地基处理课程设计任务书

地基处理2013级土木工程专业地基处理课程设计任务书贵阳学院学院：城乡规划与建筑工程班级：土木工程指导老师： 小组成员： 小组成员学号：时间：2015年12月22日目录方案一4换土垫层法4一、设计说明41、设计目的42、设计依据43、设计要求44、设计原则5二、地基处理方案51、地基处理方法选择5三、施工51、施工原则52、施工要求5四、垫层设计及验算6（1）材料选用6（2）垫层厚度Z的确定7五、施工周期8六、垫层的经济分析及造价8七、质量检测8方案二10强夯置换法10强夯置换法的设计10二、地基处理方案101、地基处理方法选择102、设计依据113、设计要求114、设计原则11三、强夯置换法施工11四、强夯置换法施工参数121、锤重122、有效加固深度123、夯锤与落距的选择124、夯击次数135、夯击点间距136、夯击遍数和间歇时间137、加固范围138、置换材料139、桩体参数1410、夯击次数1411、除以上还需满足14五、设计计算141、承载力值计算142、单桩极限承载力计算153、复合地基承载力计算15六、施工周期15七、基础下打入桩及垫层的经济分析及造价16八、强夯置换法施工工艺161、施工准备162、施工流程173、质量控制17九、质量检测17置换墩长的检测18复合地基承载力的检测18方案的比较18方案一换土垫层法一、设计说明 1、设计目的 提高地基承载力结构的荷载最终都将传到地基上，结构建筑物的强度很大，而基础能够承受的强度却很小，压缩性很大。通过适当的措施，改善和提高土的承载能力。 改善剪切特性 地基的剪切破坏以及在土压力作用下的稳定性，取决于地基土的抗剪强度。因此，为了防止剪切破坏以及减轻土压力，需要采取一定措施以增加地基土的抗剪强度。 改善压缩特性主要是采用一定措施以提高地基土的压缩模量，藉以减少地基土的沉降。另外，防止侧向流动（塑性流动）产生的剪切变形，也是改善剪切特性的目的之一。 改善透水特性由于地下水的运动会引起地基出现一些问题，为此，需要采取一定措施使地基土变成不透水层或减轻其水压力。改善动力特性地震时饱和松散粉细砂（包括一部分轻亚粘土）将会产生液化。因此，需要采取一定措施防止地基土液化，并改善其振动特性以提高地基的抗震特性。2、设计依据地基处理中国建筑工业出版社 叶书麟 叶观宝 2004年基础工程北京高等教育出版社 建筑地基基础设计规范，北京 中国建筑工业出版社，20023、设计要求 根据地基处理中国建筑工业出版社 叶书麟 2003 和基础工程北京高等教育出版社 赵明华2003，对比分析可选择的地基处理方案，结合工程的要求和天然地基存在的主要问题，结合上部结构的类型、荷载的性质，并认为主要考虑复合地基处理方法与均质人工地基处理方法，最终选择换土垫层法进行地基处理。4、设计原则 考虑建筑地基处理工程存在工程量大、工期紧张、施工条件差等客观因素，因而设计原则上确保工期的情况下、在确保工程质量不受影响的情况下，力争做到好、快同步，又快又好。二、地基处理方案1、地基处理方法选择根据基础下各类土的性质，选择换土垫层法进行地基处理.三、施工1、施工原则对地基持力层中存在的软硬不均点,要根据对持力层的稳定性及建筑物安全的影响确定处理方法。当不均点范围小,埋藏很深,四周土层稳定,地基压缩没有影响时,对该不均点可不作处理。否则,应予挖除,并根据与周围土质及密实度均匀一致的原则,分层回填,夯压密实,以防地基持力层的不均匀变形对上部 建筑物造成破坏。对垫层底部的下卧层中存在软硬不均点,要根据对垫层稳定及建筑物安全的影响确定处理方法。对不均匀沉降要求不高的一般性建筑,当下卧层中不均点范围小,埋藏很深,处于地基压缩范围以外,且四周土层稳定时,对该不均点可不作处理。否则,应予挖除,并根据与周围土质及密实度均匀一致的原则,分层回填,并夯压密实,以防止下卧层的不均匀变形对垫层及上部建筑物产生危害。当垫层下卧层为软弱土层时,因其具有一定的结构强度,一旦被扰动强度大量降低,变形大量增加,将影响垫层及建筑物的安全使用。通常的做法,是在开挖基坑时预留厚约200mm厚的保护层,待做好铺填垫层的准备后,对保护层挖一段随即用换填材料铺填一段,直到完成全部垫层,以保护下卧层的结构不被破坏。在软弱下卧层顶面设置厚150300mm的砂层防止粗粒换填材料挤入下卧层时破坏其结构。在同一栋建筑物下,应尽量保持垫层厚度相同;对于厚度不同的垫层,应防止垫层厚度突变;在垫层较深部位施工时,应注意控制该部位的压实系数,以防止或减少由于地基处理厚度不同所引起的差异变形。2、施工要求垫层施工应根据不同的换填材料选择施工机械。粉质粘土、灰土宜采用平碾、振动碾 或羊足碾，中小型工程也可采用蛙式夯、柴油夯。砂石等宜用振动碾。粉煤灰宜采用平碾、 振动碾、平板振动器、蛙式夯。矿渣宜采用平板振动器或平碾，也可采用振动碾。垫层的施工方法、分层铺填厚度、每层压实遍数等宜通过试验确定。除接触下卧软 土层的垫层底部应根据施工机械设备及下卧层土质条件确定厚度外，一般情况下，垫层的分 层铺填厚度可取200300mm。为保证分层压实质量，应控制机械碾压速度。粉质粘土和灰土垫层土料的施工含水量宜控制在最优含水量opw2%的范围内，粉 煤灰垫层的施工含水量宜控制在opw4%的范围内。最优含水量可通过击实试验确定，也可 按当地经验取用。当垫层底部存在古井、古墓、洞穴、旧基础、暗塘等软硬不均的部位时，应根据建 筑对不均匀沉降的要求予以处理，并经检验合格后，方可铺填垫层。基坑开挖时应避免坑底土层受扰动，可保留约200mm厚的土层暂不挖去，待铺填 垫层前再挖至设计标高。严禁扰动垫层下的软弱土层，防止其被践踏、受冻或受水浸泡。在 碎石或卵石垫层底部宜设置150300mm厚的砂垫层或铺一层土工织物，以防止软弱土层 表面的局部破坏，同时必须防止基坑边坡坍塌土混入垫层。换填垫层施工应注意基坑排水，除采用水撼法施工砂垫层外，不得在浸水条件下施 工，必要时应采用降低地下水位的措施。垫层底面宜设在同一标高上，如深度不同，基坑底土面应挖成阶梯或斜坡搭接，并 按先深后浅的顺序进行垫层施工，搭接处应夯压密实。 粉质粘土及灰土垫层分段施工时，不得在柱基、墙角及承重窗间墙下接缝。上下两层 的缝距不得小于500mm。接缝处应夯压密实。灰土应拌合均匀并应当日铺填夯压。灰土夯 压密实后3d内不得受水浸泡。粉煤灰垫层铺填后宜当天压实，每层验收后应及时铺填上层 或封层，防止干燥后松散起尘污染，同时应禁止车辆碾压通行。 垫层竣工验收合格后，应及时进行基础施工与基坑回填。铺设土工合成材料施工，应符合以下要求： a) 下铺地基土层顶面应平整，防止土工合成材料被刺穿、顶破； b) 土工合成材料应先铺纵向后铺横向，且铺设时应把土工合成材料张拉平整、绷紧，严禁有折皱； c) 土工合成材料的连接宜采用搭接法、缝接法或胶接法，连接强度不应低于原材料抗拉12强度，端部应采用有效固定方法，防止筋材拉出； d) 应避免土工合成材料暴晒或裸露，阳光暴晒时间不应大于8小时。四、垫层设计及验算（1）材料选用宜采用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、细砂、碎石、石屑或其他工业废粒料。但宜同时掺入一定数量的碎石或卵石，其掺量应按设计规定(含石量不应大于50%)。所用砂石料，不得含有草根、垃圾等有机杂物。兼起排水固结作用时，含泥量不宜超过3%。碎石或卵石最大颗粒不宜大于50mm。故本次设计采用换土垫层法用细砂填料来置换部分粉质黏土，砂土按标准贯入试验锤击次数N查取承载力特征值=140kpa.（2）垫层厚度Z的确定假定设置换土垫层的厚度Z=1.5m，取基础的单位面积作为计算单元。则 。荷载作用下的基础底面处的平均压力 基础底面处土的自重压力- =200-67.314=132.686kpa 垫层底面处土的自重压力 荷载作用下垫层底面处的附加应力 垫层底面经深度修正后的地基承载力特征值满足要求确定单位面积下的垫层宽度基础垫层的宽度基础垫层的长度五、施工周期根据2004建筑定额规则，基础垫层按基础垫层底面积乘以厚度，以立方米计算。故其工程量：假定每天能铺填并夯实，则其施工的工期六、垫层的经济分析及造价估算做其垫层的造价其工程量：人工工资150元/工日，每天铺填并夯实，根据造价信息及2004建筑定额规则有：人工费：8600元材料费：9855元机械费：6000元则其垫层的大概造价为：24455元七、质量检测对粉质粘土、灰土、粉煤灰和砂石垫层的施工质量检验可用环刀法、贯入仪、静力触探、 轻型动力触探或标准贯入试验检验；对砂石、矿渣垫层可用重型动力触探检验，并均应通过现场试验以设计压实系数所对应的贯入度为标准检验垫层的施工质量。垫层的施工质量检验必须分层进行，应在每层的压实系数符合设计要求后铺设下层土。采用环刀法检验垫层的施工质量时，取样点应位于每层厚度的 2/3深度处。检验点数量， 对大基坑每 50100 m2不应少于1个检验点；对基槽每 1020m不应少于1个点；每个独立柱基不应少于1个点。采用贯入仪或动力触探检验垫层的施工质量时，每分层检验点的间距应小于4m。竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单体工程不宜少于 3点；对于大型工程 则应按单体工程的数量或工程的面积确定检验点数。在有充分试验依据时也可采用标准贯入试验或静力触探试验。对加筋垫层中土工合成材料应进行如下检验： a) 土工合成材料质量符合设计要求、外观无破损、无老化、无污染； b) 土工合成材料要求张拉平整、无皱折、紧贴下承层，锚固端锚固牢固； c) 上下层土工合成材料搭接缝要交替错开，搭接强度应满足设计要求。方案二强夯置换法强夯置换法的设计1、强夯置换墩的深度由土质条件决定，除厚层饱和粉土外，应穿透软土层，到达较硬土层上，深度不宜超过7m。2、强夯置换法的单击夯击能应根据现场试验确定。3、墩体材料可采用级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料，粒径大于300mm的颗粒含量不宜超过全重的30%。4、夯点的夯击次数应通过现场试夯确定，且应同时满足下列条件：墩底穿透软弱土层，且达到设计墩长；累计夯沉量为设计墩长的1.52.0倍； 最后两击的平均夯沉量不大于建筑地基处理技术规范第6.2.2条的规定值5、墩位布置宜采用等边三角形或正方形。对独立基础或条形基础可根据基础形状与宽度相应布置。6、墩问距应根据荷载大小和原土的承载力选定，当满堂布置时可取夯锤直径的23倍。对独立基础或条形基础可取夯锤直径的1.52.0倍。墩的计算直径可取夯锤直径的1.11.2倍。7、当墩间净距较大时，应适当提高上部结构和基础的刚度。8、强夯置换处理范围应按建筑地基处理技术规范第6.2.6条执行。9、墩顶应铺设一层厚度不小于500mm的压实垫层，垫层材料可与墩体相同，粒径不宜大于100mm。10、强夯置换设计时，应预估地面抬高值，并在试夯时校正。11、强夯置换法试验方案的确定，应符合本规范第6.2.7条的规定，检测项目除进行现场载荷试验检测承载力和变形模量外，尚应采用超重型或重型动力触探等方法，检查置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化。12、确定软粘性土中强夯置换墩地基承载力特征值时，可只考虑墩体，不考虑墩间土的作用，其承载力应通过现场单墩载荷试验确定，对饱和粉土地基可按复合地基考虑，其承载力可通过现场单墩复合地基载荷试验确定。13、强夯置换地基的变形计算应符合建筑地基处理技术规范第7.2.9条的规定。二、地基处理方案1、地基处理方法选择根据基础下各类土的性质，选择强夯置换法进行地基处理.2、设计依据地基处理中国建筑工业出版社 叶书麟 叶观宝 2004年基础工程北京高等教育出版社 建筑地基基础设计规范，北京 中国建筑工业出版社，20023、设计要求 根据地基处理中国建筑工业出版社 叶书麟 2003 和基础工程北京高等教育出版社 赵明华2003，对比分析可选择的地基处理方案，结合工程的要求和天然地基存在的主要问题，结合上部结构的类型、荷载的性质，并认为主要考虑复合地基处理方法与均质人工地基处理方法，最终选择换土垫层法进行地基处理。4、设计原则 考虑建筑地基处理工程存在工程量大、工期紧张、施工条件差等客观因素，因而设计原则上确保工期的情况下、在确保工程质量不受影响的情况下，力争做到好、快同步，又快又好。三、强夯置换法施工1、强夯锤质量可取 1040t，其底面形式宜采用圆形或多边形，锤底面积宜按土的性质确定，锤底静接地压力值可取2540kPa，对于细颗粒土锤底静接地压力宜取较小值。锤的底面宜对称设置若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径可取250 300mm。强夯置换锤底静接地压力值可取100200kPa。2、施工机械宜采用带有自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备。采用履带式起重机时，可在臂杆端部设置辅助门架，或采取其他安全措施，防止落锤时机架倾覆。3、当场地表土软弱或地下水位较高，夯坑底积水影响施工时，宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度的松散性材料，使地下水位低于坑底面以下2m。坑内或场地积水应及时排除。4、施工前应查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因施工而造成损坏。5、当强夯施工所产生的振动对邻近建筑物或设备会产生有害的影响时，应设置监测点，并采取隔振或防振措施消除强夯对邻近建筑物的有害影响。6、强夯置换施工可按下列步骤进行:清理并平整施工场地，当表土松软时可铺设一层厚度为1.02.0m 的砂石施工垫层; 标出夯点位置，并测量场地高程;起重机就位，夯锤置于夯点位置;测量夯前锤顶高程;夯击并逐击记录夯坑深度。当夯坑过深而发生起锤困难时停夯，向坑内填料直至与坑顶平，记录填料数量，如此重复直至满足规定的夯击次数及控制标准完成一个墩体的夯击。当夯点周围软土挤出影响施工时，可随时清理并在夯点周围铺垫碎石，继续施工;按由内而外，隔行跳打原则完成全部夯点的施工;推平场地，用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程;铺设垫层，并分层碾压密实。7、施工过程中应有专人负责下列监测工作:开夯前应检查夯锤质量和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求;在每一遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或漏夯应及时纠正;按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。对强夯置换尚应检查置换深度。8、施工过程中应对各项参数及情况进行详细记录。四、强夯置换法施工参数强夯法施工参数一般包括：有效加固深度、强夯机具、夯锤质量与落距、单点总夯击能（或夯击次数）与夯入度、夯击点间距、夯击遍数与间歇时间、加固范围。1、锤重夯锤直径1m、锤高2.5m圆柱型异形锤，锤重15t。置换墩径不小于1.0m，墩长穿透软土层进入下卧层。墩点处单击夯击能30005000KNm，夯锤起吊1522m，夯击次数1520击/墩。满夯采用夯锤的直径1.5m，锤重15t，单击夯击能10001500KNm，每夯点夯23击。2、有效加固深度在实际工程中，地基土的性质、土层深度、地下水位及强夯的其他设计参数均对实测深度有影响，因此应根据现场试夯结果或当地经验来确定。在无经验或试验资料时，可按下式预估：D=Qh式中： Q夯锤重量（kN）； h落距（m）； 修正系数，可按表4-2选用。 单击夯击能指E= Qh。3、夯锤与落距的选择国内一般夯锤的重量为1040t。夯锤的平面分为圆形和方形，锤底的静压力值可取2540kPa。强夯细粒土时可能造成深坑，有关文献提出，夯坑深度不宜小于夯锤宽度的一半，否则将会损失部分能量。因此对细粒土可取较小锤底静压力值或加大锤底底面积。国内外资料表示，锤底面积对砂性土一般取34m2，对黏性土不宜小于6 m2。夯锤的落距可根据夯锤的重量和要加固地基的深度来确定，国内取820m。4、夯击次数单点夯击次数一般按最后两击的沉降量之和或之差来确定。原冶金工业部做了明确规定。夯击次数可按下列公式计算：N=(EL)/(Qh)式中： E单位面积平均夯击能；L加固范围（m）。实际施工时还应根据试夯得出的夯击次数与夯沉量的关系曲线来确定，要求：最后3击的夯沉量平均值不大于50mm；夯坑周围不产生过大的隆起。5、夯击点间距夯距一般根据地基土性质和加固深度来确定。通常取59m。第一遍的夯击点间距要大，避免相邻夯击点在浅层加固成硬壳层，影响夯击能向深处的传递；下一遍的夯击点取上一遍夯击点的中间；后一遍以较低的夯击能进行满夯。对单击能E较大或加固深度较深的地基，第一遍的夯点间距要适当加大。6、夯击遍数和间歇时间夯击遍数一般根据地基土性质和平均夯击能来确定，以不出现“翻浆”或“橡皮土”为宜。对跳打夯击，取35遍；对连续夯击，取23遍。满夯时用较低的夯击能多次夯击，锤印彼此重叠搭接。 各遍的间歇时间要根据孔隙水压力的消散情况来确定。对黏性土，孔隙水压力的消散较慢，一般为24周。7、加固范围加固范围确定的原则是：加固范围需比加固地基的长度和宽度每边扩出一个加固深度。8、置换材料对于整体置换法，宜采用级配良好、最大粒径不超过1m、结构密实、不透淤泥、抗剪强度高的块石或石渣。对于桩式置换法，桩体材料宜采用级配良好、粒径大于0.3m的颗粒含量不超过30%、抗剪强度高的块石、碎石、石渣、建筑垃圾等粗颗粒材料。9、桩体参数对桩式置换法，桩的深度由土质条件确定。除厚层饱和粉土外，桩底穿透软弱土层，到达较硬土层上，深度不宜超过7m。桩的直径可取1.11.2倍的夯锤直径。桩间距由荷载大小和地基土承载力确定，一般取3倍的桩直径。桩顶应铺设不小于500mm厚的压实垫层，垫层材料可与桩体相同，粒径不大于100mm。10、夯击次数通过现场试夯确定夯点的夯击次数，同时还应满足：桩底透过软土层且达到设计桩长；累计夯沉量总和为设计桩长的1.52.0倍；最后两击的夯沉量应满足原冶金工业部提出的规定。11、除以上还需满足对于地下水位较高的饱和黏土地基，土体会发生流动，因此须铺设垫层，起到支撑起重机、扩散“夯击能”的作用。垫层的材料可以选用砂、砂砾、碎石、卵石等，但不能含有黏土。垫层的厚度根据地基土质、夯锤重量及形状结构等条件而确定，一般为0.52.0m。强夯引起的振动与爆破的振动相似，但不同于地震。在一定范围内要考虑强夯引起的振动，即安全距离。当单点夯击能为10002000kNm时，安全距离取1215m；当夯击能大于2000kNm时，安全距离宜大于15m；对于沟槽、管线等地下建筑，可取812m。强夯地点在距离建筑物较近时，应采取必要的防震措施，比如设防震沟，具体的设计尺寸由现场试验决定。可以采用砂垫层、袋装砂井、塑料板排水法等排水措施，降低孔隙水压力。五、设计计算1、承载力值计算根据工程地质勘查报告，本工程地基属于高压缩行土，需要加固处理，基础下的天然地基承载力为85kpa。荷载作用下的基础底面处的平均压力 基础底面处土的自重压力- =200-67.314=132.686kpa按照上部结构设计要求经计算，其承载力标准值需达到132.686kpa，设计时，基础范围内采用等边三角形布桩，桩间距L=1.6m，桩长：1.61+3.03+1.8+2.17+2.16+1.63-4=6.8m,即桩端到第层粉质粘土与第层粉质粘土的交界面上。地基加固的目的主要是减小差异沉降提高地基承载力，进行布桩方案的试算。2、单桩极限承载力计算采用J.Brauns公式计算因地基土的不排水，抗剪强度与十字板抗剪强度大致相等，故取若取安全系数K=2.5，则单桩承载力标准值3、复合地基承载力计算采用等边三角形布置桩，由布桩的间距和形式得到面积置换率m=0.25，取桩的应力比n=3.5，天然地基的承载力标准值，则复合地基承载力标准值为加固后复合地基的承载力。满足要求六、施工周期根据2004建筑定额规则，故其工程量：垫层夯实按设计以立方米计算，基础下的300mm的垫层工程量：碎石桩按设计桩长乘以桩的截面面积计算，根据工程的各类信息，估算桩数取974根，桩长6.8m，夯锤直径取1m,桩直径去夯锤直径1.1-1.2倍。故桩的工程量：工期：假定每天能打桩的工程量为180，则则总的工期n= + =42天七、基础下打入桩及垫层的经济分析及造价估算做其的造价人工工资150元/工日，每天铺填并夯实，根据造价信息及2004建筑定额规则有：人工费：12000元材料费：9000元机械费：16000元则其垫层和桩的大概造价为：37000元八、强夯置换法施工工艺1、施工准备平整场地。清除障碍物，施工现场要保证场地平整。测量人员放出加固地基的中线，根据加固深度放出强夯范围边线。强夯范围内铺设一定厚度的垫层，可取0.5m厚碎石垫层。测量场地高程。 施工机械。根据地基条件、设计要求，选择合适的机械设备。包括起重机、自动脱钩装置、夯锤、推土机。在施工现场进行试夯，确定落距、单点夯击次数防震沟尺寸等施工参数。夯点放线。根据设计要求和试夯结果布置夯点。夯点间距为59m，呈四方形，夯点中心用石灰标识。2、施工流程机具就位：起重机就位，龙门架安放稳定，在龙门架上用小红旗标示出落距。将夯锤用自动脱钩装置连接起重机，并提升至小红旗标示点。将夯锤对准夯点中心，测量夯锤锤顶高程。重锤下落：启动自动脱钩装置，夯锤以自由落体至夯点，再次测量锤顶高程。提升夯锤，回填夯坑至原地面高程，反复夯击。达到单点夯击次数规定，完成一个夯点的夯击。点夯：重复2）工序，完成第一遍所有夯点的夯击。推平间歇：用推土机将夯坑填平，等待孔隙水压力消散。间歇时间一般为24周。按照施工的流水顺序，当一遍点夯完时进行第二遍夯击的间隔可以达到要求，允许进行连续夯击。多遍点夯：重复3）、4）工序，对上一遍夯点的中间取二遍夯点。夯击遍数根据设计要求决定。对跳打夯击，取35遍；对连续夯击，取23遍。满夯：点夯完成时，用推土机将夯坑填平。满夯时对整片处理范围用较低的夯击能夯击一遍，锤印彼此重叠搭接。夯点以梅花状排列，每点夯击一次，相邻夯点的距离不大于0.75倍的