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1、CFG与管桩对比分析兰锡良2013年1月18日基础形式n（一）基础的大体分类：建筑物分上部结构和下 部机构（基础），基础又分为浅基础和深基础。n1.一般埋深小于5m的为浅基础，大于5m的为深 基础。n2.也可以按造价施工方法划分，用普通基坑开挖 和敞坑排水方法修建的基础为浅基础（如：砖混 结构墙基础，高层建筑箱形基础）。用特殊施工 方法将基础埋植于深层地基中的基础称为深基础 （如：桩基础、沉井、地下连续墙等）。常见浅基础的类型n1.独立基础n概念：是整个或局部结构物下的无筋或配筋的单个基础。n特点：方形，上下分几级，结构简单，造价低，可以根据 上部荷载的需要进行尺寸大小的调整。n适用范围：常用
2、于荷载低的轻钢厂房、水塔、多层住宅、 机器设备基础等，应用十分普遍。n2.条形基础n概念：是指基础长度远远大于基础宽度的一种基础形式。n特点：条形，结构简单，造价低，也可根据上部荷载调整 基础宽度。n适用范围：多应用于断层建筑，沿着墙下分布，地基土质 好的情况下最为适用。常见浅基础的类型n3.筏板基础n概念：用钢筋混凝土做成连续整片基础，俗称“满堂红”。n特点：基础面积大，整体沉降均匀，节省构造板，造价高 。可根据荷载调整厚度，荷载大时配合着桩基础使用组成 桩筏基础。n适用范围：地基不好的多层建筑、带有地下室的多层、高 层建筑。n4.箱型基础n概念：由钢筋混凝土底板、顶板和足够数量的纵横交错的
3、 内外墙组成的空间结构。n特点：刚度大、沉降均匀，混凝土用量大易出现裂缝，造 价高，箱型空间可作为人防，停车场等，目前采用的较少 。n适用范围：高层建筑、大型设备基础、地下车站。建筑结构形式n砖混结构n框架结构n剪力墙结构n框剪结构复合地基n复合地基是在天然地基中设置一定比例的增强体 ，并由原土和增强体共同承担由基础传的建筑物 荷载，这样一种人工地基称为复合地基。增强体 是由强度和模量比原土高的材料组成，习惯上将 增强体称为桩。根据材料的不同，纵向增强体可 分为碎石桩、水泥土桩、 CFG 桩等。根据桩体 的强度和模量大小，可分为散体复合地基（如振 冲碎石桩复合地基），低粘结强度桩复合地基（ 如
4、石灰桩、灰土桩），中等粘结强度桩复合地基 ( 如夯实水泥土桩复合地基 ) ，高粘结强度桩复 合地基 ( 如 CFG 桩 ) 。 CFG定义n水泥粉煤灰碎石桩法（简称 CFG 桩），是 由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合 料加水拌和形成高粘结强度桩，并由桩、 桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基 处理方法。特点nCFG 桩复合地基一般适用于处理粘性土、粉土、 砂土、人工填土和淤泥质土地基；既可用于挤密 效果好的土，又可用于挤密效果差的土。当 CFG 桩用于挤密效果好的土时，承载力的提高既有挤 密作用又有置换作用；当 CFG 桩用于挤密效果 差的土时承载力的提高只与置换作用有关。与其 他复合地基
5、的桩型相比， CFG 桩由于桩体材料 较轻，置换作用特别明显。就基础形式而言， CFG 桩复合地基既适用于条形基础（有地梁）、 独立基础，又适用于筏基、箱型基础。 特点nCFG 桩复合地基处理技术，具有施工速度 快、工期短、质量容易控制及工程造价低 廉等特点 nCFG桩复合地基80年代多用于多层建筑处 理，目前大量用于高层和超高层建筑地基 的加固。桩身强度等级多在C15-C25之间 。CFG桩复合地基由CFG桩、桩间土和褥垫层一起形 成复合地基。需要指出的是，褥垫层是复合地基的 重要组成部分，是高粘结强度桩形成复合地基的必 要条件。图2 CFG复合地基处理示意图施工方法nCFG 桩复合地基技术
6、采用的有：长螺旋钻 孔灌注成桩，长螺旋钻孔、管内泵压混合 料灌注成柱，振动沉管灌注成桩等 CFG桩复合地基施工 流程图施工n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。n 单桩施工工艺流程： 钻机就位钻孔终 空至设计深度压灌混凝土提钻并压灌 砼至孔口。 施工工艺n1、放线：施工前根据放出的外墙轴线或外 墙皮线，四周交点用钢钎打人地下，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。n2、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O.
7、1m，确保 桩端进入持力层深度大于200mm：垂直度 偏差小于1。施工工艺n3、砼灌注：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砼 并保持连续灌注。灌注砼至桩顶时，应适当超过桩 顶设计标高70cm左右(至槽面上3 0cm左右)，以 保证桩顶标高和桩顶砼质量均符合设计要求：灌注 砼之前，应检查管路是否顺畅稳固；每班第1根桩 灌注前，应用水泥砂浆湿润管路。压灌砼时一次提 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砼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(2小时内)，严禁 长时问搁置；保证桩身混凝土至少24小时养护， 避免
8、扰动； 施工过程中应认真填写施工记录，每 台班或每日留取试块12组。 桩长ncfg桩不宜处理过深的软土地基。 。 首先，单桩承载力不会有较大的提高。 其次，桩体的强度将非常难控制。当桩很长的时 候，桩的端部的凝固会非常的缓慢，主要可能因 为氧气的含量太少。象cfg、水泥搅拌桩这样的后 凝桩会很容易出现这种问题。而且，由于软土层 的厚度过厚，对于后期的沉降也非常难以控制。 所以，在一般的后凝桩只用来处理中薄层软土。 首先CFG是不配钢筋的，其抗侧向力的能力较小 ，也就是说当长度较长时，其稳定性较低； 且CFG一般比较细，如果按照桩的合理长径比（ 含钢筋）在5060左右，如果直径500的 理论上只
9、能做到25左右。CFG完工验收图 检测n检验应在桩身强度满足试验荷载条件时， 并宜在施工结束28d（24周）后进行。 试验数量宜为总桩数的0.5%1%，且每 个单体工程的试验数量不应少于3点。n10%低应变动力检测，桩身完整性n建筑地基处理技术规范JGJ 79-2002必要参数n面积置换率mn桩间距n地基承载力特征值 fspk n总荷载n桩间天然土承载力特征值fsk(Kpa)n单桩承载力特征值 Ra n桩间土承载力折减系数(0.70.95)置换率n建筑地基处理规范JGJ79-2002 复合 地基中，一根桩和它所承担的桩间土体为 一个复合单元。在这一复合体单元中，桩 的断面面积和复合土体单元面积
10、之比，成 为面积置换率。置换率n置换率m=(fspk-*fsk)/(Ra/Ap-*fsk) 式中： fspk；复合地基承载力特征值(Kpa)； ：桩间土承载力折减系数; fsk:桩间天然土承载 力特征值(Kpa); Ra:单桩承载力(Kpa); Ap:桩 截面面积(m2). n简单通俗的说一下，一个桩与它所从属所控制的 面积之比就是置换率。 如一个桩的面积是S，它 按AXB的规律来布置，则在AXB面积中，就有一 个桩，或称一个桩它所控制的面积就是AXB。置 换率=s/(AXB ）桩间距n桩间距为35Dn采用正方形布桩nS=Ap/m nAp -桩的面积（m2）；nm-置换率。n如果满堂布桩，采用
11、正三角形为宜，柱基或条基采用正方 形、矩形或等腰三角形为宜。计算时可以根据面积置换率 m来求桩间距。m=d2/de2，其中d为桩身平均直径；de 为一根桩分担的等效圆直径，对于正三角形布桩而言， de=1.05s，其中s为桩间距。通过以上计算即可求得桩 间距。（d2、de2均为平方值） 公式之间关系nm=(fspk-*fsk)/(Ra/Ap-*fsk)nm= Ap/S面积nAp=3.14rrnS=各图形面积地基承载力特征值地基承载力计算公式的明: fspk=mRa/Ap+(1-m)fsk n复合地基承载力特征值 fspk n单桩承载力特征值 Ra n面积置换率 m 桩截面面积(m2) n桩间天
12、然土承载力特征值fsk(Kpa)n根据地勘报告可以估算：建筑物总荷载占地面积n总荷载：层数占地面积系数（1.41.7） 1.3（国标规定保险系数为1.3 ）地基承载力特征值n假设每栋楼按长36米，宽12米计算，那么 每层占地面积为 432。一共16层(含一层 地下室)的总建筑面积为：n16432=6912n每平米建筑面积的承载力为15KN，其国标 规定保险系数为1.3，因此整栋楼所需要的 承载力为：n总荷载：69121.51.3=134790KNn地基承载力=134790432=312KN 单桩承载力特征值其中：Ra为单桩承载力特征值；up为桩周长qsi为桩周摩阻力特征值；li为桩长；qp桩端
13、端阻力特征值；Ap桩端截面积地层名称平均厚度 (m)极限侧摩 阻力 qsik(kpa )极限端阻力标 准值qpk(kPa)细砂层1.765粘质粉土砂质粉 土层4.560粉质粘土1层2.355细砂3层1.065细砂层3.5801000计算方法n计算如下： Ra=3.140.410(1.765+4.560 +2.355+1.065+3.580)+3.140. 20521000/2.0=614KNn取Ra=600KNn假设每栋楼按长36米，宽12米计算，那么每层占地面积为 432。一 共16层(含一层地下室)的总建筑面积为：n16432=6912n每平米建筑面积的承载力为1.5吨，其国标规定保险系数
14、为1.3，因此整 栋楼所需要的承载力为：n69121.51.3=13479吨nPHC管桩(400)*22米它的承载力为1100KN，即110吨。n13479110=122.5个桩位n根据实际情况，需要123个桩位，每个桩位长22米，共需要：n12322=2706米nPHC管桩(400)每米总包价为175元，所以整个工程下来共需要：n2706175=473550元n以上是PHC管桩(400)的一个整体价格的估算，接下来我们估算一下 CFG(400)它的整体价格。nCFG(400)*26米它的承载力为400KN，即40吨。n1347940=336.98个桩位n根据实际情况，共需要337个桩位，每个
15、桩位长26米，共需要：n73626=8762米nCFG(400)*26米它所需要混凝土的总体积（底面积高）为：n3.140.20.28762=1100mnCFG(400)混凝土的总包价为每一立方米480元， n所以整个工程下来共需要：n1100480=528000元n因此管桩基础比CFG基础每栋楼大约可以节省：n528000-473550=54450元n通过计算，我们不难发现，平均每栋楼管桩基础 比CFG基础大约可以节省的造价为5.5万元左右 。按照整个工程，管桩基础可节省的造价要在上 30万元左右。n节省率在10%-15%工期分析 桩桩型CFG (400)PHC管桩桩 (400)备备注试桩时
16、间试桩时间1天1天静载载等 待时间时间1528天7天CFG桩混凝土养生期 28天 管桩桩周土应力释放期7天静载测载测 试时间试时间2天2天CFG 桩 需用配重堆载 管桩用静力压桩机做工程桩桩施 工时间时间10天10天按单体5000米， 单台设备计 算总总工期28-41天20天节省8-21天使用管桩可以比CFG节省8-21天的工期，并节省做静载的相 关费用。 其他费用桩型CFG桩PHC管桩基础埋深大，增加挖土方，支 护，降水费用小桩 性取土桩，增加清土 费用挤土桩，没有清土 费用截桩头有费用(一般5-10元 个)无费用其他费用n通常来说，CFG桩电价在每米价格的基础 上加一块钱左右。钻机的功率：两个动力 头55+55=110千瓦 大卷扬 35千万 小卷 扬和混凝土泵 30千瓦 用大电的情况下每 米1-2度电 如果用发电机的话会比
