江泉电子扩展项目地基处理方案设计cfg桩基础毕业设计.doc

江泉电子扩展项目地基处理方案设计摘要地基处理的目的主要是提高地基强度和控制地基变形，为建筑物建设和以后的使用提供安全保障。本毕业设计所涉及的建筑物场地为邯郸江泉电子扩展项目，工程条件较差，天然承载力不足，因此需要对天然地基处理，以满足建筑物对地基强度要求的需要。常用的地基处理方法有桩基础和复合地基，根据该场地的各种岩土工程勘察资料，本毕业设计对场地地质条件进行室内土工试验分析和现场原位试验评价，通过比较各种地基处理加固方法和施工工艺程序，决定采用CFG桩复合地基进行处理。设计的主要内容为桩长选取20m和桩径选取500mm，单桩承载力的计算结果为1078kN，桩间距1.531.66m及面积置换率7.7，计算复合地基承载力500kPa和沉降量31.83mm，满足建筑物的安全。关键词：地基处理 复合地基 CFG 单桩承载力 IAbstract The main purpose of the foundation treatment is improve thestrength of foundation and deformationcontrol of foundation,to provide security for theuse of the buildingconstruction andfuture.Thegraduation design of thebuilding site forHandan jiangquan electexpansion project,engineeringconditions,naturalbearing capacity is insufficient,so weneed make a natural foundationtreatment,in order to meet the needs ofthe building requirements。 The common foundation treatment methods consist of pile foundation and composite foundation, according to the site of all kinds of geotechnical engineering investigation data about this item, the graduation design evaluate geological conditions of indoor soil test analysis and in-situ test . By comparing all kinds of foundation reinforcement method and construction process, the CFG pile foundation treatment is chosen .The main contents of design is that the pile length choose 20m and pile diameter select 500mm, single pile bearing force calculation results for 1078kN, pile spacing of 1.661.53m and area displacement rate of 7.7% and calculation of composite foundation bearing capacity 31.83mm and settlement of the calculus 500kPa. This design can ensure the building safety.Keywords:foundation treatment composite foundation CFG the bearing capacity ofsingle pile目 录绪论1第 1 章 工程概况21.1 工程简介21.2 勘察目的、任务21.3 勘察依据及执行标准21.4 勘察工作布置及进行3第 2 章 工程地质条件42.1 地形地貌42.2 地层岩性42.3 地下水及地基土腐蚀性评价52.4 场地地震效应6第 3 章 岩土工程分析与评价73.1 各岩土层物理力学性质指标73.2 场地稳定性、适宜性评价73.3 地基均匀性评价73.4 各岩土层承载力特征值及变形参数83.5 地基基础方案评价8第 4 章 地基方案的选择104.1 桩基处理方案评价104.1.1预应力混凝土管桩104.1.2钻孔灌注桩114.2 复合地基处理方案评价124.3 地基方案选择12第 5 章 CFG桩复合地基计算145.1 桩基设计145.2 承载力计算165.3 验算桩基175.4 CFG桩复合地基沉降计算18第 6 章 结论与建议22参考文献23致谢24附表标准贯入试验统计表.8页勘探点一览表.2页土工试验综合成果表.10页物理力学指标统计表.3页附图建筑物勘探点位置图.1页桩平面布置图.1页钻孔柱状图.2页工程地质剖面图.4页III江泉电子扩展项目地基处理方案设计绪论 随着近年来改革开放的深入，我国国民经济的不断发展，工程建设的迅猛发展，建筑物的建造要求越来越高，对建筑物地基的强度要求也越来越高，在天然地基不能满足工程建设的要求时，地基处理问题就成为关系工程建设质量与投资的关键问题，因此地基处理在我国飞速发展，近几十年来积累了宝贵的经验。地基的稳定状态直接决定建筑物在建造和使用过程中的安全稳定状态，所以地基处理方案的选择和应用成为近年来研究的重要课题之一。 建筑物在使用过程中主要存在以下五个方面的问题：1、地基承载力及稳定性问题；2、沉降、水平位移及不均匀沉降问题；3、渗漏问题；4、液化问题；5、特殊土不良地基问题。 在高层建筑设计中，经常碰到天然地基不能满足承载力及变形要求的情况，这就需要对地基进行处理，形成人工地基，以保证结构的安全与正常使用1。随着地质深入研究和地基强度要求的增加，地基处理的方案也有着很大的演变，主要包括以下几种处理方案：1、换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理；2、强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基；3、水泥土搅拌法分为浆液深层搅拌法(简称湿法)和粉体喷搅法(简称干法)适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基；4、预压法适用于处理淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土地基；5、置换法适用于高饱和度的粉土，软-流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程，在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果；6、灌筑（预制）桩基础适于基础荷载大，有可靠的持力层的处理等2。本论文以CFG桩进行地基处理的设计与应用为主线，着重分析复合地基设计的基本原理及方法，同时具体论述了CFG桩复合地基的设计与施工工艺及质量控制等主要内容，针对江泉电子扩展项目进行详细的设计，江泉电子扩展项目天然地基承载力较低，并不能满足建筑物对地基的要求。结合本工程的工程地质情况，综合考虑对周围环境和建筑物的影响，提出了复合地基设计方案的优选方法，以技术经济为主对复合地基设计方案进行探讨，重点分析了复合地基承载力与变形特性，决定采用CFG桩复合地基对天然地基进行加固。加固之后要求地基承载力可以满足建筑物的稳定，在今后的使用过程中不会产生对建筑物照成破坏。第 1 章 工程概况1.1 工程简介受邯郸市江泉电子科技有限公司的委托，我公司承接了其拟建江泉电子年产600万只电子传感器扩产项目的岩土工程勘察任务。本次勘察为详细勘察阶段。拟建1#、3#楼为地上2123层，地下均2层，结构形式为剪力墙结构，采用筏板基础，基底埋深约10.0m，基底压力（标准组合）440及390kPa。拟建车库为地下2层，裙楼为地上5层，结构形式为框架结构，采用筏板基础，基底埋深约10.0m，基底压力（标准组合）100kPa。1.2 勘察目的、任务本工程重要性等级为二级，场地复杂程度为二级，地基复杂程度为二级，地基基础设计等级为乙级，本次岩土工程勘察等级为乙级3。本次勘察目的及要求为： （1）查明建筑范围内岩土层的类型、深度、分布、工程特性，分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力； （2）查明场地内有无不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，提出整治方案的建议； （3）查明地下水的埋藏情况、类型，提供地下水位及其变化幅度，以及对建筑物的腐蚀性； （4）划分场地土类型和场地类别，并对饱和粉土及砂土进行液化判别； （5）对可供采用的地基基础方案及基坑支护形式进行论证分析，提出经济合理的设计方案；提供地基承载力及变形设计参数，建议经济合理的桩基类型，选择合理的桩端持力层，详细查明持力层和软弱下卧层的分布，提供桩基设计参数，并对设计与施工应注意的问题提出建议4。1.3 勘察依据及执行标准本次勘察的主要依据为甲方提供的“岩土工程勘察任务委托书”及建筑平面布置图。执行规范及标准为： （1）建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002） （2）建筑抗震设计规范（GB 50011-2010） （3）建筑地基处理技术规范（JGJ 79-2002） （4）土工试验方法标准（GB/T 50123-1999） （5）高层建筑岩土工程勘察规范（JGJ 72-2004） （6）建筑桩基技术规范（JGJ 94-2008） （7）原状土取样技术标准（JGJ 89-92） （8）岩土工程勘察安全规范（GB 50585-2010）1.4 勘察工作布置及进行本次岩土工程勘察于2012年1月5日12日对拟建场地进行了现场勘探工作，而后转入内业资料整理阶段。勘探方法为现场钻探。勘探共完成勘探点37个，勘探点间距为7.030.0m，勘探深度为25.060.0m，合计总进尺1438.0m。取土采用110200型活塞取土器，回转钻进，20m以上静压快速取土，20m以下采用双管单动取土器取土。取原状样268件，取扰动试样56件，标准贯入试验254次。本次勘察在场地内即k5、k23、k32钻孔在场地内进行了波速测试，测试主要采用的分析仪器是武汉岩海公司生产的RS-1616K（s）型基桩动测仪和三分量的波速探头，单孔地面激振是这次采用的，激振板距孔口距离为1.5m，测点间距为2m。室内土工试验为常规性物理性试验、颗粒分析试验、三轴压缩试验（UU）、固结试验（最大加压1600kPa）等。各钻孔孔口坐标以邯郸市开发区东区和谐大街与创业路中心线交叉点为（0，0）的相对坐标进行控制，各钻孔孔口标高以黄海高程高程进行控制。第 2 章 工程地质条件2.1 地形地貌拟建建筑物场地位于邯郸市开发区东区和谐大街与创业路交叉口西北角，地貌单元属于华北冲洪积平原中南部，地势较平坦。图2-1 工程交通位置图2.2 地层岩性在场地勘探深度范围内，主要地层分别依次为第四纪冲积而形成的粉质粘土、洪积而形成的粉质粘土、粉土及砂土。根据现场仪器勘探、原位测试结果及室内土工试验结果将场地土划分为十二层4。场地内各土层的岩性特征自上而下描述如下：第（1）层 耕土（Q42ml）：褐色，稍密，稍湿，主要成分为粉质粘土，见小虫孔，含植物根系等。层厚0.50.8m。第（2）层 粉土（Q42(al+pl)）：黄褐色，稍密，湿很湿，韧性较低，局部夹粉质粘土薄层，夹碳屑，含少量锈斑点，局部见云母碎片。属中等偏高压缩性土。层顶埋深0.50.8m。层厚5.36.1m。第（3）层 粉质粘土（Q42(al+pl)）：褐色，可塑软塑，稍有韧性，见少量碳屑，含锈斑点，夹粘土薄层，有少量锈斑点，干强度低。属中等压缩性土。层顶埋深5.96.7m。层厚2.33.3m。第（4）层 粉质粘土（Q42(al+pl)）：灰褐色，可塑，韧性中等，光泽度中等，局部夹粘土薄层，偶见小螺壳体，略有腥味，见铁锈斑点。属中等压缩性土。层顶埋深8.79.5m。层厚2.73.6m。第（5）层 粉土（Q42(al+pl)）：褐褐灰色，中密，湿，见大量云母碎片，摇振反应迅速，可见大量铁锈斑点，夹细砂薄层，偶见小姜石粒。属中等压缩性土。层顶埋深11.712.7m。层厚2.33.4m。第（6）层 粉质粘土（Q41(al+pl)）：褐黄色，处于可塑和硬塑之间，韧性中等，光泽度中等，局部夹粉土及粘土薄层，含大量铁锰结核，局部见少量姜石粒。属中等压缩性土。层顶埋深14.715.6m。层厚3.24.3m。第（7）层 粉质粘土（Q41(al+pl)）：褐黄色，处于可塑和硬塑之间，韧性较低，见大量铁锰结核，局部砂感明显，含粉土薄层，稍有光泽，含大量小姜石粒。属中等压缩性土。层顶埋深18.419.3m。层厚3.35.0m。第（8）层 粉质粘土（Q41(al+pl)）：棕褐色，处于可塑和硬塑之间，韧性中等，光泽度中等，局部夹粉土及粘土薄层，含大量铁锰结核，见大量姜石粒，最大粒径8cm。属中等偏低压缩性土。层顶埋深22.223.5m。层厚1.76.9m。第（9）层 细砂（Q41(al+pl)）：褐黄色，处于中密和密实之间，分选性较差，稍湿，主要成分为云母、石英，夹粉质粘土团块，可见大量铁锰结核。层顶埋深26.029.6m。层厚1.16.2m。第（10）层 粉质粘土（Q41(al+pl)）：棕褐色，处于硬塑和坚硬之间，光泽度中等，韧性较差，局部夹粉质粘土及砂薄层，见大量铁锰结核，含大量姜砾石粒。属低压缩性土。层顶埋深30.032.9m。层厚4.19.5m。第（11）层 粉砂（Q41(al+pl)）：棕红色，处于中密和密实之间，分选性较差，稍湿，主要成分为云母、石英，夹粉质粘土团块，底部有胶结块，可见大量铁锰结核。层顶埋深36.539.7m。层厚1.65.3m。第（12）层 粉质粘土（Q41(al+pl)）：棕褐色，处于硬塑和坚硬之间，光泽度较差，韧性较差，见大量姜砾石粒，局部夹粘土薄层，局部胶结成块，可见大量铁锰结核。属低压缩性土。层顶埋深40.342.3m。揭露层厚0.319.5m。2.3 地下水及地基土腐蚀性评价拟建场地勘察范围内初见地下水水位4.35.0m，稳定地下水水位2.84.0m，属上层滞水，稳定水位随季节变化略有升降，水位变化幅度0.71.2m，抗浮水位可按2.0m考虑。根据本工程场地内所取水样的水质化学分析报告结果，按最不利于工程安全因素考虑，处于类环境中，在干湿交替的作用下，地下水不会对混凝土照成腐蚀，但是会对混凝土中的钢筋照成弱腐蚀。根据地区经验，本场地地基土对建筑材料有微腐蚀性。2.4 场地地震效应根据建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）5，7度为该场地抗震设防烈度。该场地k5、k23、k32剪切波速计算值分别为182.4 m/s、183.7 m/s、187.3 m/s，场地土的主要类型为中软土，并且在场地内覆盖的层厚度大于50m，根据资料综合判定该场地类别为类，评价为可进行建设建筑物的一般地段6。拟建场地20米范围内发现饱和砂土及粉土，第（2）层粉土、第（5）层粉土粘粒含量均大于10%，根据建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）第（2）层粉土、第（5）层均属于非液化土，可不考虑液化的影响。第 3 章 岩土工程分析与评价3.1 各岩土层物理力学性质指标本次勘察所使用的手段主要有钻探、室内土工试验等手段，各岩土层的物理力学性质指标已基本上掌握了。各岩土层的主要物理力学性质指标详见附表。标准贯入试验指标统计时采用经杆长修正后锤击数分层算术平均值7。表3-1 标准贯入试验成果统计表层号土质类别个数最大值最小值平均值变异系数标准差标准值2粉 土577.32.95.30.1830.9735.03粉质粘土147.93.45.90.2161.2815.34粉质粘土229.05.07.40.1170.8707.15粉 土2411.76.19.80.1171.1569.46粉质粘土2310.86.88.40.1281.0778.07粉质粘土2715.49.811.90.1211.45711.58粉质粘土2218.911.914.50.1231.79013.89细 砂2120.314.717.00.0851.44416.410粉质粘土1820.316.117.90.0591.05017.411粉 砂2121.718.219.70.0411.80219.43.2 场地稳定性、适宜性评价建筑物主要持力层范围内，各岩土层工程性质较好。场地内无影响建筑物稳定性的活动构造。勘察未发现不良地质作用，本场地适合于拟建建筑物的建设。3.3 地基均匀性评价拟建建筑1#3#主楼基础埋深10.0 m，根据勘探资料，基础底板位于第（4）层粉质粘土上。地基土的均匀性评价分下列三点，根据高层建筑岩土工程勘察规程。 1、持力层底面的坡度小于10%。2、Esmax / Esmin1.5为压缩层内各土层的当量模量满足式8。经综合判定，拟建建筑1#3#主楼地基为均匀地基。拟建裙楼及车库基础位于第（4）层粉质粘土上，持力层范围内各岩土层层面坡度小于10%，综合考虑拟建裙楼及车库场地地基为均匀地基9。3.4 各岩土层承载力特征值及变形参数根据各岩土层物理力学指标、标准贯入试验指标，并结合地区经验，综合比较，给出地基土承载力特征值及变形参数建议值见表3-2 。表3-2 承载力特征值及变形参数地层岩土类别承载力特征值fak（kPa）建议值E1-2（MPa）2粉 土1006.823粉质粘土1005.314粉质粘土1106.495粉 土1307.826粉质粘土1508.177粉质粘土1809.018粉质粘土2008.939细 砂230E0=18.010粉质粘土2209.1211粉 砂240E0=20.012粉质粘土2509.70注：E0为变形模量3.5 地基基础方案评价拟建车库基础埋深10.0m，基底压力（标准组合）为100kPa，第（4）层粉质粘土作为基底，本场地第（4）层土天然地基承载力特征值为110kPa，承载力满足设计要求1。拟建主楼1#、2#、3#楼基础埋深10.0m，基底压力（标准组合）为390、440kPa，第（4）层粉质粘土作为基底，本工程场地第（4）层土天然地基承载力特征值为110kPa，考虑地下车库影响，车库基底压力折合土深度为4.0m，经深度修正（基础埋深取4.0m，d=1.0，=18.0 kN/m3）地基承载力为173 kPa，承载力不满足设计要求12。采用经验公式，取Ck=16.0kPa、k=12.00、Mb=0.23、Md=1.94、Mc=4.42、d取4.0米，地基承载力为180.0kPa，满足设计要求。综合考虑主楼天然地基各项物理力学指标，并不能满足建筑物对地基的强度要求，应采用一定的地基处理技术对地基进行加固，复合地基处理或桩基处理成为现在工程的首选。泥浆护壁钻孔灌注桩和预应力混凝土管桩成为桩基施工的首要预选方案，CFG桩复合地基成为复合地基的典型应用11。根据场地内土层的分布及密实度情况，本场地第（7）层及以下土层分布连续、承载力较高、压缩性低，可作为桩端持力层。第 4 章 地基方案的选择4.1桩基处理方案评价4.1.1预应力混凝土管桩表4-1 预应力混凝土管桩设计参数层号岩性类别极限侧阻力标准值（kPa）极限端阻力标准值（kPa）（2）粉 土30-（3）粉质粘土45-（4）粉质粘土50-（5）粉 土55-（6）粉质粘土55-（7）粉质粘土70-（8）粉质粘土854000（9）细 砂704500（10）粉质粘土905500Ra=UpqsiLi+qpAp （4-1 ）Up-桩的周长（m）；-桩端承载力折减系数0.40.6；qsi,qp-桩侧第i层土的侧阻力，端阻力特征值（kPa）；Li-第i层土的厚度（m） 拟建1#3#主楼若以第（10）层土做为桩端持力层，若采用预应力混凝土管桩时，选桩长为25.0m时，采用式4-1估算单桩承载力值，工程实际单桩承载力设计值应由现场静载荷试验确定，当桩径为400mm和500mm时，计算结果见表4-2。表4-2 单桩极限承载力计算值桩径(mm)预制砼管桩极限承载力计算值（kN）400258050038004.1.2钻孔灌注桩表4-3 钻孔灌注桩设计参数层号岩性类别极限侧阻力标准值（kPa）极限端阻力标准值（kPa）（2）粉 土28-（3）粉质粘土40-（4）粉质粘土45-（5）粉 土50-（6）粉质粘土55-（7）粉质粘土65-（8）粉质粘土801500（9）细 砂651500（10）粉质粘土851600（11）粉 砂651200（12）粉质粘土871700 注：由于第（8）层粉质粘土中大量大块姜石的存在及第（9）层细砂的存在，根据地区经验，施工可能较为困难。1#楼部分第（9）层细砂较厚，难以穿透，预应力混凝土管桩施工时易导致桩长不一致。 若采用钻孔灌注桩时，选桩长为25.0m时，按工程实际单桩承载力值应由现场静载荷试验确定，得到表4-4。表4-4 单桩极限承载力计算值桩径(mm)钻孔灌注桩极限承载力计算值（kN）6003500 本工程主楼基础埋深约10.0m，按桩基桩长25.0m，基底压力为390、440kPa，附加压力分别约309kPa、359kPa，采用分层总和法计算主楼建筑各点的沉降量，建筑物变形及倾斜均满足规范要求。4.2复合地基处理方案评价 设计参数如下表4-5：表4-5 CFG桩设计参数层号岩性类别侧阻力特征值（kPa）端阻力特征值（kPa）（2）粉 土20-（3）粉质粘土25-（4）粉质粘土27-（5）粉 土30-（6）粉质粘土28-（7）粉质粘土32-（8）粉质粘土401300（9）细 砂251000（10）粉质粘土421400 注：由于第（8）层粉质粘土中大量大块姜石的存在，根据地区经验，施工可能较为困难。 拟建1#、3#主楼若以第（9）层土做为桩端持力层，若采用长螺旋成孔当桩长为20.0m时，桩径为500mm时，单桩承载力特征值取1000 kN，根据建筑地基处理技术规范（JGJ 79-2002）公式fspk= m Ra/Ap + (1-m) fsk，式中fspk = 390 kPa， = 0.75，fsk = 110kPa，面积置换率取6.5，复合地基承载力特征值为408kPa，本结果供设计参考。 工程实际单桩承载力设计值应由现场静载荷试验确定。施工前应进行工艺性试桩，以确定施工工艺流程，设计及施工均应按建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）执行。本工程1#、3#主楼基础埋深约10.0m，按桩基桩长20.0m，基底压力为390kPa，附加压力分别约309kPa，采用分层总和法计算主楼建筑各点的沉降量，建筑物变形及倾斜均满足规范要求。4.3地基方案选择 CFG桩虽然起步较晚，但近年来发展迅速，主要是因为CFG桩具有以下优点：施工速度快，建筑成本低，可调性，适用性，可靠性好。目前CFG桩复合地基在许多地区广泛应用。 综上所述：根据该场地的各种岩土工程勘察资料，本毕业设计对场地地质条件进行分析和评价采用CFG桩复合地基进行处理。 工程实际单桩承载力设计值应由现场静载荷试验确定。施工前应进行工艺性试桩，以确定施工工艺流程，设计及施工均应按建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）执行。本工程1#3#主楼基础埋深约10.0m，按桩基桩长20.0m，基底压力分别为390 kPa和440 kPa，附加压力分别约309 kPa和359 kPa，采用分层总和法计算主楼建筑各点的沉降量。第 5 章 CFG桩复合地基计算5.1桩的设计 CFG桩复合地基的设计参数共四个，分别是：桩径、桩长、桩间距、垫层厚度及材料。 图5-1 CFG桩基设计流程 （1）桩径d 根据建筑地基处理技术规范（JGJ792002） CFG桩桩径宜取350600mm桩径过小，施工质量不容易控制，桩径过大，需加大褥垫层厚度才能保证桩土共同承担上部结构传来的荷载。 CFG桩只可布置在基础范围内，对可液化地基，基础内可采用振动沉管水泥粉煤灰碎石桩、振动沉管碎石桩间作的加固方案，但对基础外一定范围内需打设一定数量的碎石桩6。 根据江泉电子扩展项目工程的勘查资料选取CFG桩径为500 mm。 （2）桩长L CFG桩复合地基要求桩落端落在好的土层上，这是CFG桩复合地基设计的一个重要原则。因此，桩长是CFG桩复合地基设计时首先要确定的参数，它取决于建筑物对承载力的变形和要求，土质条件和设备能力等因素。 桩长主要取决于桩端持力层的选择。桩端最好进入坚硬土层或岩层，采用嵌岩桩或端承桩；当坚硬土层埋藏很深时，则宜采用摩擦桩，桩端应尽量到达低压缩性、中等强度的土层上。桩端进入持力层的深度，对于粘性土、粉土不宜小于2d，砂类土不小于1.5d，碎石类不宜小于1d。当存在软弱下卧层时，桩端以下持力层厚度不宜小于4d6。 根据勘查资料第（9）层 细砂（Q41(al+pl)）为褐黄色，中密密实，稍湿，分选性较差，主要成分为云母、石英，夹粉质粘土团块，可见大量铁锰结核，可作为CFG复合地基桩的持力层。所以选取CFG桩长为20m。 （3）桩间距s 桩距s过大，承载力不能满足；s过小，桩的承载力不能充分发挥，且给施工造成困难。试验表明，当桩距小于4倍桩径后，随着桩距的减小，复合地基承载力的增长率明显下降，从桩、土作用的发挥考虑，桩距大于4倍桩径为宜6。 （4）垫层 垫层的主要作用有： 提高持力层的承载力，减少基础尺寸，同时将建筑物基底压力扩散到地基中。 置换基础下软弱的高压缩性土，减少地基的变形量。 对于用砂石等透水料填筑的垫层，有加速软土层的排水固结作用7。 基础的底面尺寸决定于垫层的承载力。结合本工程现场荷载试验确定垫层厚度为0.5m，其中，素混凝土垫层厚度为0.2m，褥垫层厚度为0.3m。通过对垫层变形验算，结果满足规范要求。 （5）面积置换率m 复合地基中，一根桩和它所承担的桩间土体为一复合土体单元。在这一复合土体单元中，桩的断面面积和复合土体单元面积之比，称为面积置换率8。根据建筑地基处理技术规范（ JGJ 79-2012 ）得： m=d2/de2 （5-1）式中：m桩土面积置换率； d桩身平均直径（m）； de一1根桩分担的处理地基面积的等效圆直径； 等边三角形布桩 de=1.05S ； （5-2） 正方形布桩 de=1.13S ； （5-3） 矩形布桩 de=1.13； （5-4） S、S1、S2分别为桩间距、纵向桩间距、横向桩间距。5.2承载力计算 （1）单桩承载力计算根据建筑地基处理技术规范（JGJ792002）得：Ra=UpqsiLi+qpAp （5-5）式中：Up-桩的周长（m）； -桩端承载力折减系数0.40.6； qsi,qp-桩侧第i层土的侧阻力，端阻力特征值（kPa）； Li-第i层土的厚度（m）； 按式5-2 Ra=UpqsiLi+qpAp 取0.5 Up=3.140.5=1.57 （m） Ap=3.140.50.5/4=0.2 (m2)Ra=1.57(2.427+302.9+3.828+4.232+4.240+2.525)+0.510000.2=1078 (kN)1楼基底尺寸为53.529.5m ,基底压力为440 kPa桩数N=（53.529.5440）/1078 = 645（根）布置时采用33 20 = 660根布置 桩距 1.53 1.66（m）面积置换率m = d2 /de2 de=1.13=1.80（m）m = 0.52 / 1.802 = 7.7 （2）复合地基地基承载力计算fspk=mRa/Ap+（1-m）fsk （5-6） 式中： fspk-复合地基承载力特征值（kPa）； m-面积置换率； Ra-单桩竖向承载力特征值（kN）； Ap-桩的截面面积（m2）； -桩间土承载力折减系数，易按地区经验取值，如无地区经验时，取0.51.0，天然地基承载力较高时取大值； fsk-处理后桩间土承载力特征值（kPa），易按地区经验取值，如无地区经验时，可取天然地基承载力特征值。根据式 5-3 fspk=mRa/Ap+（1-m）fsk 取0.5 fspk=7.7 1078 / 0.2 + 0.5（1-7.7）230 = 500 kPa 440 kPa 满足要求。5.3 验算桩基 在荷载作用下刚性承台下的群桩基础中各桩分担的力一般是不均匀的，往往处于很复杂的状态，受很多因素的影响。但在实际工程设计中，对于竖向压力，通常假设各桩的受力按线性分布9。这样，在中心竖向力作用下，各桩承担其平均值，在偏心竖向力作用下，各桩上分配的竖向力按与桩群的形心之距离呈线性变化，亦即如下式所示：轴心竖向力Fk情况下Qk = （5-7）偏心竖向力Fk，Mxk，Myk作用下Qik = （5-8）式中：Qk轴心竖向力下任一桩上竖向力，kN； n 桩基中的桩数； Qik偏心竖向力作用下第i根桩上的竖向力，kN； Mxk，Myk作用于承台底面通过桩群形心的x，y轴的力矩； x，y第i根桩中心至桩群形心的x，y轴线的距离10。 在确定了桩基础中每根桩上的受力以后，则用下面各式验算单桩承载力： 在中心竖向力作用下 Qk Ra （5-9） 在偏心竖向力作用下 Qk，max 1.2 Ra （5-10）式中：Ra单桩承载力特征值。 按式5-4计算 Qk = = = 1028 kPa Ra=1078 kPa 符合要求。5.4 CFG桩复合地基沉降计算 CFG桩处理后的变形计算按现行国家标准建筑地基基础设计规范GB50007的有关规定执行。通常情况下CFG桩复合地基沉降有三部分，一为加固深度范围内土的压缩变形S1，二为下卧层变形S2，三为褥垫层变形S3。由于褥垫层变形很小可以忽略不计，因此S = S1 + S2 ，然后按分层总和法计算加固区和下卧层总的变形量Sc 11。 （5-11）式中：总的分层数； 对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加应力，kPa； 一荷载P在第i层土产生的平均附加应力(kPa)； 第i层土压缩模量(kPa)； 基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离m； 、基础底面计算点至第i层土、第i-1层土平均附加应力系数； 加固区第i层土压缩模量放大系数，由下式确定： （5-12） 沉降计算修正系数，根据地区沉降观测资料及经验确定。表5-1 变形计算经验系数12/MPa2.54.07.015.020.01.11.00.70.40.2上式的为变形计算深度范围内压缩模量的当量值。按照下式计算： （5-13）式中: 第i层土附加应力沿土层厚度积分值；第i层土压缩模量(kPa)，桩长范围内的复合土层按复合土层的压缩模量取值。复合地基变形计算深度必须大于复合地基的厚度，并应符合下式要求： （5-14）式中 ： 计算范围内，第i层土的计算变形值； 在计算深度向上取土层计算变形值。 图5-2 附加应力分布图 由式5-14确定沉降量计算深度为33m ，基底附加应力 Po = 309 kPa ， 按式5-11计算沉降量。计算结果见下表 ：表5-2 主楼1楼中心沉降计算表514分区土层号层厚自基底往下深度放大系 数 天然压缩模量复合压缩模量分层沉降量总沉降量 加 固 区2.42.44.550.9966.4929.5325.0125.012.95.33.850.9807.8230.1128.7753.783.89.13.330.9288.1727.2136.8490.624.213.32.780.8289.0125.0531.67122.294.217.52.800.7208.9325.0019.62141.912.5202.50.65218.0045.003.02144.93 下 卧 区1.221.210.64018.018.09.06153.996.82810.4909.129.125.15159.145.03310.4402020159.14 主楼1楼 由式5-13 得知= （2.40.996 + 2.90.98+3.80.928 + 4.20.828+4.20.72 + 2.50.652+1.20.64+6.80.49）/ 4 = 5.25= （2.40.996 / 29.53 + 2.90.98 / 30.11 + 3.80.928 / 27.21+ 4.20.828 / 25.05 + 4.20.72 / 25.00 + 2.50.652 / 45 + 1.2 0.64 / 18.00 + 6.80.49 / 9.12 ) / 4 = 0.25 = 5.25 / 0.25 = 21 查上表5-1 得=0.2所以主楼1楼最终沉降量S = 0.2 159.14= 31.83 mm用上述方法计算主楼1楼角点沉降量如下：表5-3 沉降值汇总建筑物计算点号沉降值（mm）1#楼k510.68k610.54k1210.9k1310.68基础中心31.83 通过计算得知：建筑物在使用过程中会产生倾斜，在允许范围内，满足建筑物安全规范，因此CFG桩复合地基适用于本场地的地基处理。 主楼2#楼和主楼3#楼采用CFG桩复合地基，附加压力分别约359kPa、309kPa计算方法同上。计算得出主楼2#楼和主楼3#楼的复合地基承载力均满足地基承载要求，处理后可以进行建筑物施工。沉降量计算如下：表5-4 主楼2#、3#楼沉降值汇总建筑物计算点号沉降值（mm）主楼2#楼2526层k1514.44k1613.88k2214.12k2314.30基础中心38.26主楼3#楼2123层k2413.54k2513.12k3113.46k3213.10基础中心36.48 采用分层总和法计算主楼建筑各点的沉降量，查阅规范要求得出建筑物变形及倾斜均满足规范要求。可以正常进行建筑物的施工。第 6 章 结论与建议 1、拟建场地地层层位较稳定，各土层工程力学性质较均匀。勘察