桩分担的处理地基面积的等效系数n1=1.05桩分担处理地基面积的等效圆直径d e=n1×s=1.05×1.5=1.575面积置换率计m=d²/d e² =0.42/1.5752=0.0645单桩承载力发挥系数λ=0.85桩间土承载力发挥系数β=0.90桩间土天然地基承载力特征值f sk=180kpa三、CFG复合地基下土层承载力验算天然地基承载力特征值f ak=180KPa,考虑深宽修正后,其承载力fa的计算:f a=f ak+ηb×γ×(b-3)+ηd×γm×(d-0.5);γ=9kN/m3γm=9.0kN/m3ηb=0.3 ηd=1.5基础埋深d取3m(考虑地下室);基础宽度取6mf a=180+0.3×9×(6-3)+1.5×9×(3-0.5)=221.85kPafa=221.85kPa<fspk=500kPa,天然地基承载力不满足设计要求,需要CFG复合地基处理。
四、CFG单桩承载力特征值1. 按复合地基目标承载力特征值推算的CFG单桩承载力特征值因f spk=λ×m×R a/A p+β×(1-m) ×f sk,故CFG单桩承载力特征值R a=(f spk-β×(1-m)f sk) ×A p/(λ×m)R a= (480-0.9×(1-0.0645)×180) ×0.1256 /(0.85×0.0645)=752.45kNCFG单桩承载力特征值实取755kN。
CFG桩复合地基承载特征及沉降计算方法研究摘要:CFG桩复合地基是一种新型地基处理技术,其能够提高土壤的承载能力和抗沉降性能。
本文通过对CFG桩复合地基的承载特征及沉降计算方法进行研究,为工程实践提供参考。
关键词:CFG桩;复合地基;承载特征;沉降计算方法1. 引言地基是承载工程荷载并将其传递到地下土体中的重要组成部分。
然而,由于土壤的不均匀性和不稳定性,地基常常会发生沉降和不均匀沉降现象,从而对工程的安全性和稳定性产生影响。
因此,研究地基的承载特征和沉降计算方法具有重要意义。
2. CFG桩复合地基的承载特征CFG桩复合地基是指在原有土体中加入具有一定强度和刚度的混凝土桩,通过桩与土体之间的相互作用来提高土壤的承载能力和抗沉降性能。
CFG桩复合地基具有以下特征:(1)提高土壤的强度和刚度,使其能够更好地承受荷载;(2)改善土壤的排水性能,减少水分对土体的影响;(3)增加土壤的抗沉降能力,降低地基沉降的风险。
3. CFG桩复合地基的沉降计算方法CFG桩复合地基的沉降计算是评估其抗沉降性能的重要手段。
常用的沉降计算方法包括经验公式法、试验法和数值模拟法。
其中,数值模拟法是一种较为准确的计算方法,可以考虑复杂的荷载情况和土体变形特征。
数值模拟法的基本步骤如下:(1)建立CFG桩复合地基的数值模型,包括桩和土体的几何形状、材料参数和边界条件等;(2)选择适当的本构模型和加载路径,描述土体的力学性质和变形特征;(3)进行数值计算,得到地基的应力分布和变形情况;(4)根据计算结果,评估地基的沉降情况和安全性能。
4. 结论CFG桩复合地基是一种有效的地基处理技术,能够提高土壤的承载能力和抗沉降性能。
沉降计算是评估其抗沉降性能的关键环节,数值模拟法是一种较为准确的计算方法。
在工程实践中,应综合考虑地基的承载特征和沉降计算方法,合理设计和施工CFG桩复合地基,以确保工程的安全和稳定。
XXX6#住宅楼CFG桩复合地基处理技术设计及施工方案1、工程概况XXX6号住宅楼位于XXX市平谷区兴谷开发区1号区,平谷区第八小学北侧:建筑物为6层混合结构住宅楼2幢,高约17。
55m,无地下室,基础埋深约—1.50m左右。
设计要求复合地基处理后修正前地基承载力特征值不小于180Kpa,整体建筑平均沉降量不大于30mm,局部倾斜小于0.0022、工程地质及水文地质条件2.1、场区工程地质条件根据XXX慧岩工程勘察有限公司提供的《XXX5号、6号住宅楼岩土工程勘察报告》(工程编号2009-15),勘探深度范围内的土层划分为人工堆积层、新近沉积层和一般第四纪沉积层三大类,并按地层岩性和物理力学性质指标,进一步划分为8个大层,各土层的基本特征见勘察报告。
2。
2、场区水文地质条件根据勘察资料,该场区测得一层地下水。
第一层地下水类型为上层滞水,初见水位埋深约为2.70m,标高27.37m~28。
01m.该区历年最高水位接近自然地表(1959年),近3~5年最高地下水位标高为地表下1。
0m。
该场区地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性。
3、CFG桩方案设计3.1、方案选择由岩土工程勘察报告可知,基础底板所处的土层天然地基承载力及变形量均不能满足上部结构的要求,须采取有效的措施进行加固处理。
综合上述工程地质、水文地质条件,并结合勘察报告建议及设计要求,采用CFG桩复合地基处理方案。
该方案具有施工速度快、成本低、质量易保证等特点。
3.2、设计依据1. XXX慧岩工程勘察有限公司提供的《XXX5号、6号住宅楼岩土工程勘察报告》(工程编号2009-15)(电子版);2。
设计单位提供的复合地基设计相关参数(2010年5月);3.《岩土工程勘察规范》GB50021—2001(2009年版);4。
《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2002);5。
《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002);6。
一、CFG桩(正方形布置)A. 截面参数计算面积置换率m=d 2/(1.13s)2=桩径d=mm桩的间距s =d=mm面积置换率m=πd 2/(4s 2)=桩间土承载力折减系数β=处理后桩间土承载力特征值fsk=Kpa 桩的端阻力特征值qp=第1层土的深度l 1=m 桩周第1层土的侧阻力特征值q s 1=Kpa 第2层土的深度l 2=m 桩周第2层土的侧阻力特征值q s 2=Kpa 第3层土的深度l 3=m 桩周第3层土的侧阻力特征值q s 3=Kpa 第4层土的深度l 4=m 桩周第4层土的侧阻力特征值q s 4=Kpa 第5层土的深度l 5=m 桩周第5层土的侧阻力特征值q s 5=Kpa 第6层土的深度l 6=m 桩周第6层土的侧阻力特征值q s 6=Kpa 第7层土的深度l 7=m 桩周第7层土的侧阻力特征值q s 7=Kpa 第8层土的深度l 8=m桩周第8层土的侧阻力特征值q s 8=Kpa桩的截面积Ap=πd 2/4=m 2桩的周长u p=πd=m单桩竖向承载力特征值R a =u p∑q si ·l i +q p·Ap=Kpa复合地基承载力特征值fspk=m·Ra/Ap+β(1-m)·fsk=Kpa总桩长l =m1. 桩混凝土:混凝土强度等级采用 C fc u,砼 =MPafcu=f cu,砼=MPafc =MPa单桩竖向承载力特征值R a =Ap·fcu/3=Kpa ≥Kpa∴可以复合地基承载力特征值fspk=m·Ra/Ap+β(1-m)·fsk=Kpa求CFG桩桩数:需处理的基础底面积A=m 2C FG桩桩数n=m·A/Ap=根C FG桩的总体积V=n·Ap·∑l i=m 315.07.935001.2566368FALSE382.771571628.318150.125663688.617561412.58.680564000.95002.82003.1700382.77215.030540.38385单桩承载力发挥系数:30.87.212001200026桩身强度验算工作条件系数φc=Q =Ap·fc·φc=KN542.8670.6d 2/(1.13s)2==%πd 2/(4s 2)==%Kpa8.7028.7277000.087020.08727。
CFG桩复合地基承载力浅析1 复合地基技术概述及计算公式1.1 復合地基技术的概述复合地基技术起源于19世纪,当时的主要目的是为了在松散的沙土上打地基。
但是在之后很长时间内都没有适合计算该技术承载力的方法,加上缺少比较先进的工艺和设备,所以其发展非常缓慢。
二战之后,由于相关领域技术的发展,该技术也进入了快速发展期。
现在人们通常把在天然地基上进行人为加固的用来提升地基承载力的加固体都认为是复合地基。
CFG桩通常应用水泥进行浇筑,桩体的柔性和刚性都非常良好,在实际工作中的应用极为广泛。
但是由于当前CFG桩复合地基的计算远远落后于实践,在一定程度上影响了其发展。
1.2 CFG桩复合地基承载力计算公式分析复合地基承载力的计算不能够由天然地基承载能力与复合桩承载能力直接叠加得到,而是必须综合考虑相关的因素,比如:(1)桩之间的岩土是否由于工程的进展而导致土层变形或者减少;(2)施工时是否会对桩之间的岩土承载力产生影响,如果有影响是降低还是升高;(3)CFG复合地基中桩的承载力比自由单桩高很多;(4)桩之间岩土的承载能力都与形变有关系,变形比较小时桩与土层的承载能力都无法充分发挥;(5)桩和土层的承载力的发挥和褥垫层薄厚有关系。
综合上述各种因素,并结合实际经验,可以用以下公式来验证CFG桩复合地基的承载力:%e5%9b%be%e5%83%8f1662171.PNG式中:fspk代表修正之后复合地基的承载能力值;m代表面积置换率;Ra 代表单桩承载力值;β代表天然地基承载能力值。
2 CFG桩复合地基承载力的计算方法2.1 复合地基深度修正问题2.1.1 地基承载力深度修正的要素。
(1)超载的压重作用体现了CFG桩复合地基承载力的深度修正。
在实际的操作中,施工人员通过用土填埋和将其他的重量转换为土重来实现对于地基承载力的深度修正,这些方法都能够对抗土体的向上运动;(2)地基承载力的计算公式对于超载的连续性具有一定的要求,超载的作用力必须分布在滑动体的表面。
CFG桩复合地基设计计算
1 设计计算公式
根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)设计计算公式:
(1) 单桩竖向承载力特征值公式:
n
Ra=Up∑qsili+αpqpAp
i=1
Up桩周长,为1.413m。
n桩长范围内所划分的土层数
qsi、qp桩周第i层土的侧阻力、桩端阻力特征值(Kpa) li 第i层土厚度
(2) 复合地基承载力计算公式:
fspk=λmRa/AP+β(1-m)fsk
fspk复合地基承载力特征值1#、2#、3#、5#、15#、16#、17#、18#fspk≥500Kpa,31#、32#楼fspk≥580Kpa。
Ap桩截面面积,为0.159;
fsk处理后的桩间土承载力特征值1#、3#、5#、15#、16#、17#、18#、31#、32#楼基底天然土层为细纱、砾砂、含粘性卵石、圆砾层,取加固后桩间土180Kpa;2#楼基底天然土层为砾砂、圆砾层,取加固后桩间土200kpa。
Ra单桩竖向承载力特征值;
m面积置换率
β桩间土承载力发挥系数,取1.0。
λ单桩承载力发挥系数,取0.9。
2 布桩及复合地基承载力估算
CFG桩按三角形及正方形在基础内均匀布置, 且桩体按照夯扩成孔,桩端持力层为稍密卵石层,且进入持力层不小于
0.5m。
1 以ZK3为例计算:单桩承载力特征值,桩长7.5m:
1#、3#、5#、15#、16#、17#、18#楼
Ra=( Up∑qsili+qpAp)
Ra=1.413*(1.1*35+4.4*50+2*65)+0.159*1500=787.45KN 综合经验取值,设计时取Ra=780KN
根据复合地基承载力特征值计算置换率:
fspk=λmRa/Ap+β(1-m)fsk
m=(fspk-βfsk)/(λRa/Ap-βfsk)
m=(500-1.0×180)/
(0.9×780/0.159-1.0×180)
=0.076
则实际布桩后m=0.081 (三角形)S=1.5m。
根据复合地基置换率估算承载力特征值:
fspk=λmRa/Ap+β(1-m)fsk
=0.9×0.081×780/0.159+1.0×
(1-0.081)×180
=523.04Kpa>500Kpa
5.2.2 以ZK171为例计算单桩承载力特征值,桩长
7.5m ,31、32#楼
Ra=( Up∑qsili+qpAp)
Ra=1.413*(1.6*35+3.6*50+2.3*65)
+1500*0.159=783.21KN
综合经验取值,设计时取Ra=780KN
根据复合地基承载力特征值计算置换率:
fspk=λmRa/Ap+β(1-m)fsk
m=(fspk-βfsk)/(λRa/Ap-βfsk)
m=(580-1.0×180)/
(0.9×780/0.159-1.0×180)
=0.095
则实际布桩后m=0.1 (三角形)S=1.35m。
根据复合地基置换率估算承载力特征值:
fspk=λmRa/Ap+β(1-m)fsk
=0.9×0.1×780/0.159+1.0×
(1-0.1)×180
=603.51Kpa>580Kpa
经验算,处理后复合地基承载力都能满足建筑地基承载力设计要求。
3 以ZK53为例计算单桩承载力特征值桩长7.5m,2#楼。
Ra=( Up∑qsili+qpAp)
1.413*(6.8*50+0.7*65)+0.159*1500=783.21KN
综合经验取值,设计时取Ra=780KN
根据复合地基承载力特征值计算置换率:
fspk=λmRa/Ap+β(1-m)fsk
m=(fspk-βfsk)/(λRa/Ap-βfsk)
m=(500-1.0×200)/
(0.9×780/0.159-1.0×200)
=0.072
则实际布桩后m=0.075 (正方形)S=1.45m。
根据复合地基置换率估算承载力特征值:
fspk=λmRa/Ap+β(1-m)fsk
=0.9×0.075×780/0.159+1.0×
(1-0.075)×200
=516.13Kpa>500Kpa。
经验算,处理后复合地基承载力都能满足建筑地基承载力设计要求。
3 压缩模量计算:
桩复合地基复合土层的压缩模量ESP等于该层天然地基压缩模量的ξ倍(ξ=fspk /fsk),即ESP=ξES(依据地勘资料,最上部综合取值,则压缩模量Es取值为12.0,2#楼取13.0)。
31#、32楼:ξ=fspk /fsk=580/180=3.22
ESP=ξES=3.22×12=38.64Mpa>35Mpa
1、3,5#、15--18#楼:ξ=fspk /fsk=500/180=2.78
ESP=ξES=2.78×12=33.36Mpa>30Mpa
2#楼:ξ=fspk /fsk=500/200=2.5
ESP=ξES=2.5×13=32.5Mpa>30Mpa
综上计算,压缩模量满足设计要求(注:以检测报告为准)。
4 桩体强度
桩体试块抗压强度平均值应满足下式要求:
fcu≥4λRa/Ap=4*0.9*780/0.159=17.66Mpa。
故桩体用C20砼即可满足要求。