地基处理课程设计报告书原稿11年6月

1、课程设计报告书课程名称_ _地基处理_ _设计内容_205国道桥头软弱地基处理_专业、年级_ _勘查08- 1班_学生姓名_ 冯绍伟_指导教师_崔可锐_查甫生_完成时间_2011年6月29日_ _合肥工业大学资源与环境工程学院设计题目205国道（高速公路）桥头软弱地基处理成绩课程设计主要内容通过地基处理课程的学习，对205国道（高速公路）桥头软弱地基处理进行设计，设计内容为：1，布桩形式，桩径，桩距；2，桩长；3，复合地基承载力；4，荷载计算（车辆，及路堤自重）；5，复合地基的沉降量计算；6，下卧层承载力和沉降量的计算； 7，工后沉降的计算；8，沉降稳定时间；9，方案选择及判别； 10，造价等

2、。理论联系实际，了解地基处理设计有多种选择，从质量，进度和投资等方面综合考虑，选择一个最佳方案。通过课程设计，掌握设计的方法和步骤。指导教师评语建议：从学生的工作态度、工作量、设计（论文）的创造性、学术性、实用性及书面表达能力等方面给出评价。签名： 2011 年 7月 6 日205国道（高速公路）桥头软弱地基处理的课程设计一、 工程简况东环路是205国道在马鞍山境内的一段，是一级汽车专用公路，长19.6Km, 双向4车道，设计车速110Km/h, 路面宽24.5m, 路堤平均堆高4.0m，基底宽36.042.0m。其中在五亩山大桥和丰收桥之间为大面积灌溉渠，地基极为软弱：从地表向下依次为0.8

3、m厚耕植土，8.09.0m厚流塑和软塑淤泥质亚粘土，再往下是10.0m厚软塑和硬塑亚粘土等（表1），地下水位离地表0.50.8m。表1 各层土的物理力学指标值土层名称（状态）（）（t/m2）eILa(Mpa-1)Es(Mpa)Cu(kPa)u(。)淤泥质亚粘土（流塑）40.2-95.11.781.111.150.931.963淤泥质亚粘土（软塑）38.51.811.100.730.762.6126亚粘土（软塑）29.51.900.850.650.444.096亚粘土（硬塑）23.62.010.670.150.198.96818含碎石亚粘土21.71.990.690.370.247.1注 淤泥质

4、亚粘土渗透系数4.2310-7cm/s二、 基处理方法选择 由于该段地基极为软弱，初步计算。其路堤临界高度仅3.0m，在设计的路堤作用下地基固结沉降量为50.5cm。按两年工期则工后沉降超过20cm，不能满足工后沉降Sr10cm的规范要求，必须对地基进行处理。处理方法有以下四种：砂垫层法；砂井法；粉喷桩法和二灰桩法。砂垫层法虽然施工简单，造价低，但此法不能满足工后沉降的设计要求及存在压路机下陷，难以施工的问题。砂井法有利于软粘土排水，能加速固结沉降，但施工要求高而且对工期有严格限制。粉喷桩法有利于固化软土，亦能满足工期要求，但工程造价高。二灰桩法是马鞍山矿山研究院为加固软弱地基而开发的一项土工

5、新技术，以成功地用于危楼地基加固和重载铁路软基处理。马鞍山发电厂有大量粉煤灰（工业废渣）可供利用，故二灰桩成本较低。从路堤稳定，工后沉降，工期及经济诸方面考虑，确定采用二灰桩技术对桥头软弱地基进行加固处理(同学们也可另选其他地基处理方法)。三、 课程设计要求画剖面图，选出方案，作出设计（桩径，桩长，桩距，平面布桩，沉降量，复合地基承载力），写出计算步骤。如有可能，算出沉降稳定的时间，工后沉降以及造价。 设计报告装订顺序：封面任务书（成绩）设计计算图纸注：二灰桩的抗剪强度为130 Kpa。 加固后桩周土的承载力标准值为40 Kpa。四、 二灰桩（粉煤灰生石灰=37）复合地基设计计算书 图1 桥头

6、地层剖面图根据205国道桥头软弱地基实际勘察资料，考虑沉降、工期和造价等综合因素，本设计采取二灰桩法处理软弱地基，其中二灰桩的粉煤灰：石灰=3：7。设计内容如下：1、确定布桩形式、桩径、桩距（1）确定桩径参照石灰桩的设计规范，桩径一般在300400mm之间，由于地基淤泥质土层较厚，安全起见，取二灰桩桩径为d=400mm。（2）确定桩距根据建筑地基处理技术规范中淤泥和泥质土的桩间距，参照石灰桩参考桩距，桩中心距一般取为23倍桩径，这里取2.86，计算出的桩距为l=700mm。（3）确定布桩形式本设计采用三角形布桩。则二灰桩膨胀前的置换率m=0.296m=m=1.10.296=0.326由于粉煤灰

7、：石灰=3：7，查建筑地基处理技术规范中条文规定,可查表,二灰桩的膨胀为1.051.1，取=1.1,则:m=0.1221。700mm700mmd=400mm m其布桩图:2、确定桩长桩的长度取决于桩的加固目的和上部结构的条件，上部0.8m厚的耕植土应挖去，将其换填为亚粘土。在路堤底部铺设300mm厚的沙石垫层，用来利于排水。这里把桩长初步设计选为L=8000mm。24.5m42m3m0.8m路 堤褥垫层路堤剖面图：、复合地基承载力3、复合地基承载力规范中提供的桩和桩间土承载力特值计算公式：fspk=mfpk+(1-m) fsk式中：fpk桩体承载力特征值,这里取350Kpa fsk加固后的桩周

8、土的承载力特征值fspk复合地基承载力特征值m面积置换率代入得：fspk=mfpk+(1-m) fsk =0.326*350+(1-0.326)*40=141Kpa4、荷载计算4.1基底附加应力我们取8m长的路来研究。（1）车辆荷载计算取垫层底部为基底，考虑六车在同一横断面的最不利情况，假设每车载重加自重为500kN。取汽车跑动时对路面的冲击系数为1.30，则六车总荷载 F1=4*500*1.30+2*500=3600kN（2）褥垫层重量计算由于地下水位离地表0.50.8m，取地下水0.6m来计算,又换的亚粘土的重度为2.01。则F2=42m*8m*(2.01*0.6m+(2.01-10)*0

9、.2m)=4730kN(3)路堤自重 假设路堤的容重是20kN/m3则G（24.5+42）*3*0.5*8*2015960kN则基底附加应力p =(F1+F2+G)/A =(3600+4730+15960)/(42*8) =72.3kPa1411kPa满足承载力要求。4.2底面以下的基底附加应力采用角点法分成四块,每块l=21 b=4m5、复合地基沉降计算根据建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）的有关规定，复合地基的压缩模量可按：Esp=1+m(n-1)Es式中：Esp复合土层的压缩模量，MPaEs桩间土的压缩模量，MPa修正系数，可取1.11.3,成孔对桩周土挤密性好或面积置换率

10、大时取大值，这里取1.2m面积置换率n桩土应力比，压无实测资料时，可取24,原状土强度低时可取大值，原状土强度可取小值，在这里取3.5。根据分层总和法，给地基分层，2m为一层，计算地基中附加应力分布。其中b=42m。由于b=42m太宽，而 zi/b最大也只有0.142，查表得附加应力系数Ks=0.99，接近于1，故可将此范围内的附加应力分布近似为均匀分布，都等于基底附加应力74.43kPa。第一层流塑亚粘土二灰桩复合土层的压缩模量Esp= =1.2*1+0.326*(3.5-1)*1.9=4.318Mpa第二层软塑亚粘土二灰桩复合土层的压缩模量Esp=1.2*1+0.326*(3.5-1)*2

11、.6=5.66MPa故沉降：s=i=*72. 3*4+*72.3*4=11.8cm6、下卧层承载力和沉降量计算下卧层的=6，查表得Mb=0.10,Md=1.39,Mc=3.71fa=Mbb+Mdmd+ Mcck=0.10*8.1*42+1.39*8.0*6+3.71*12=145.2kPa由于桩基础宽度很大，附加应力按平均向下扩散计算，z=77.9kPa,该层的自重应力为cz=77.68+36.56=114.24kPa所以z +czfa，下卧层满足要求。分层厚度取为2m或1m。这里按条基算,其中按表中的查,其实用角点法取一段路来研究,采用四块21*8的矩形来计算可算出同样的结果。可用下式来计算

12、:s=i=如附表中求出的从8.8m以下的便是下卧层的沉降量s=162.3-100.57=61.73mm7、工后沉降计算总沉降量由下卧层沉降加上复合地基沉降,由于我们在算复合地基沉降时高估了其沉降,所以由附表的累积沉降得出S=162mm平均压缩系数:av=(0.93*4+0.76*4+0.44*5+0.19*5)/(4+4+5+5)=0.55 平均孔隙比:e=(1.11*4+1.10*4+0.85*5+0.67*5)/( 4+4+5+5)=0.913那么竖向固结系数:Cv=,渗透系数:k=365*24*3600*4.23*10-7=13.34cm/a(单位变化把cm/s变成cm /a)平均固结系

13、数Cv=*105=4.6*105cm2/a施工期为两年，Tv=4.6*105*2/182=0.283参数=4.25，由Tv及查图平均固结度U=0.62所以施工两年内的沉降St=0.62*15.7=9.737cm8、沉降稳定时间=(72.7+17.1)/2=44.9取稳定后沉降为St=10cm，最终沉降量S则稳定前沉降为s=0.55*44.9*180/(1+0.913)=23.23cm固结度为U=0.63t=由U及查表得出Tv=.283所以，t=2年9、方案选择附表二给出了不同桩长和桩径的桩的综合评价，综合表中信息，我们知道，0.6m的桩沉降量不可能满足要求，1m的桩有点贵，0.8m的桩正好，我

14、们选择我们计算的这种桩的形式，即桩长800mm,桩径400mm,桩距700mm。10、造价计算工程单价包括直接工程费、间接费、企业利润和税金四部分。（1）、直接工程费中施工定额包括人工定额、材料定额、机械作业定额三部分内容。人工预算单价=基本工资+辅助工资+工资附加费假如这部分工程需要人员20人，工期两年，人均月工资2500元（包括各种福利），总的人员工资费=20*24*2500=120万材料：灰的当前价格220元/吨每百米的桩的费用为88万施工机械台时费三类费用组成，即一类费用、二类费用、三类费用。一类费用包括折旧费、修理及替换设备费（含大修理费、经常性修理费）和安装拆卸费等费用。二类费用分为人工、动力、燃料或消耗材料，以工时数量和实物消耗量表示。三类费用是指记录台时费的其他费用，主要包括养路费、牌照费、车船使用税及保险费等。一类费用中台时基本折旧费=机械预算价格*（1-残值率）/机械寿命台时一般情况，一年有250个台班，假如一个台班的施工机械费（包括各种机械，假设每天需要六台各种机械，每个机械一个台班需200元，每天机械需配备一个机上人员，日工资150元）为