地基处理课设0001

1、地基处理技术课程设计水泥土搅拌法地基处理计算书班级：姓名:学号:指导教师:完成日期：2021年6月27日目录一、设计资料31、根本设计资料32、设计要求3二、选择地基处理方式 4三、确定加固目标及土层特性 41、加固目标42、土层特性4四、水泥搅拌桩的设计计算 51、固化剂的选择52、桩长53、桩径的选择54、加固范围及桩的平面布置 55、褥垫层厚度56、承载力计算57、软弱下卧层验算78、沉降计算7五、复合地基的检测方法和验收标准91、质量检验92、验收标准10六、复合地基的设计施工说明101、一般规定102、施工11一、设计根本资料一、根本设计资料1、工程概况某六层住宅楼,建筑占地约800

2、m2,建筑面积约5000m2.2、根底形式与荷载条件拟采用筏板根底根底底面为25m*32m ,根底底面压力120 kPa,根底埋深2.50m.3、工程地质条件该场地地形较为平坦,平均地面标高在3.90m ,地下水埋深在地面下 0.52m,平均水位标高3.38m.各土层的物理力学性质见表9.表9 各层土的物理力学性质指标层序土层名称层厚含水量重度比重孔隙比塑性指数液性指数直剪固结快剪压缩性指标Fakc(kPa)<p(.)a1 2(/MPa)E»(/MPa素填土0.50 1.50浜填土0.70 1.00褐黄色粉质粘土1.90 2.9033.318.92.730.9315.40.77

3、11.115.70.474.40淤泥质粉质粘土1.90 2.4043.717.82.731.2015.81.358.113.80.783.3690砂质粉土0.50 1.1031.818.62.700.894.025.00.228.2570淤泥质粘土9.30 10.851.817.12.741.4419.81.368.67.21.222.04粉质粘土1.43.3040.618.02.741.1417.01.0210.012.40.713.09100暗绿色粉质粘土2.3023.520.02.720.6815.60.3230.811.60.276.3360草黄色粉质粘土未穿25.319.72.730

4、.7417.00.3839.09.90.237.6075170180二设计要求1、选择适宜的复合地基处理方案.2、完成对所选择的复合地基方案的设计计算工作：选择桩长、桩径,确定面积置换率以及布桩形式,完成承载力计算,完成沉降计算,确定复合地基的检测方法及验收标准.3、绘制该复合地基的桩位布置图平面布置图、剖面图和横断面图.4、编制复合地基的设计施工说明.二、选择地基处理方式各种地基适用范围如下表所示：表1复合地基的适用范围复合地基分类处理方法加固体材料适用范围散振冲置换法砂石、卵石、角砾、圆砾等适用于处理不排水抗剪强度不小于 20kPa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基体振冲挤密法材料适

5、用于处理砂土和粉土等地基材料土挤密桩法质量较好的粘性土适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土等地基,以消除地基湿陷为主要目的或柔灰土挤密桩法熟石灰与土的无水拌和适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、 素填土和杂填土等地基,以提升地基承载力为主要目的性桩砂石桩法砾砂、粗砂、中砂、圆砾、角砾、卵石碎石等适用于挤密松散砂土、素填土和杂填土等地基半刚深层搅拌法水泥和地基土的搅拌固结体适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力特征值不大于120kPa的粘性土等地基性桩旋喷注浆法水泥和地基土的混合固结体适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石等地基加固方案不采用振冲置换法,

6、振冲挤密法,由于地基报告中的粘土抗剪强度较小,不满足地基处理的要求,况且这种方法适用于砂土、 粉土地基,而我们的处理对象主要是粘土；不采用土、 灰土挤密桩,由于其目标主要是消除地基湿陷为目的,较宜用于黄土地区；比照经济、 施工难易程度、 对环境是否友好等多方面因素的比选, 确定将深层 搅拌桩确定为此工程地基处理方式.深层搅拌桩具有以下优势： 根本不存在挤土效应,对周围地基扰动小,对周围原有建筑物及地下沟管影响很 小； 可根据不同土质和工程设计要求,合理选择固化剂及配方,应用较为灵活； 施工无振动,无噪音,污染小,可在市区和建筑物密集地带施工；(4) 土体加固后,重度根本不变,软弱下卧层不致产生

7、较大附加沉降； 结构型式灵活多样,可根据工程需要,选用柱状、壁状、格栅状或块状.页眉内容因此只要地温不低于(6)在负温下制作的水泥土正温后强度可继续增长且接近标准值,-10度,就可进行深层搅拌法冬季施工.综上所述,深层搅拌水泥土桩法比拟适用于此工程.三、确定工程加固目标及土层特性1、加固目标加固后根底承载力特征值至少到达120kPa,除提升地基承载力外,还要提升地基土的抗剪强度、降低地基土的压缩性、改善地基土的透水特性、提升地基土的抗液化性 能等等.2、土层特性本课程设计的各土层厚度为:土层素填土浜填土褐黄色粉质粘土淤泥质粉质粘土砂质粉土淤泥质粘土粉质粘土暗绿色粉质粘土草黄色粉质粘土厚度0.5

8、0.72.02.00.59.31.52.5未穿四、水泥土搅拌桩的设计计算1、固化剂的选择选用32.5级普通硅酸盐水泥,水泥掺量为15%,采用湿法搅拌技术,水灰比为0.45,为防止环境污染,且工程无特殊要求,不参加外掺剂.2、桩长竖向承载搅拌桩的长度应根据上部结构对承载力和变形的要求确定,并宜穿透软弱土层到达承载力相对较高的土层.湿法加固深度不宜大于20m,干法加固深度不宜大于15m.本计算书采用湿法搅拌,设计桩长时宜穿透软弱土层,故深层搅拌桩的桩长 定为15m,桩端落在六号土层,即暗绿色粉质粘土层上.3、桩径的选择常用桩径500600mm.本工程中无特殊要求,故采用 500mm的桩径,故桩的截

9、面积 =0.20m24、加固范围及桩的平面布置(1)加固范围：水泥搅拌桩既与钢筋混凝土桩不一样,也与散体材料桩不一样,其刚 度介于两者之间,因此其加固范围可仅布置在根底范围内,而不必像散体材料一样,在 根底以外设置保护桩.桩的平面布置图见附图 1(2)布桩形式：布桩形式应根据地基土性质及上部建筑对变形的要求进行选择,在本 计算书中采用柱状布置比拟适宜.5、褥垫层厚度根据相关标准,应在根底和桩之间设置 砂、粗砂、级配砂石等,最大粒径不宜大于 层.200300mm厚褥垫层,其材料可选用中20mm.故本计算书采用 300mm厚的褥垫6、承载力计算(1)确定复合地基承载力特征值fsp根底底面以上土的加

10、权平均重度,设杂填土的重度为18KN/m3= 10.0kN/m30.5 18 0.02 18 0.98 (18-10) 2 (18.9-10)3.5根底埋深承载力修正系数11d =1.0,根底埋深为3.5m ,地基土承载力特征值查表取90kPafsp = fspk d m d -0.5 =90 1.0 10.0 3.5 -0.5 =120.0kPa(2)确定单桩承载力 Ra先按Ra ="fcuAp确定单桩承载力,查表得,水泥土搅拌桩桩身强度折减系数fcu=1.5MPa计算.故 Ra =0.3父1500M 0.20 = 90kN"=0.250.33,取"=0.30,

11、 一般设计要求中fcu的取值为1.21.8MPa,由于本例未提供明确条件,故采用n再按桩端承载力、桩侧摩阻力,由公式Ra =upZ qsili十aqpAp计算单桩承载力.式中i 1桩的周长Up为. p公式中其他参数含义如下：n桩长范围内所划分的土层数；qsi桩周第i层土的侧阻力特征值. 对淤泥可取47kPa;对淤泥质土可取 612kPa;对软塑状态的粘性土可取1015kPa;对可塑状态的粘性土可取1218kPa;li 桩长范围内第i层土的厚度m;qp桩端地基土未经修正的承载力特征值kPa,可按现行国家标准?建筑地基根底设计标准?GB50007的有关规定确定；&桩端天然地基土的承载力折减

12、系数,可取0.40.6.I、桩侧摩阻力计算:土层素填土浜填土褐黄 色粉 质粘 土淤泥 质粉 质粘 土砂质粉土淤泥 质粘 土粉质粘土暗绿 色粉 质粘 土色粉 质粘 土液性指数0.771.351.361.020.320.38状态软塑流塑流塑流塑可塑可塑qsi138881515厚度0.51.02.02.00.510.01.52.0未穿Ra 侧阻=1.57父13父2+8父2+8父10+8父1.5 + 15父1 =233.93kNII、桩端阻力的计算通常情况下取桩端阻力折减系数a =0.6,由勘探资料qp取170kPa,故nRa端阻=0.6x170x0.20 = 20.4kN ,所以 Ra =UpZ q

13、j +o(qpAp=254.33kN i 1n由公式Ra="fcuAp、Ra =up£ qsili +o(qpAp计算出的单桩承载力中取小值,即 i 490kN,由湖北省地方标准?建筑地基根底技术标准?中规定,水泥土搅拌桩复合地基承载力特征值不宜大于 180kPa,桩径500mm的水泥土搅拌桩单桩承载力特征值不大于120kN,由于本计算书中桩径为500mm故根本符合要求.(3)确定面积置换率 m由公式 fspk =ma '' (1 -m)fsk sps、Ap其中3为桩间土承载力折减系数.当桩端土未经修正的承载力特征值大于桩间土的承载力特征值的平均值时,取 0

14、.10.4 ,差值大时取低值；否那么取 0.50.9 ,差值大时或设置褥垫层时均取高值.由于桩端土未经修正的承载力特征值为170kPa,数值较高,故取桩间土承载力折减系数一：=0.2可得：m =0.163,其中fsk按当地经验取值即100kPa,故按m = 0.2布桩.按正方形布桩类型,s =d _ = 0,= 0.989m1.13 . m1.130.2故取s=1.0m深层搅拌桩的平面布置图附在计算书的最后.7、软弱下卧层的承载力验算该复合地基,即由桩间土,混凝土搅拌桩和筏板根底共同组成的地基,持力层在暗绿色粉质粘土层,地基土层承载力特征值较高,其下不存在软弱下卧层,无需进行验算.8、沉降计算

15、水泥土搅拌桩复合地基的 S包括了复合土层的平均压缩变形S和桩端以下未加固土层的变形S2两局部,即S=S+S.(1)复合土层的压缩变形 S利用公式s 二g pz计算,2Esp复合土层顶面的附加压力值根底底面处土的自重应力3= 10.0kN/m.5 18 0.02 18 0.98 (18-10) 2 (18.9-10)3.5Pc =¥mMd =10.0M3.5 = 35.0kPa ,根据条件,根底底面压力为p°=150kPaPz = P0 - Pc =150 -35.0 =115.0kPa复合土层底面的附加压力Pz,用应力扩散法计算对于矩形根底,计算公式为:PzDBp(B 2h

16、tanu)(D 2htam)根据?建筑地基根底设计标准?,z/b=15/25=0.6 ,搅拌桩桩体的压缩模量Ep =(100120)fcu ,取 Esp =mEp +(1 -m)Es =0.2父100M1.5 + (1-0.2)父 2.04 =31.63MPa ,在上式中为了平安起见,都取较小的压缩模量来计算,即 Ep =100 fcu,另因土层性质各异,也取最小的压缩模量计算.Es1 / Es2 = 31.63/6.33 = 5.0 ,查得压力扩散角25.,故桩端附加应力值为：PzDBp(B 2htan)(D 2htan)25 32 115.0(25 2 15 tan 25 )(32 2 1

17、5 tan 25 )= 51.3kPa表5. 2. 7地基压力扩散角夕号侈10.250,5036°23.510.25.1020.30.国山(Pz Pzi)l (115,0 51.3) 15 .,因此 s1 =一匚" = =39.4mm2Esp2 31.63sp(2)桩下未加固土层压缩的变形S2使用分层总和法进行计算桩端以下未处理土层的压缩变形量S2:总的计算深度 Zn = B(2.5-0.4lnB)=25(2.5-0.4ln25)=30m,故未处理的地基的 zn = 30-18.5 = 11.5m.且 b' =b + 2ztg9 =25+2M15xtan25,= 3

18、9.0m,'l =b 2ztani -32 2 15 tan25 =460m,zl/bz/baa =4o(zzgEsis'工比18.5 1.20.470.23710.948415.784219.5 1.20.500.23500.940016.30980.52566.33 41.34.330.0 1.20.770.21020.840619.563.25027.60 :>1.926.2总沉降结合经验公式进行修正,其中 Vs可以取0.9 ,S2 5； § =0.9 26.2 = 23.6mm故$ = s1 +s2 =39.4 +23.6 =63.0mm 0其中中s的取

19、值可以根据下表确定:沉降计算经验系数'Es (MPa2.54.07.015.020.01.11.00.70.40.2五、 复合地基的检测方法及验收标准1、质量检验水泥土搅拌桩的质量限制应贯穿在施工的全过程,并应坚持全程的施工监理.施工过程中必须随时检查施工记录和计量记录,并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定.检查重点是：水泥用量、桩长、搅拌头转数和提升速度、复搅次数和复搅深度、停浆处 理方法等.水泥土搅拌桩的施工质量检验可采用以下方法：(1)成桩7d后,采用浅部开挖桩头(深度宜超过停浆(灰)面下 0. 5m),目测检查搅拌 的均匀性,量测成桩直径.检查量为总桩数的5%.(2)成桩后

20、3d内,可用轻型动力触探(N10)检查每米桩身的均匀性. 检验数量为施工总桩 数白1%,且不少于3根.(3)竖向承载水泥土搅拌桩地基竣工验收时,承载力检验应采用复合地基载荷试验和单 桩载荷试验.(4)载荷试验必须在桩身强度满足试验荷载条件时,并宜在成桩28d后进行.检验数量为桩总数的0. 5%1 %,且每项单体工程不应少于3点.页眉内容(5)经触探和载荷试验检验后对桩身质量有疑心时,应在成桩 28d后,用双管单动取样器钻取芯样作抗压强度检验,检验数量为施工总桩数的0.5%,且不少于3根.(6)对相邻桩搭接要求严格白工程,应在成桩15d后,选数根桩开挖,检查搭接情况.(7)基槽开挖后,应检验桩位

21、、桩数与桩顶质量,如不符合要求,应采取有效补强举措.2、验收标准水泥土搅拌桩地基质量检验标准项序检查工程允许偏差或允许值检查方法单位数值主1水泥及外掺剂质量设计要求查产品合格证书或抽样送检2水泥用量参数指标查看流量计控3桩体强度设计要求按规定方法项4地基承载力设计要求按规定方法目一1机头提升速度m/min<0.5量机头上升距离及时间2桩底标高mm±200测机头深度般3桩顶标高mm+100-50水准仪(最上部500mm不计入)项4桩位偏差mm<50用钢尺量目5桩径V0.04D用钢尺量,D为桩径6垂直度%<1.5经纬仪7搭接mm>200用钢尺量六、复合地基的设计施

22、工说明1、一般规定(1)水泥土搅拌法分为深层搅拌法 (以下简称湿法)和粉体喷搅法(以下简称干法).水泥 土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、 粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基.当地基土的天然含水量小于30% (黄土含水量小于25%)、大于70%或地下水的DH直小于4时不宜采用干法.冬期施工时,应注意负 温对处理效果的影响.(2)水泥土搅拌法用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数Ip大于25的粘土、地下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地区,必须通过现场试验确定其适用性.(3)水泥土搅拌法形成的水泥土加固体,可作为竖向承载的复合地基；基坑工程围护 挡墙、被动区加

23、固、防渗帷幕；大体积水泥稳定土等.加固体形状可分为柱状、壁状、 格栅状或块状等.(4)确定处理方案前应搜集拟处理区域内详尽的岩土工程资料.尤其是填土层的厚度和组成；软土层的分布范围、分层情况；地下水位及pH值；土的含水量、塑性指数和有机质含量等.(5)设计前应进行拟处理土的室内配比试验.针对现场拟处理的最弱层软土的性质, 选择适宜的固化剂、外掺剂及其掺量.为设计提供各种龄期、各种配比的强度参数.(6)对竖向承载的水泥土强度宜取 90d龄期试块的立方体抗压强度平均值；对承受水平荷载的水泥土强度宜取 28d龄期试块的立方体抗压强度平均值.2、施工(1)水泥土搅拌法施工现场事先予以平整,必须去除地上和地下的障碍物.遇有明浜、池塘及洼地时应抽水和清淤,回填粘性土料并予以压实,不得回填杂填土或生活垃圾.(2)水泥土搅拌桩施工前应根据设计进行工艺性试桩,数量小彳#少于2根.当桩周为成层土时,应对相对软弱土层增加搅拌次数或增加水泥掺量.(3)搅拌头翼片的枚数、宽度、与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度应相互匹配,以保证加固深度范