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TJ01-043@拟建北京塞纳维拉住宅小区地基处理方案的优选,毕业设计

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防灾科技学院毕业设计 - 1 - 1 前言 我国国民经济的高速发展，带动了岩土工程迅猛发展。由于基建规模的日益扩大，建筑用地资源日趋紧张，为了充分、有效 、科学、合理地利用这一资源，使天然软弱的地基得到补强加固 ，以提高地基强度，保证地基的稳定性； 降低地基的压缩性，减少地基的沉降和不均匀沉陷；为消除地基土的振动液化潜势及消除湿陷性土的湿陷性、膨胀性土的膨胀性等各种土质的不良特性，以改善地基条件，达到满足地基强度、变形及其稳定性要求。为此，由于土质软弱，不能满足建筑物强度或变形要求 ，或者由于动力荷载作用而可能产生液化、失稳和震害等危害，或由 于吸水产生沉陷及由于吸水而引起膨胀失水且下陷的场地必须进行人工加固处理。这种对不良场地进行补强加固的过程称为地基处理。 我国地域辽阔，软土及其他不良地基土分布范围非常广，加上上部结构物对地基的变形要求也越来越严，因此，地基处理技术在土木工程建设中的应用越来越广。目前，国内外地基处理的方法很多，其中相当多的方法尚在不断发展之中。每一种地基处理方法都有它的适用范围和局限性，没有哪一种地基处理方法是万能的。工程设计中只能根据工程的具体特点，从几种可行的地基处理方法中， 经过技术及经济的综合比选，确定最优的地基 处理方案 。 近年来，随着地基处理技术的发展，复合地基技术在工程中得到越来越多的广泛应用。特别是 CFG桩复合地基是近年来出现的一种新型的地基加固技术， 因其费用低、施工方便、承载力高和适应性强等优点而得到广泛的推广和应用。 其桩体材料是由少量的水泥、粉煤灰、石屑及碎石等材料加水拌合而成，采用螺旋钻机、洛阳铲或振动沉管桩机等设备进行成孔，是一种具有较高粘结强度的刚性桩，强度等级为 C5 C25 。桩体与周围土体及褥垫层三部分构成的承载力较高的复合地基。它适用于粘性土、粉质土、粉细砂、淤泥质土等地基的加固，对软土地 基尤为明显。 夯扩挤密复合桩地基是九十年代中后期出现的一种地基处理新技术。它的设计思想是通过不同土层不等径串珠状桩体结构，充分发挥和利用桩间土的承载力。由于复合桩和桩间土是镶嵌挤密在一起，所以桩与桩间土的相互协同作用效果很好。同时，夯扩挤密复合桩地基的承载力具有很大的可调性，无论是软土还是硬土，都可以通过不同桩径、桩长和置换率，选用不同的桩体材料，满足不同建筑对地基承载力的要求，而且沉降量小。夯扩挤密复合桩地基的桩体材料多样性，地基处理工程造价较低。因此，这一地基处理技术一出现就在北京和其他地区迅速应 用和发展。 nts防灾科技学院毕业设计 - 2 - 本论文介绍了 拟建中的 北京塞纳维拉住宅小区 位于北京市朝阳区立水桥以北，该小区一期工程由多栋 5 6层住宅组成，为框剪结构住宅，不设地下室， 条形 基础 ，基础 埋深 2 米 。由于该建筑物地基表面土层由 3.30 5.10 米（局部为 1.90 2.0 米左右）厚人工堆积层（主要为房渣土）组成，必须经过地基处理后方可作为建筑物地基持力层，要求处理后的复合地基承载力标准值 160KPa。 本 设计 主要对 其地基处理的优选方案 CFG 桩复合地基方案和冲孔夯扩挤密桩复合地基方案 进行了评价和计算。 本设计的第 2 部分主要介绍了一下 地基处理 优选的程序和要求。第 3 部分介绍了 工程概况 ， 建筑场地的工程地质条件及水文地质条件 ， 工程 要求及其工程难度 等；第 4 部分介绍了一下 目前北京地区杂填土地基的地基处理方法 ；第 5 部分对 工程 场地 的实际情况与各种地基处理方法的优缺点确定最优处理方案（ CFG 桩复合地基方案和冲孔夯扩挤密桩复合地基方案）第 6、 7部分 对 CFG 桩复合地基方案和冲孔夯扩挤密桩复合地基方案 初步设计 。 nts防灾科技学院毕业设计 - 3 - 2 地基处理方案的优选 选用地基处理方法要力求做到安全适用、确保质量、经济合理、技术先进。我国地域辽阔，工程地质和水文地质条件千变万化 ，各地施工机械条件、技术水平、经验积累以及建筑材料品种、价格差异很大，在选用地基处理方法时一定要因地制宜。要充分发挥各地的优势，有效地利用地方资源。地基处理的核心是处理方法的正确选择与实施。而对于某一具体工程来讲，在选择处理方法时需要综合考虑各种影响因素，如建（构）筑物的体型、刚度、结构受力体系、建筑材料和使用要求，荷载大小、分布和种类，基础类型、布置和埋深，基底压力、天然地基承载力、稳定安全系数、变形容许值，地基土的类别、加固深度、上部结构要求、周围环境条件、材料来源、施工工期、施工队伍技术素质与施工技术 条件、设备状况和经济指标等。对地基条件复杂、需要应用多种处理方法的重大项目，还要详细调查施工区内地形及地质成因、地基成层状况、软弱土层厚度、不均匀性和分布范围、持力层位置及状况、地下水情况及地基土的物理和力学性质；施工中需考虑对场地及邻近建（构）筑物可能产生的影响、占地大小、工期及用料等。只有综合分析上述因素，坚持技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的原则拟定处理方案，才能获得最佳的处理效果。地基处理方法很多，没有一种方法是万能的。因此，对每一具体工程均应进行具体细致的分析，从地基条件、处理要求（处理后地 基应达到的各项指标、处理的范围、工程进度等）、工程费用以及材料、机具来源等各方面进行综合考虑，以确定合适的地基处理方法。地基处理方案的确定可按下列步骤进行。 （ 1）搜集详细的工程地质、水文地质及地基基础的设计资料。 （ 2）根据结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、周围环境和相邻建（构）筑物等因素，初步选定几种可供考虑的地基处理方案。另外，在选择地基处理方案时，应同时考虑上部结构、基础和地基的共同作用，也可选用加强结构措施（如设置圈梁和沉降缝等）和处理地基相结合的方案。 （ 3）对初步选定的各种地基处理方案，分别从处理效果、材料来源及消耗、机具条件、施工进度、环境影响等方面进行认真的技术经济分析和对比，根据安全可靠、施工方便、经济合理等原则，从而因地制宜地选择最佳的处理方法。值得注意的是，每一种处理方法都有一定的适用范围、局限性和优缺点。必要时也可选择两种或多种地基处理方法组成的综合方案。 nts防灾科技学院毕业设计 - 4 - （ 4）对已选定的地基处理方法，应按建（构）筑物重要性和场地复杂程度，可在有代表性的场地上进行相应的现场试验和试验性施工，并进行必要的测试，以验算设计参数和检验处理效果。如达不到设计要求时 ，应查找原因、采取措施或修改设计。（见图 1-2地基处理规划程序） 图 2-1 地基处理规划程序 地基处理施工设计 天然地层条件 对地基的要求 地基处理范围、指标 地基处理方法原理 过去应用的经验 机具设备、材料条件 必要时进行小型现场试验、补充调整 处理方法可行性研究提出多种可行方案 技 术、经济、进度比较分析考虑环保要求 初步确定地基处理方法 nts防灾科技学院毕业设计 - 5 - 3 工程概况 3 1 工程与地质概况 3 1 1工程概况 拟建中的北京 塞纳维拉住宅小区 位于北京市朝阳区立水桥以北， 由多栋 5 6层住宅组成，为框剪结构住宅，不设地下室， 条形 基础 ，基础 埋深 2米 。由于该建筑物地基表面土层由 3.305.10米（局部 1.90 2.0米左右）厚人工堆积层（主要为房渣土）组成，必须经过地基处理后方可作为建筑物地基持力层 ，要求处理后的复合地基承载力标准值 160KPa。 3 1 2地质概况 （ 1）地形地貌 拟建场区地形基本平坦 ,地面标高 31.77 32.66m。场区原为采砂坑，目前已填平。 （ 2）地层土质分布 根据地质勘察报告，该工程地质勘探深度范围内（最深16.00m）按沉积年代、成因类型 可分为人工堆积层、新近沉积层及第四纪沉积层三大类，按地层岩性 程特性进一步划分为 4个大层 (见表 2-1)： 表 3-1 地层参数表 由表 3-1 可知：人工堆积层不能直 接作为建筑地基持力层必须进行地基处理后才能作为持力类型 层号 土层名称 厚 度 或标高 (m) 强度 压缩模量 (MPa) 波速 s 承载力标准值 (KPa) 人工堆积层 房渣土 (含砖块、碎石 ) 3.3 5.10 中 152 1 粘质粉土、粉质粘土（含砖 渣） 0.0 3.4 较软 5.2 新近沉积层 圆砾（含砂约 30） 0.0 2.1 较硬 266 250 1 中、细砂 较硬 266 180 2 细、粉砂 中较软 160 3 细、粉砂 较硬 第四纪沉积层 粉质粘土、粘质粉土 标高27.51 26.28 以下 中较软 9.1 243 160 1 粘质 粉土、粉质粘土 中较硬 15.0 247 180 2 砂质粉土、粘质粉土 较硬 25.4 243 220 3 重粉质粘土、粘土 较硬 6.6 247/243 140 粉质粘土、重粉质粘土 标高22.62 21.0 以下 较硬 16.8 308/247 220 1 粘质粉土、砂质粉土 较硬中 19.6 274/247 250 2 重粉质粘土、粘土 较硬 18.8/13.0 274/247 3 细砂 较硬 308 nts防灾科技学院毕业设计 - 6 - 层，而且处理深度应穿过人工堆积层处理到新近沉积层内。 （ 3）地下水 地质勘察期间实测到 1层地下水，其静止水位标高 30.09 30.52m（埋深 1.60 2.10m）；据长期观测资料，场区近 3 5年最高地下水位接近自然地面；地下水水质对混凝土无腐蚀性，但在干湿交替条件下对钢筋混凝土中的钢筋具弱腐蚀性。 （ 4）地震基本烈度、场地类型及地震液化 判定场区地震基本烈度为 8度，按近震考虑；根据建筑抗震设计规范（ GB50011 2001）本场地土类型属中软场地， 建筑场地类别为类；当地震烈度为 8度且地下水位达历年最高水位时，该工程建设场地内人工堆积的粉、细砂填土 2层和新近沉积的细、粉砂 3层有发生地震液化的可能，但场地地基液化等级属轻微。 3 2 地基处理技术难度及其要求 3 2 1 技术难度 （ 1）房渣土处理深度达 6米。 （ 2）房渣土成份复杂、颗粒粒径较大（有大块的钢筋混凝土块）、钻孔难度较大、地下水水位较高。 （ 3）场地处在城市中，离居民区较近。 3 2 2 技术处理要求 （ 1）建筑物范围内经处理后，复合地基承载力的特征值不小于 160KPa。 （ 2）建筑物整体沉降量不大于 80mm。 （ 3）不均匀沉降量满足建筑地基处理技术规范 JGJ79-2002的相关规定。 3 3 房渣土的工程性质特征 房渣土是一种含有大量建筑垃圾如碎石、碎砖、瓦砾和混凝土块的杂填土。其主要工程性质为： 1）不均匀性。房渣土颗粒成份复杂，排列无规律，造成房渣土密实程度的不均匀性，而碎石、碎砖、瓦砾和混凝土块常有较大的空隙，且充填程度不一，这更加剧了房渣土密实程度的不均一。密实程度直接牵涉到地基承载力指标与沉降量的大小，而密实程度的不均匀性直接导致地基土的不均匀沉降 。 2）填积年限。一般来说，密实的杂填土常常是堆积年代较长，填料级配相对均匀、填充好。不仅承载力较高，不均匀沉降、变形差相对较小。反之则承载力低，不均匀沉降、变形差较大。 nts防灾科技学院毕业设计 - 7 - 3）房渣土作为建筑地基，一般需要对其进行地基处理。 nts防灾科技学院毕业设计 - 8 - 4 北京市区常见的 杂填 土地基的处理方法 杂填土或者说是城市回填土、垃圾回填土，是由于人类的生产和生活活动而形成的地面填土层，其填筑物随着地区的生产和生活水平不同而异，可分为生活垃圾、建筑垃圾、工业垃圾所形成的城市杂填土或者是几者的混合。其性质与其组成的原地貌有关，回填的方法通常是任意堆 放。杂填土的特点是：填料物质成分不一， 颗粒粗细 大小悬殊，颗粒间孔隙大小不一，孔隙比大，压缩性高；回填前地貌高低起伏变化较大，形成填土层薄厚不一，均匀性差、承载力低；回填时间常常先后长短 不一，固结程度差异性很大，具有湿陷性和负摩阻力；不确定性成分大且无规律性 ，勘察通常无法提出准确地基承载力值。 北京存在许多杂填土地区，其中多是由于人为取土或者挖砂采石而后随意回填生活、建筑和工业 垃圾等造成的坑填地基。这种地基除具有杂填土的一般特点，更具有独特特点：土层的厚度变化很大、 分布范围广，深度一般可达 6 30m，面积可达数万 至数百万平方米；填筑过程中，在“ 重力分筛” 的作用下颗粒组成一般形成下大上小的分布规律；力学性 质差异性很大；挤密性较好；湿陷性较强，总湿陷量差异很大，地基变形极不均匀。 目前北京市区城市杂填土地基处理方法可分为：垫层处理；挤密处理；夯 ( 冲 ) 扩处理； CFG桩处理； 桩基础。每一类又具体包括不同的 方法，详细分类见 （ 表 4-1） nts防灾科技学院毕业设计 - 9 - 表 4-1 北京市区杂填土常见地基处理方法分类表nts防灾科技学院毕业设计 - 10 - 5 房渣土地基处理 常见的 各种方案技术和经济比较 5.1 房渣土地基处理各种方案比较 1）强夯方案 强夯法是 20世纪 60 年代末、 70年代初首先在法国发展起来的，国外称之为动力固结法，以区别于静力固结法。它一般是将 10 40 的重锤以 10 40的落距，对地基土施加强大的冲击能，在地基土中形成冲击波和动应力，使地基土压实和振密，以加固地基土，达到提高强度、降低压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性的目的。根据目前国内外强夯技术，最大处理深度能达到 10m左右。但是高能量强夯对周边居民及其环境会带来严重影响。 2）振冲挤密桩复合地基方案 利 用一种单向或双向振动的冲头，边喷高压水流边下沉成孔，然后边填入碎石边振实，形成碎石桩。桩体和原来的粘性土构成复合地基，以提高地基承载力和减小沉降。适用于地基土的不排水抗剪强度大于 20kPa的淤泥、砂土、粉土等地基。 由于振冲施工用水量巨大，施工时会排出大量污泥，污水会造成严重的城市环境污染，而且施工造价高、周期长，满足不了工程总体的要求。 6）长短桩复合地基方案 该方法是根据地基的附加应力随地基土的深度增加而减小的原理。用长短不一的桩和其桩间土组成复合地基。来共同承担上部荷载。该方法能有效地提高每根桩的使用效 率。有效地节约了工程建筑材料，降低了工程的造价。但是该方法在工程中还处于不太成熟的阶段，设计计算较为复杂，风险较大，而且工程的施工也相当复杂。 7）桩基础方案 该方案适合于持力层的土层埋藏较深，上部建筑物荷载较大，用天然浅基础或作人工加固仍不能满足要求时，常用的解决方案。该方案成本比其它处理方案都高。 5） CFG桩方案 CFG 桩即水泥粉煤灰碎石桩，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺适量水泥加水拌合，用各种成桩机械制成的可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在 C5 C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的 一种桩型。 CFG 桩利用工业废料粉煤灰，不配筋并能充分发挥桩间土的承载力，工程造价低廉，可节省投资 30 40， 施工速度快、工期短、质量容易控制，比传统的桩基础具有明显的优势。 CFG桩的适用范围较广，就基础型式而言，CFG 桩既可适用于条形基础、独立基础，也可以用于筏基和箱形基础：就土性而言， CFGnts防灾科技学院毕业设计 - 11 - 桩可用于处理黏性土、粉土、砂土、回填土和淤泥质土等地基；既适用于挤密效果好的土，又适用于挤密效果差的土；具有加速土体固结、沉降变形小、沉降稳定快等特点。如能很好地应用于工程实际，必将产生显著的经济效益、社会效益和 环境效益。 7）冲孔夯扩挤密灰渣土桩复合地基方案 冲孔夯扩挤密桩复合地基是指由夯扩桩体和桩间挤密土构成的复合地基来共同承担建筑物的上部荷载。具有置换、二次挤密、垫层、加筋等作用和自身特有的作用机理。采用一定直径的柱锤提升一定的高度无导向自动脱钩下落在地基土中冲击成孔。然后在孔内分层投入建筑渣土料、分层夯实及夯扩挤密。使桩体材料侧向挤压地基土，甚至挤入至地基土中，这在一定程度上改善了桩间土的物理力学性质。当加固范围内不同深度地层的软硬有变化时，可使得同一根桩不同深度具有不同的桩径，形成桩身在竖向上呈不等径 串珠状。使得桩体与桩间土镶嵌挤密在一起，这样除更能充分发挥和利用桩间土的承载力外，桩与桩间土的相互协同作用效果更好。 房渣土工程性能的主要问题是密实性和均匀性极差，承载力低。冲孔夯扩挤密灰渣土桩方案实用性较强，一不般受地下障碍物及地下水的影响。而且技术可行、施工简单、成桩质量可靠。施工中的振动和噪声较小、不排污、不排土。能消纳大量的建筑垃圾，变废为宝。这样使得施工现场文明整洁，工程造价也大大降低，而且能够彻底解决地基承载力以及不均匀沉降问题。 5.2 各种常用地基处理方案经济比较 根据工程地质条件和工程结构 ，本工程建筑物基础型式宜采用条形基础最大地基加固深度约为 5 6 米，扣除基础底板埋深约 2.0 米后，实际最大有效加固土层厚度约为 4 5米，主要加固土层为人工堆积层（房渣土）层、 1（粉、细砂）层和新近沉积的细、粉砂 3层，处理后的复合地基承载力标准值 160KPa。 加固人工堆积层常用的地基处理方法有：强夯法、碎石挤密桩法、灰土挤密桩法及CFG桩（低标号混凝土桩）复合地基等，其中碎石挤密桩施工方法又分为振冲碎石挤密桩、振动（或锤击）沉管碎石挤密桩和深孔夯扩碎石（垃圾）挤密桩等。由于该场地地下水位较高（埋深为 1.60 2.10m），此处灰土挤密桩法不适用，而强夯法和深孔夯扩碎石（垃圾）挤密桩法应预先对地基进行人工降水处理后方可采用，降水后的地下水位埋深应 5.0米，降水方法可采用管井井点法或轻型井点法。根据本工程的特点、要求和有关地基处理规范及工程经验，我们对上述强夯法、振冲碎石挤密桩法、振动（或锤击）沉管挤密碎石桩法、深孔夯扩碎石挤密桩法和 CFG桩（低标号混凝土桩）复合地基等方案进行设计计算，将有关设计参数列入表 5-1，并对其技术经济指标进行分析比较。 nts防灾科技学院毕业设计 12 表 5-1 常见的房渣土地基处理方案 比较 表 方案名称 平均 桩长 (m) 桩径(mm) 桩 间距(mm)(等边三角形 ) 降水及费用 (元 /m2) 加固 用 (元 /m) (元 /m2) 碎石垫层厚度及费用 (mm) (元 /m2) 土方或泥浆量及运费 m3/(元/m2) 处理费用合计 (元 /m2) 工期 (/1000m2) 技术 可靠性 环境评价 1 强夯 夯击能量15002000KN 锤径 23002500 3500 104 58.5 162.5 25+15=40 施工简单，质量较可靠，最大计算沉降量 50mm 施工振动和噪声污染严重，施工场地距居民区应不小于 100 150m。 2 振冲碎石桩 5.0 1000 1800 169 300.3 300 27.3 0.8 65 392.6 30 施工效率高，质量较可靠，最大沉降量 60mm 施工泥浆污染严重，具有一定的振动和噪声污染，距居民区应不小于 40m。 3 沉管碎石桩 5.0 450 1000 54.6 313.4 300 26 339 30 施工效率高，质量较可靠，最大沉降量 60mm 具有一定的振动和噪声污染，距居民区应不小于 50m。 4 夯扩碎石桩 4.5 600 1200 104 80.6 289.9 200 18.2 412.1 （用房渣土400） 20+20=40 施工简单，质量可靠，最大计算沉降量 40mm 振动小、无噪声，一般情况无扰民现象。 5 CFG桩 7.0 400 1300 117 559 150 13 0 13 19.5 591.5 20 施工简单，质量可靠，最大计算沉降量 40mm 无振动、无噪声。 nts防灾科技学院毕业设计 13 由上表可知，从技术可靠性来看，上述地基处理方案均能满足要求，其中 冲 孔夯扩碎石（垃圾）挤密桩和 CFG 桩复合地基方案沉降量最小，技 术最可靠；从施工程序来看，振冲碎石桩，沉管碎石挤密桩和 CFG桩复合地基方案不须降水，工序单一，工期短，而强夯和深孔夯扩挤密碎石桩需要先降水后方可施工，需要两道工序，工期长；从经济指标来看，强夯方案最为经济（ 130 元 /m2），其它方案费用较高（ 280 455 元 /m2）；但从施工对环境的影响来看，强夯法施工产生的振动和噪声最大，扰民现象比较严重，只有野外偏远场地方可采用，一般场地不宜采用；振冲碎石挤密桩和振动（或锤击）沉管碎石挤密桩法也具有一定的振动和噪声污染，且振冲碎石挤密桩法还产生大量的泥浆污染和运输费用， 应根据场地和周围居民情况慎重考虑；而深孔夯扩挤密碎石（垃圾）桩和 CFG 桩复合地基方案对环境的影响较小，且技术质量可靠。 应指出的是，除 CFG 桩外，其它方案实际处理面积约为建筑物基础面积的 1.35-1.45倍，在进行经济比较时应考虑。 5.3、地基处理方案选择 根据本工程地质状况和冲孔夯扩挤密碎石（垃圾）桩复合地基方案与 CFG桩复合地基方案施工的优缺点； CFG 桩施工中遇到大块的乱石或是混凝土块很可能造成无法往下钻孔而冲孔夯扩挤密碎石（垃圾）桩复合地基方案施工恰好能克服这一难点而且处理材料成本底，但是冲孔夯扩 挤密碎石（垃圾）桩复合地基方案施工处理中需要给场地降水和处理面积会增加 1.35-1.45 倍这样给工程的成本造成了提高。所以根据地勘报告中各栋楼的地基地质状况选择： 1 号楼和 3 号楼地基房渣土厚度较大块体较大的特点地基处理方案应选冲 孔夯扩挤密碎石（垃圾）桩复合地基方案； 2 号楼和 4 号楼地基房渣土厚度较薄、乱石和混凝土块体较小应选 CFG桩复合地基方案。 下面分别对 冲 孔夯扩挤密碎石桩和 CFG桩复合地基方案的设计、施工和质量检测方法介绍如下。 nts防灾科技学院毕业设计 14 6 冲孔夯扩挤密碎石（垃圾）桩复合地基设计 6.1 冲孔夯扩挤密 桩复 合地基设计参数 复合地基设计依据 ： 1.岩土工程勘察报告 ; 2.建筑专业图集和结构专业图集基础底板结构平面图 ; 3.岩土工程勘察规范 GB50021-2001； 4.北京地区建筑地基基础勘察设计规范 DBJ01-501-92； 5.建筑地基基础设计规范 GB50007-2002; 6. 建筑桩基技术规范 JGJ94-94; 7. 建筑地基处理技术规范 JGJ79-2002； 8. 复合载体夯扩桩设计规程 JGJ_T135_2001。 6.1.1 1#楼 夯扩桩 地基处理方案设计参数 1.复合地基设计要求 1#楼 复合地基承载力标准值为 fsp 160KPa； 2. 土层参数选取 设计所涉及到的土层参数如下 （ 表 6-2） 所示： 表 6-1 1#楼地层参数表 层号及岩土名称 承载力标准值（ kPa） 压缩模（ MPa） 土层厚度（ m） 房渣土 (含砖块、碎石 ) 层 80 4 4 5 粉质粘土粘质粉土 1层 100 5.2 0 2 圆砾（含砂约 30） 层 250 20.6 2 中、细砂 1层 180 21.1 细、粉砂 2层 160 10.62 粉质粘土粘质粉土 1层 180 15 粉质粘土、重粉质粘土 层 160 16.8 粘质粉土、砂质粉土 1层 250 19.6 细砂 3层 300 31.1 nts防灾科技学院毕业设计 15 3.桩端持力层选择 拟建物 1#楼部分的 0.000=30.900m，基础垫层底标高为 -2.00m，基 底 持力层为 粉质粘土粘质粉土 1层 ，地基承载力标准值综合取值 180kPa。 4.冲孔夯扩挤密桩参数选择 根据地质条件、有关规范和类似工程的实践经验，对 1#楼复合地基设计如下：长细锤重为 35KN、直径为 377 400mm、成桩直径为 600mm，平均有效桩长 6m（具体施工桩长根据人工堆积土层的厚度和基础埋深分区而定）；桩间距 1200mm， 正方形 布置 （ 桩位布置及桩数 具体参见 附图一、夯扩桩 桩桩位布置图 ） ，基础外布置 2排保护桩；桩体材料：碎砖、灰土、水泥、碎石、卵石粒径为 30 80mm，含泥量 5；桩顶铺设 200mm 厚砂石垫层，并碾压密实，要求碾压后的厚度与虚铺厚度之比 0.85。 5.置换率的计算 m= dd e220/ =0.62/（ 1.13*1.2） 2=0.1958 6.复合地基承载力的验算 根据相关经验取 ： n=4,sf=110KPa skf= m（ n-1） +1sf = 0.1958(4-1)+1 110 KPa =174.6 KPa 7.夯扩桩承载力的计算 （取skf=160） pf=（skf skA-sf sA） /pA =skf/ m-sf（ 1/ m-1） =160/0.1958-110(1/0.1958-1) =265.4 KPa 式中： m 桩土面积置换率， n 桩土承载应力比， skf 复合地基的承载力特征值， sf 桩间土的承载力特征值， pf 桩的承载力特征值 ， kA 复合地基的面积 ， sA 复合地基中桩间土的面积 ， nts防灾科技学院毕业设计 16 pA 复合地基中桩的面积 。 8.复合地基模量的验算 （ 根据相关经验取sE=4.5Mpa） skE= m（ n-1） +1sE = 0.1958（ 4-1） +1 4.5 Mpa =7.14 Mpa 取 7 Mpa 9.夯扩桩状体模量的计算 pE=(skA skE-sE sA)/pA =skE/ m-sE（ 1/ m-1） =7/0.1958-4(1/0.1958-1) =17.3 Mpa 式中 ;skE 复合地基土的模量， sE 复合地基中桩间土的模量， pE 复合地基土中桩的模量，其它同上。 10.地基加固处 理后沉降量计算 沉降计算按建筑地基基础设计规范（ GB 50007-2002）公式按条形基础底面宽为二米进行计算： )(/111 0 iiiinsis zzEPs 则有0P=160Kpa ，1sE=7Mpa ， 1z =5.5m, 2sE=15Mpa, 2z =1.5m,s=0.66 。 则s =42.2mm160KPa， s =42.2mm160KPa， s =42.2mm80mm 满足设计要求 6 2 冲孔夯扩挤密灰渣土桩施工 方案 复合地基施工组织设计方案编制依据 1、建筑地基处理技术规范 JGJ79-2002 2、建筑地基基础设计规范 GB50007-2002 3、建筑桩基技术规范 JGJ94-94 4、北京地区建筑地基基础勘察设计规范 DBJ01-501-92 5、基桩低应变动力检测规程 JGJ/T93-95 6、 岩土工程勘察报告 ; 7、 基础平面图 ; 8、建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB50202-2002 9、建设工程监理规程 GB50319-2000 10、建设工程监理规程 DBJ 01-41-2002 1. 地基处理施工工序流程 测量定位放线基槽开挖试桩桩位点测量定位放线冲击成孔试验冲击夯扩挤密桩施工加固效果检测。 2 试桩 在大面积施工前，对影响施工效果的关键参数必须进行验证。确定成孔难易程度、成孔深度、成孔直径及成孔时间；确定冲击成孔、填料夯桩后的孔底影响深度；确定填料量以及每次填料后的 合理夯击击数；确定夯扩成桩后，夯扩挤密影响范围。 3 大面积施工时关键问题及其对策 1)成孔问题 由于填土大部分是建筑渣土，土层中含有较多的大块混凝土，所以为了保证地基处理深度，就必须保证成孔深度，因此选用直接冲击挤孔方案，基本上能够将直径约 0.5m 以下的大块击碎，但当粒径较大且硬质大块较集中时冲孔就比较困难。为此采取相应的措施，即当大块埋深小于 5m时，采取开挖回填再成孔，反之采取补孔加桩的方法。 2)塌孔问题 在受到强力反复振动下孔口填土会不断坍塌到孔内，严重影响到成孔的速度，应对表层土采取小能量满夯措施 ，保证孔壁土体基本稳定。 nts防灾科技学院毕业设计 20 6 3 质量检测 （ 1）施工过程中应随时检查施工记录及现场施工情况，并对照预定的施工工艺标准，对每根桩进行质量评定。对质量有怀疑的工程桩，应用重型动力触探进行自检。 （ 2）施工结束后 7 14d 内，可对桩身及桩间土进行抽样检验，可采用重型动力触探进行，并对处理后桩身质量及复合地基承载力作出评价。检验点数可按冲扩桩总数的 2%计，每一单体工程桩身及桩间土总检验点数均不应少于 6 点。 （ 3）地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。 （ 4）检验数量为总桩数的 0.5%，且 每一单体工程不应少于 3 点。载荷试验应在成桩 14d 后进行。 （ 5）基槽开挖后，应检查桩位、桩径、桩数、桩顶密实度及槽底土质情况。如发现漏桩、桩位偏差过大、桩头及槽底土质松软等质量问题，应采取补救措施。 nts防灾科技学院毕业设计 21 7 CFG桩复合地基设计 复合地基设计依据 1.岩土工程勘察报告 ; 2.建筑专业图集和结构专业图集基础底板结构平面图 ; 3.岩土工程勘察规范 GB50021-2001； 4.北京地区建筑地基基础勘察设计规 范 DBJ01-501-92； 5.建筑地基基础设计规范 GB50007-2002; 6. 普通混凝土配合比设计规程 JGJ55-96; 7. 建筑桩基技术规范 JGJ94-94; 8. 建筑地基处理技术规范 JGJ79-2002； 7.1 CFG 桩 复合地基设计参数 7.1.1 2#楼 CFG 桩地基处理方案设计参数 1.复合地基设计要求 2#楼 复合地基承载力标准值为 fsp 160KPa； 2. 土层参数选取 设计所涉及到的土层参数如下 （ 表 7-1） 所示： 表 7-1 2#楼地层参数表 层号及岩土名称 承载力标准值（ kPa） 压缩模量 （ MPa） 极限侧阻 标准值（ kPa） 极限端阻力标准值（ kPa） 岩层厚度 （ m） 粉质粘土粘质粉土 1层 100 5.2 40 3.03.4 圆砾（含砂约 30） 层 250 20.6 40 2.53.2 中、细砂 1层 180 21.1 40 细、粉 砂 2层 160 10.62 50 粉质粘土粘质粉土 1层 180 15 50 1200 粉质粘土、重粉质粘土 层 160 16.8 60 粘质粉土、砂质粉土 1层 250 19.6 60 3.桩径选择 选择桩径为 400mm。 4.桩端持力层选择 拟建物 2#楼部分的 0.000=30.900m，基础垫层底标高为 -2.00m，基底 持力层为层砂质粉土、粉质粘土粘质粉土 1，地基承载力标准值综合取值 180 kPa， 根据该工程岩土工程勘nts防灾科技学院毕业设计 22 察报告中地基土的埋 藏分布特点及物理力学性质，选择 粉质粘土粘质粉土 1层 作为桩端持力层，桩长 6.0米。 5.单桩承载力计算 ( ) /k s i i p pR D q L A q k （ 3.14*0.4*40*6 3.14*0.04*1200） /2 =226.08 kN 其中：kR 单桩承载力（ kN） ; D 桩径 ; Qsi 桩周摩擦力（ kPa） ; Ap 桩端面积； qp 桩端阻力（ kPa） ； il 地层厚度（ m） ; k 安全系数， k 2.0； 由上式得 ： RK=226.08.96 kN,取 RK=220KN。 6.求置换率 (m) 复合地基承载力标准值按照 fsp=160KPa 考虑，根据公式： / (1 )s p k p k af m R A m f m=(160-0.9*1*80)/【 220/(0.04*3.14)-0.9*1*80】 =0.0524 其中：spf-复合地基承载力标准值； m 置换率； kR 单桩承载力； kaf 桩间土承载力； 强度发挥系数， 0.90； 桩 间土强度提高系数， 1 ； 7.桩间距确定 按照正方形布桩，则由 22/m d de ； 计算出桩间距为 s=1.5464m，取 s=1.5m,实际置换率为 m=0.0557。 8.桩位布置及桩数 具体参见 CFG桩桩位布置图 （附图三） nts防灾科技学院毕业设计 23 9.验算复合地基承载力标准值 由 ； / (1 )s p k p k af m R A m f =0.0557*220/(3.14*0.04)+1*0.9*(1-0.0557)*80 =166 Kpa 160Kpa。 故以上选取的设计参数合理，满足复合地基承载力标准值的要求。 10.最终沉降量计算 地基沉降计算深度必须大于复合土层的厚度，并满足现行的国家标准建筑地基基础设计规范 GB50007-2002 中地基变形计算深度的有关规定。 沉降计算截止深度： 14.72 m）； 褥垫层的沉降量： 4.00 mm）； 复合土层的沉降量： 10.68 mm）； 下卧层的沉降量： 2.40 mm）； 最终沉降量： 16.68 mm。 11. 桩体强度标准值 根据规范要求，桩身砼 28天抗压 强度应满足 fcu 3 Rk / Ap = 3 220 0.1256 =5.25MPa 考虑施工影响因素，选 C15，坍落度 180 220mm。 7.1.2 4#楼 CFG 桩地基处理方案设计参数 1.复合地基设计要求 4#楼 复合地基承载力标准值为 fsp 160KPa； 2. 土层参数选取 设计所涉及到的土层参数如下 （ 表 7-2） 所示： nts防灾科技学院毕业设计 24 表 7-1 2#楼地层参数表 层号及岩土名称 承载力标准值（ kPa） 压缩模量 （ MPa） 极限侧阻 标准值（ kPa） 极限端阻力标准值（ kPa） 岩层厚度 （ m） 粉质 粘土粘质粉土 1层 100 5.2 40 3.03.4 圆砾（含砂约 30） 层 250 20.6 40 2.53.0 中、细砂 1层 180 21.1 40 细、粉砂 2层 160 10.62 50 粉质粘土粘质粉土 1层 180 15 50 600 粉质粘土、重粉质粘土 层 160 16.8 60 粘质粉土、砂质粉土 1层 250 19.6 60 3.桩径选择 选择桩径为 400mm。 4.桩端持力层选择 拟建物 4#楼部分的 0.000=30.900m，基础垫层底标高为 -2.00m，基底 持力层为层砂质粉土、粉质粘土粘质粉土 1，地基承载力标准值综合取值 180 kPa， 根据该工程岩土工程勘察报告中地基土的埋藏分布特点及物理力学性质，选择 砂质粉土层 作为桩端持力层，桩长 5.0米。 5.单桩承载力计算 ( ) /k s i i p pR D q L A q k （ 3.14*0.4*40*6 3.14*0.04*1200） /2 =226.08 kN 其中：kR 单桩承载力（ kN） ; D 桩径 ; Qsi 桩周摩擦力（ kPa） ; Ap 桩端面积； qp 桩端阻力（ kPa） ； il 地层厚度（ m） ; k 安全系数， k 2.0； 由上式得 ： RK=226.08 kN,取 RK=220KN。 6.求置换率 (m) 复合地基承载力标准值按照 fsp=160KPa 考 虑，根据公式： nts防灾科技学院毕业设计 25 / (1 )s p k p k af m R A m f m=(160-0.9*1*80)/【 220/(0.04*3.14)-0.9*1*80】 =0.0524 其中：spf-复合地基承载力标准值； m 置换率； kR 单桩承载力； kaf 桩间土承载力； 强度发挥系数， 0.90； 桩间土强度提高系数， 1 ； 7.桩间距确定 按照正方形布桩，则由 22/m d de 得 计算出桩间距为 s=1.5464m，取 s=1.5m,实际置换率为 m=0.0557。 8.桩位布置及桩数 具体参见 CFG桩桩位布置图 （附图四） 9.验算复合地基承 载力标准值 ； / (1 )s p k p k af m R A m f =0.0557*220/(3.14*0.04)+1*0.9*(1-0.0557)*80 =166 Kpa 160Kpa。 故以上选取的设计参数合理，满足复合地基承载力标准值的要求。 10.最终沉降量计算 地基沉降计算深度必须大于复合土层的厚度，并满足现行的国家标准建筑地基基础设计规范 GB50007-2002 中地基变形计算深度的有关规定。 沉降计算截止深度： 14.72 m）； 褥垫层的沉降量： 4.00 mm）； 复合土层的沉降量： 10.68 mm）； 下卧层的沉降量： 2.40 mm）； 最终沉降量： 16.68 mm。 11. 桩体强度标准值 根据规范要求，桩身砼 28天抗压强度应满足 fcu 3 Rk / Ap = 3 220 0.1256 =5.25MPa nts防灾科技学院毕业设计 26 考虑施工影响因素，选 C15，坍落度 180 220mm。 7.1.3 褥垫层的设计 1.褥垫层的设计目的 （ 1）保护桩土共同承担荷载； （ 2）调整桩土荷载应力分担比； （ 3）减少基础底面的应力集中； （ 4）调整桩土水平荷载的分担。 2.褥垫层设计参数 （ 1）褥垫层厚度为： 15cm； （ 2）褥垫层底标高为 -2.95m ； 1#、 2#、 3#、 4#楼的褥垫层顶标高为 -1.85m， 褥垫层底标高为 -2.00m。 （ 3）褥垫层的材料为：采用 150mm级配砂石褥垫层。 （ 4）褥垫层施工要求：采用平板震动仪，往复震动不少于三遍； （ 5）夯填度： D 不得大于 0.90（虚铺 23.00cm，压实为 20.00cm），必须满足有关垫层做法的规范。 7.2 复合地基（ CFG 桩）施工组织设计方案 复合地基（ CFG桩）施工组织设计方案编制依据 1、建筑地基处理技术规范 JGJ79-2002 2、建筑地基基础设计规范 GB50007-2002 3、建筑桩基技术规范 JGJ94-94 4、北京地区建筑地基基础勘察设计规范 DBJ01-501-92 5、高层建筑岩土工程勘察规范 JGJ 72-90 6、基桩低应变动力检测规程 JGJ/T93-95 7、 岩土工程勘察报告 8、 基础平面图 ; 9、建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB50202-2002 10、混凝土泵送施工技术规程 JGJ/T10-95 11、建设工程监理规程 GB50319-2000 12、建设工程监理规程 DBJ 01-41-2002 7.2.1 CFG桩施工工艺 本工程采用 2台长螺旋钻机成孔、管内泵送混合料（商品混凝土）成桩的工艺，其优nts防灾科技学院毕业设计 27 点是施工设备简单、施工方便、振动小、 噪音低、无环境污染、施工工期短、效率高，施工时应保证每台套设备 90KW 的电力供应。具体参见 CFG 桩施工工艺流程图，计划成桩工期 17天。可根据甲方的工期要求适当增加 CFG 打桩设备，缩短工期。 CFG 桩施工工艺流程图 7 2.2 CFG桩施工准备 1.熟悉建筑场地的资料，包括地质报告书、 CFG 桩布桩图、临近的高压电缆、管线等资料、建筑物场地的水准控制点和建筑物位置控制坐标等资料。 2.场地平整，施工用水、电接至基槽边。 3.提供施工车辆进出厂道 路畅通。 4.总包单位提供基础轴线及高程控制点，为我方地基处理进行桩位放线复合及测定桩顶标高提供依据。 7.2.3 CFG桩施工技术方法 1.桩位布设及质量要求 根据 CFG 桩施工桩位图及建设方提供的轴线为基准线进行布设桩位，经监理验收合格后，用钢纤打入地下 30c