地基处理与筏板基础设计毕业论

1、摘要随着经济的发展与人们居住环境需求的提高，近年来我国建筑方面得到飞速发展。在大城市中，寸土寸金，伴随着建筑的高空向发展，地下空间的利用也成为一个重要方向。高层及多层建筑的地下室、地下商场、地下车库等工程施工，都会面临地基基础工程和深基坑工程。而要想支撑高层在各种情况下的稳定，单单依靠简单的天然地基或桩基础是不够的。这就要求我们使用桩筏基础或者桩箱基础组成的复合地基及配套基础设计。本文以中华翰苑7#住宅楼为例，通过相关计算，来完成地基的处理和地基设计，介绍CFG桩复合地基及筏板基础的配套使用。关键词：CFG桩；复合地基；筏板基础；地基处理；基础设计AbstractWitheconomicdev

2、elopmentandimprovepeople'slivingneeds,inrecentyearsourarchitecturehavebeenrapiddevelopment.Inlargecities,highcostofland,alongwiththebuildingheighttothedevelopmentandutilizationofundergroundsPacehasbecomeanimportantdirection.High-levelandmulti-storeybuildinginthebasement,undergroundshoppingmalls,

3、undergroundgaragesandotherconstruction,willfacethefoundationanddeepfoundationpit.Tosupportthehighlevelofstabilityinallcases,torelysolelyonthesimplebasisofthenaturalgroundorpilesisnotenough.Thisrequiresustousethepiledraftfoundationorboxfoundationpilecompositefoundationandsupportingbasicdesign.InthisP

4、aper,theChineseHan-Yuan7#residentialbuildings,forexample,throughtherelevantcalculation,tocompletegroundhandlingandfoundationdesign,introducedCFGpilecompositefoundationandsupportingtheuseofraftfoundation.KeywordsCFGpile;compositefoundation;raft;foundationtreatment;foundationdesign目录第一章绪论11.1 工程概况21.2

5、 原始资料31.2.1 场地岩土工程勘察31.2.2 场地工程地质条件61.2.3 场地岩土工程分析与评价91.3 选题目的及意义151.4 论文研究内容15第二章地基处理设计172.1 复合地基概述172.1.1 复合地基设计思想172.1.2 复合地基作用机理182.1.3 复合地基破坏形式202.2 地基处理方案选择222.3 复合地基处理设计和参数确定242.4 CFG桩设计252.4.1 桩径的确定272.4.2 桩长的确定272.4.3 桩距的确定272.4.4 褥垫层作用及其设计282.4.5 CFG桩相关计算312.4.6 桩的布置332.5 CFG桩复合地基施工342.5.1

6、 CFG桩施工工艺342.5.2 清土及CFG桩桩头处理352.5.3 褥垫层铺设及质量控制372.5.4 CFG桩复合地基冬期施工措施372.5.5 施工检测及验收39第三章筏板基础设计423.1 高层建筑基础选型423.2 筏型基础的构造要求453.3 筏板基础类型确定473.4 筏板基础平面尺寸确定483.5 筏板基础的板厚确定493.6 筏板基础埋深确定493.7 筏板基础承载力验算503.7.1 验算抗冲切承载力503.7.2 验算受剪承载力513.8 基础沉降验算523.9 地下水对筏板基础的影响533.10 筏板基础与裙房基础之间的构造54第四章结论55参考文献57致谢58第一章

7、绪论万丈高楼平地起。基础是建筑结构物直接与地基接触的最下部分，是建筑结构的重要组成部分，它影响着整个建筑的经济和安全，是大楼正常使用和稳定与安全的根本。具有工程量大、技术难度高、不可预见的因素多的特点的高层建筑基础工程更是如此，更要求基础和地基能提供足够承载上部建筑的重大荷载和风与地震引起的重大倾覆力矩，以保证建筑物具有足够的稳定性。同时它还要求基础和地基具有足够的刚度使沉降和倾斜控制在允许的范围内。对其安全可靠性严格要求，否则不但会影响基础和基坑本身，而且会影响周边环境。因此，高层建筑基础工程设计与施工时高层建筑正常使用与稳定安全的根本，其造价与工期对高层建筑总造价与总工期有举足轻重的影响。

8、这就要求我们设计时要全面考虑、仔细、认真。高层建筑的垂直和水平荷载数值较大,随着建筑物高度的增加,水平荷载产生的弯矩和剪力迅速增大，引起的倾覆力矩成倍增长，甚至起着控制设计的作用；水平荷载（主要是风荷载与地震荷载）还是一种动力荷载。这样，高层建筑基础的受力也更为复杂，对基础的强度、刚度和稳定性的要求也就更加严格。因此要求基础和地基提供更高的竖直和与水平承载力，同时使沉降量和倾斜控制在允许的范围内，并保证建筑物在风荷载与地震荷载作用下具有足够的稳定性。必须选用与上述要求相适应的基础型式、设计理论与施工方法。这三方面中的任何一方面考虑不周或处理不当都将导致严重后果。所以高层建筑的基础设计是建筑结构

9、设计中一项很重要的内容。目前来讲，传统意义上的建筑物基础概念，已被构成地下空间的基础结构和基坑工程两大部分所代替。基础工程的设计与施工也就涉及这两大部分内容的方方面面，除原基础自身的问题以外，还得考虑基坑开挖时的安全稳定问题。有关资料显示，高层建筑中基础工程的造价与工期可分别占到建筑物土建总造价和总工期的20%30%和30%40%;这些比例系数的大小受到结构形式和层数、基础结构形式、桩型以及地质复杂程度和环境条件的制约。多层建筑所考由于高层建筑自身的特点决定了建造过程中已远远超过低层、虑的因素，如质量问题、抗倾覆问题、相邻建筑物的沉降变形问题、基础与上部结构共同工作问题、基础开挖与支护方面的问

10、题等，无形之中就增加了此类问题进行研究的复杂性。综上所述，高层建筑基础工程是一项综合的、复杂的系统工程，在整个建筑结构中起到了举足轻重的地位。1.1 工程概况由焦作市规划建筑设计院承1-1）翰苑7#,位于高新区神州路与凯旋路交叉口的西北角，南临李万村，北临世纪大道。图1-1中华新天地翰苑商业住宅区拟建工程归属于焦作市骏利置业投资有限公司,担设计。拟建工程为中华新天地商业住宅区（见图7#住宅楼高11层，拟设地下室一层；拟建尺寸为47.5mX14.5m,室外设计标高为93.1m;拟采用框剪结构，筏板基础，基础尺寸及埋深待定。1.2 原始资料1.2.1 场地岩土工程勘察1)目的与任务本次勘察集初勘及

11、详勘一次性进行，目的是为工程设计和施工提供详细的地质资料和岩土工程参数，为基础设计和施工提出建议。主要任务是：a.查明工程场地的岩性、时代成因及空间分布特征，提供设计所需的各层土物理力学性质指标，并对基础影响深度内的承载力和变形特征进行评价。b.查明工程场地不良地质现象的成因、类型、分布范围及其场地的稳定性影响，预测其发展趋势，并提出防范措施及有关技术参数c.查明地下水的埋藏条件，含水类型等，评价地下水的地基设计施工的影响及对建筑材料的腐蚀性。d.查明场地有无湿陷性及湿陷性土厚度，确定场地湿陷类型及湿陷等级。e.在季节性冻土地区，提供场地土的标准冻结深度。f.判定场地土类型及建筑场地类型，提供

12、有关抗震设计参数，对其地震效应进行评价。g.对天然地基的适宜性进行评价。当天然地基不能满足时，论证采用复合地基及桩基的可能性并提出具体方案。h.提出影响工程施工的不利地质因素，并对工程设计和施工中应注意的问题提出建议。2)岩土工程勘察等级确定依据岩土工程勘察规范(GB5002-2001)第3.1节，结合工程特征及场地地质条件，确定本工程重要性等级为二级，场地等级为二级，地基等级为二级，综合确定其岩土工程勘察等级为乙级；按照建筑地基基础设计规范(GB50011-2001)第3.0.1条确定地基基础设计等级为乙级；按照建筑抗震设计规范(GB50011-2001)第3.1.1条确定本工程为丙类建筑。

13、3)勘察工程布置a.勘察工作布置依据：岩土工程勘察规范(GB50021-2001)高层建筑岩土工程勘察规程(JGJ72-2004)建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)建筑抗震设计规范(GB50011-2001)建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)建筑桩基技术规范(JGJ94-94)原状土取样技术标准(JGJ89-92)土工试验方法标准(GB/T50123-1999)建筑工程地质钻探技术标准(JGJ87-92)b.勘察工作布置依据岩土工程勘察规范(GB50021-2001),结合建筑物特征，勘探点位置沿建筑物角点及周边布置，个别住宅楼为网格布置。本次勘察共布置勘探孔78孔。勘

14、探点间距：根据岩土工程勘察规范(50021-2001)第4.1.15条及4.9.2条，确定高层建筑物孔间距12-25米。勘探点深度：勘探孔深度的确定根据岩土工程勘察规范(GB50021-2001)第4.1.18条、第4.1.19条,主要考虑满足天然地基及复合地基评价的要求，确定本工程的11层住宅楼控制性勘探孔深30.0米，一般性勘探孔深25.0米。c.勘探测试及取土方法简述为准确测定有关岩土参数及相关勘察评价指标，以针对性、实用性为原则，综合采用钻探、标贯、室内试验等多种勘察手段开展本次勘察工作。钻探：采用DPP-100型车装钻机进行施工，目的是查明地层结构及分布规律，回转钻进，粘性土岩芯采取

15、率不低于90%,并观察记录各土层宏观特征，通过对不同深度的土体采样分析试验，确定地基土承载力及其物理力学性质指标。标准贯入试验：标准贯入试验采用中42钻杆，63.5kg标准重锤，自由落体法进行试验，主要用于确定地基土承载力等。室内试验：根据本工程存在岩土工程问题有针对性地进行室内试验。通过室内试验，确定地基土的有关物理力学性质指标，为岩土工程综合评价提供依据：一般物理性质指标实验：测定土的一般物理性质指标，用来判定土的物理性质。中压固结试验：用来判定土的压缩性，测定各层土不同压力下的孔隙比、压缩模量、压缩系数等变形参数。三轴压缩试验（不固结不排水剪）：用来判定土的抗剪强度，测定各层土的粘聚力、

16、内摩擦角等参数。颗粒分析试验：用来进行砂土及粉土的定名，测定砂土、粉土颗粒组成及粉土的颗粒含量。4）勘察工作完成情况本工程外业工作于2008年元月4日开始，元月15日结束，室内试验于2008年元月15日结束，提交报告为2008年元月24日，整个工期为20天本次所完成的实际工作量见表1-1:表1-1完成工作量一览表项目数量项目数量测量定孔（个）78室内试验一般物理指标（件）428总进尺（m）2126原位测试标贝空数（个）20中压固结试验（件）400点次303三轴压缩试验（件）49钻探取土钻孔数（个）26筛分试验112取原状样（件）408西颗粒分析试验8本次勘察高程采用85年国家高程系统，以场地东

17、侧水准点为基准点，其标高为93.13m。1.2,2场地工程地质条件1）地形、地貌及地质构造条件拟建工程场地位于焦作市高新区世纪大道南侧，场地地势开阔平坦，自北向南稍有倾斜。场地地貌属于太行山南侧山前冲洪积洼地。场地构造部位位于太行山隆起与华北坳陷平原的交接部位，区域构造多为东北向的高角度正断面，无全新活动断面通过。2）地层及地基分层描述根据场地野外钻探和原位测试结果，场地地层除表层耕土外，其余为第四系全新统及更新统冲洪积层，按地层的成因类型、岩性及工程地质特性将其划分为8个工程地质单元层，现分述如下：第层：耕土，黄褐色，可塑，以粉质粘土为主，含少量植物根、砖屑、煤屑和虫洞。层厚0.4-0.6米

18、。第层粉质粘土：黄褐色，褐色。可塑，局部硬塑。含有铁钻质和少量钙质结核，偶见蜗牛壳碎片。无摇震反应，切面较光滑，干强度与韧性中等。个别地段相变为i粘土，场地该层分布稳定。层厚1.5-2.2米。第i层粘土：褐色，硬塑，局部可塑。含有铁钻质和少量钙质结核，偶见蜗牛壳碎片。切面光滑，无摇震反应，干强度与韧性高。第层粉质粘土：黄褐色，褐色。软塑至可塑，局部流塑。含有铁钻质和少量钙质结核，偶见蜗牛壳碎片。无摇震反应，切面较光滑，干强度与韧性中等。个别地段相面为1粉土或2粉土，场地内该层分布稳定。层厚为4.5-5.5米c第1层粉土：黄褐色，密实，局部中密实。含有铁钻质和少量钙质结核，偶见蜗牛壳碎片。粘粒含

19、量除个别小于10%外，其余均大于10%o切面粗糙,无摇震反应，干强度与韧性高。第2层粘土：黄褐色，褐色。可塑，局部流塑。含有铁钻质和少量钙质结核，偶见蜗牛壳碎片。切面光滑，无摇震反应，干强度与韧性高。第层粉质粘土：黄褐色，可塑，局部软塑或硬塑，含有铁钻质和少量钙质结核，偶见蜗牛壳碎片。个别地段相变为1粉土或2粉土，无摇震反应，切面光滑，干强度与韧性中等。场地内该层分布稳定，层厚2.5-3.7米。第i层粉土：黄褐色，密实，湿。含有铁钻质和少量钙质结核，偶见蜗牛壳碎片。切面粗糙，摇震反应中等，干强度与韧性低。第2层粘土：黄褐色，棕褐色。硬塑，局部可塑。含有铁钻质和少量钙质结核，偶见蜗牛壳碎片。切面

20、光滑，无摇震反应，干强度与韧性高。第层粉质粘土：黄褐色，可塑，局部软塑或硬塑，含有铁钻质和少量钙质结核，偶见蜗牛壳碎片。个别地段相变为1粉土或2粉土，无摇震反应，切面光滑，干强度与韧性中等。场地内该层分布稳定，层厚3.5-4.2米。第i层粉土：黄褐色，密实，局部中密实。含有铁钻质和少量钙质结核，偶见蜗牛壳碎片。切面粗糙，摇震反应中等，干强度与韧性低。第2层粘土：黄褐色，棕褐色。硬塑，局部中塑或坚硬，含有铁钻质和少量钙质结核，偶见蜗牛壳碎片。切面光滑，无摇震反应，干强度与韧性高。第层粉土：棕红色，黄褐色，可塑，局部软塑或硬塑，个别流塑。含有少量钻质结核，偶见蜗牛壳碎片。个别地段相变为1粉土或2粘

21、土。无摇震反应，切面较光滑，干强度与韧性中等。场地内该层分布稳定。层厚5.06.0m，第i层粉土：黄褐色，密实，局部中密。湿，局部稍湿。含有少量锐质结核，偶见蜗牛壳碎片。切面粗糙，摇震反应中等，干强度与韧性低。第2层粘土：黄褐色，棕红色。可塑，个别硬塑。含有少量锐质结核，偶见蜗牛壳碎片。切面光滑，无摇震反应，干强度与韧性高。第层粉质粘土：黄褐色，可塑，局部软塑或硬塑。含有少量锐质结核，偶见蜗牛碎片。个别地段相变为1粉土或2粘土，局部夹3粉细砂透镜体。无摇震反应，切面较光滑，干强度与韧性中等。场地内该层分布稳定。层厚7.88.3m。第1层粉土：黄褐色，密实。湿，局部稍湿。含有铁钻质和少量锐质结核

22、，偶见蜗牛壳碎片。切面粗糙，摇震反应中等，干强度与韧性低。第2层粘土：黄褐色，棕褐色。可塑，局部硬塑。含有铁钻质和少量钻质结核，偶尔蜗牛壳碎片。切面光滑，无摇震反应，干强度与韧性高。第3层粉细砂：黄褐色，中密。饱和，成份以石英、长石、云母及暗色矿石为主，浑圆状，大于0.075mm粒径含量61.0%62.6%。第层粉质粘土：黄褐色，可塑，局部硬塑或软塑。含有少量铁钻质和小钙质结核，偶见蜗牛壳碎片。无摇震反应，切面较光滑，干强度与韧性中等。个别地段相变为i粉土或2粉土。该层最大揭露厚度为2.6m。第i层粉土：黄褐色，密实，局部中密。湿。含有铁钻质和少量钙质结核，偶见蜗牛壳碎片。切面粗糙，摇震反应中

23、等，干强度与韧性低。第2层粘土：黄褐色，可塑。含有铁钻质和少量钙质结核。切面光滑，无摇震反应，干强度与韧性高。3）各层土物理力学性质指标统计经过对室内实验成果总和分析，确定各层土100-200kPa压力段的压缩模量值。4）水文地质条件a.地下水类型、埋深及变幅场地地下水类型为潜水，地下水位埋深2.0-2.4m,季节性变化幅度1.0m左右，含水层岩性为粉质粘土、粉土及粉细砂夹层，以接受大气降水及径流补给为主，主要消耗于地表蒸发、人工抽水和径流排泄。b.水质分析结果根据本次勘察所取场地钻孔水样，按岩土工程勘察规范（GB50021-2001）第12.1.3条试验方法分析试验，其结果详见水质分析报告。

24、5）场地土冻结深度根据中国季节性冻土标准深图，焦作市的最大冻结深度为0.31m,基础设计和施工时可不考虑冻土的影响。6)不良地质作用勘察范围内未发现暗滨、暗塘、洞穴、滑坡、泥石流等不良地质作用。1.2.3场地岩土工程分析与评价1)岩土参数的分析与选用在野外钻探、原位测试、室内试验等勘察工作的基础上，结合临近场地经验，按照可靠性和适用性的基本要求，分别给出两种设计状态的岩土工程参数。a.正常使用极限状态计算所需的岩土参数，见表1-2:表1-2正常使用极限状态计算所需的岩土参数层号岩土名称含水量W(%)比重Gs重度Y孔隙比饱和度液限塑限液性指数塑性指数粉质粘土22.82.7220.10.66593

25、.332.017.90.3614.11粘土24.02.7420.00.70193.637.719.90.2317.8粉质粘土25.12.7120.00.7050.7012.11粉土25.02.7020.20.67398.526.317.60.868.62粘土35.82.7418.70.9980.6621.3粉质粘土22.32.7220.40.63495.830.717.40.3713.31粉土22.22.7020.00.65092.125.816.10.649.72粘土24.92.7420.00.70995.939.920.70.2319.2粉质

26、粘土23.22.7220.40.64697.231.317.60.4213.71粉土23.82.7020.10.66796.527.518.30.639.22粘土23.72.7420.20.68596.138.720.20.1918.4粉质粘土25.82.7220.00.71397.730.017.20.6912.81粉土23.22.7020.20.64796.625.616.80.738.82粘土31.32.7419.20.88097.440.620.90.5319.7粉质粘土23.52.7120.30.65397.429.417.00.5312.61粉土20.82.7020.80.5739

27、7.324.915.80.569.02粘土20.82.7020.80.57397.324.915.80.569.03粉细砂28.12.7419.60.79097.038.420.00.4418.3粉质粘土22.92.7220.30.64396.930.017.10.4712.91粉土20.62.7020.90.56098.424.715.20.569.42粘土28.12.7419.90.761100.039.620.00.4019.1b.承载能力极限状态计算所需的岩土参数（Ck、如），见表1-3:表1-3承载能力极限状态设计所需的Ck、M值层号2112Cuk(°)4

28、.04.23.6uk(kPa)30.615.221.721.922.443.421.531.324.42）各层土承载力特征值及压缩性评价a.各层土承载力特征值按建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)规范第5.2.3条规定,依据室内土工试验，原位测试等资料，结合临近场地经验，经综合分析后提供各层土的承载力特征值见表1-4:表1-4各层土承载力特征值一览表层号岩性承载力特征值fak(kPa)物性指标确定标贯指标确定建议值粉质粘土1201301201粘土120120粉质粘土1101101101粉土1301301302粘土110110粉质粘土1801901801粉土1801

29、802粘土180180粉质粘土2002002001粉土2102002002粘土200200粉质粘土1801901801粉土2002002002粘土180180粉质粘土2402102101粉土2002002粘土2003粉细砂190190粉质粘土2202102101粉土2202202粘土210210b.各层土压缩性指标评价经过对室内试验结果综合分析，确定各层土100-200kPa压力段的压缩模量值，见表1-5:表1-5各层土压缩模量及压缩性评价一览表层号岩性压缩系数a0.1-0.2(1/MPa)压缩模量Es(MPa)压缩性评价粉质粘土0.2308.02中压缩性1粘土0.1979.19中压缩性粉质粘

30、土0.3025.88中压缩性1粉土0.16511.13中压缩性2粘土0.3585.68中压缩性粉质粘土0.2337.80中压缩性，个别低压缩性1粉土0.2058.52中压缩性2粘土0.18810.68中压缩性粉质粘土0.2048.19中压缩性，个别低压缩性1粉土0.14612.93中压缩性，个别低压缩性2粘土0.18211.07中压缩性，个别低压缩性粉质粘土0.2497.29中压缩性1粉土0.13813.36中压缩性，个别低压缩性2粘土0.3136.11中压缩性3粉砂15.8低压缩性粉质粘土0.2197.77中压缩性1粉土0.15810.37中压缩性，个别低压缩性2粘土0.2787.03中压缩

31、性3粉细砂12.6中压缩性粉质粘土0.2227.69中压缩性1粉土0.1808.69中压缩性2粘土0.2108.57中压缩性据此判定，场地各层土均为中、低压缩性土。3)各土层桩基参数a.各土层钻孔灌注桩桩基参数钻孔灌注桩参数系根据建筑桩基技术规范(JGJ94-94)表5.2.8-1及表5.2.8-2确定。其结果见表1-6:表1-6水下钻孔灌注桩桩基参数层号岩性极限侧摩阻力qsik(kPa)极限端阻力qpk(kPa)(水下)桩入土深度10米桩入土深度15米粉质粘土721粘土80粉质粘土511粉土512粘土55粉质粘土721粉土722粘土80粉质粘土707301粉土707302粘土82780粉质粘

32、土565001粉土708002粘土65530粉质粘土625301粉土669002粘土65820b.各土层预制桩桩基参数预制桩参数系根据建筑桩基技术规范(JGJ94-94)表5.2.8-1及表5.2.8-2确定。其结果见钻孔灌注桩桩基参数表1-7:表1-7预制桩桩基参数层号岩性极限侧摩阻力qsik(kPa)极限端阻力qpk(kPa)(水下)9<h<1616<h<30粉质粘土721粘土80粉质粘土511粉土512粘土55粉质粘土721粉土722粘土80粉质粘土7024001粉土7024002粘土823900粉质粘土56160020001粉土70200024002粘土6520

33、002400粉质粘土6224001粉土6628002粘土6528004)地下水腐蚀性评价按照岩土工程勘察规范(GB50021-2001)规范附录G,本地区干燥指数K大于1.5,属于干旱区，本场地地层属含水量20%的弱透水层，因此拟建场地环境类型为I类。根据本场地水质分析报告，按环境类型地下水对混凝土结构无腐蚀性；按地层渗透性地下水对混凝土结构无腐蚀性；在长期浸水情况下对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，干湿交替情况下地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性；地下水对钢结构具弱腐蚀性。5)活动断裂影响经分析场区附近不存在深大断裂构造，场区内无活动断层提高。6)场地地震效应评价根据建筑抗震设计规范(

34、GB50011-2001)附录A,焦作市抗震设防烈0.15g0度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为1.3选题目的及意义1）通过毕业论文的完成，能够更加深入的了解基础设计；2）掌握CFG桩的适用范围、设计方法及施工方法；3）掌握筏板基础的适用范围、设计方法及施工方法；4）熟练的运用CAD软件，进行建筑物基础设计；5）最终可以独立完成与之相关的设计内容。1.4论文研究内容随着时代的发展和城市建设的推进，特别是城市中心区域土地价格的大幅上开，作为正在发展中的焦作市高新区来说，高层建筑在未来一段时间内必将成为促使城市经济增长的强力催化剂，是建设项目开发的首选。在各种复杂的地质条件下建

35、造高层建筑，首先必须解决如何经济合理地，做好基础设计的问题。这个十分纷繁复杂而又亟待解决的问题，一直受到工程师们的重视。本课题分析研究了CFG复合地基处理方法和筏板基础的设计，并且从工程实际问题出发，采用考虑上部结构与地基相互作用的整体分析方法，以工程实例中一大底盘框剪筏板结构型式为研究对象，得出一些有益的结论，作为该类建筑筏板基础的设计计算参考。本文主要包括以下几个方法内容。1）从CFG桩复合地基的各组成部分来分析复合地基设计思想，进而深化对复合地基的认识和对CFG桩复合地基的理解。2）通过对浅基础对比分析来体会筏板基础的适用范围，并了解周边因素对筏板基础设计方案的影响。3）对2个月来的学习

36、过程和设计内容进行总结，分析自己的不足和收获，以及对CFG桩复合地基、筏板技术在以后一段时间内的展望。第二章地基处理设计经过长期的发展，现存的每一种地基处理方法都有其适用范围和局限性，不存在任何条件下都是最合理的万能的处理方法。2.1 复合地基概述2.1.1 复合地基设计思想当CFG桩的桩体强度用得较高时，刚性桩的特征很明显，有的设计人员常将其与钢筋混凝土桩基相联系，并经常会提出CFG桩不放钢筋在水平荷载作用下如何工作等一系列问题，为此在这里有必要讨论一下CFG桩复合地基与桩基工程的区别。桩基工程是大家比较熟知的一种基础形式，桩在桩基础中可承受垂直荷载也可以承受水平荷载。众所周知，桩是一种细长

37、杆件，它传递水平荷载的能力远远小于传递垂直荷载的能力，设计时采用桩基让桩承受垂直荷载是扬其长，承载水平荷载是用其短，CFG桩复合地基通过褥垫层把桩和基础断开，改变了过分依赖桩承担垂直荷载和水平荷载的传统设计思想。以一独立基础为例，当荷载承载水平荷载Q时，有三部分力与Q平衡，其一是基础底面摩阻力Ft;其二是基础两侧面的摩阻力Fi；其三是与Q作用面相平行的基础侧面上方向与Q相反的士阻力RoFt和基底与褥垫层之间的摩擦系数仙以及建筑物重量W有关，W数值越大则Ft越大。基底摩阻力Ft传递到桩和桩间土上，桩顶剪应力为pso由于CFG桩复合地基置换率一般不大于10%,则又不低于90%的基底面积的桩间土，承

38、担了绝大部分水平荷载，而桩承载的水平荷载则占很小一部分。桩土剪应力比随褥垫层增大而减小，设计时可以通过改变褥垫层厚度来调整桩土水平荷载分担比。按照这一设计思想，复合地基水平荷载能力比按原始桩基设计思想有相当大的增值。至于垂直荷载的传递，如何在桩基中发挥桩间土的承载能力，是很多学者都在探索的问题。大桩距布桩的“疏桩理论”，就是为调动桩间土承载力而形成的新的设计思想。桩基中只提供了桩可能向下刺入变形的条件，当承台承受垂直荷载时，对摩擦桩，桩端向下刺入，承台发生沉降变形，桩间土可以发挥一定的承载作用，且沉降变形越大，桩间土的作用越明显；桩距越大，桩间土发挥的作用也越大。对端承桩，承台沉降变形一般很小

39、，桩间土承载力很难发挥。需要指出的是，即使是摩擦桩，桩间土承载能力的发挥占承载力的百分比也很小，且较难定量估计。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层上，均可保证桩间土始终参与工作，因此，垂直承载力设计首先是将士的承载能力充分利用，不足的部分由CFG桩来承担，由于CFG桩复合地基置换率不高，基础下桩间土的面积与使用的桩间土承载力之积是一个不小的数值，总的荷载扣除桩间土承担的荷载，才是CFG桩应承担的荷载，显然，与传统的桩基设计思想相比，桩的数量可以大大减少，再加上CFG桩不配筋，桩体利用工业废料粉煤灰和石屑作为掺合剂，大大降低了工程造价。需要特别指出的是，CFG

40、桩不只是用于加固软弱地基，对于较好的地基土，若建筑物荷载较大，天然地基承载力不够，就可以用CFG桩来补足。2.1.2 复合地基作用机理房屋建筑通常是由上部结构和基础两大部分组成的。基础是承受上部重荷并将荷载传递到基础以下土层的结构。承受基础传来的建筑物荷载的这一部分土体称为地基。桩基是桩基础的简称，是一种广义的深基础。它由桩和连接桩顶的承台组成。复合地基是在天然地基中设置一定比例的增强体，并在原土和增强体共同承担有基础传来的建筑物荷载。这样一种分工地基称为复合地基。复合地基与天然地基同属地基范畴，两者之间有着内在的联系，但增强体的存在又使两者之间有着本质的区别。竖向增强复合地基与桩基都是采用以

41、桩的形式处理地基，两者之间有其相似的地方，但复合地基属地基范畴，而桩基属于基础范畴。因此，两者也有本质的区别。复合地基中的桩体和基础往往不直接连接，而是通过垫层过渡（如图2-1所示）；桩基中的桩体则直接与基础相连，形成一个整体（如图2-2所示）。此外,它们的受力特性也存在明显的差异，即复合地基的主要受力层在加固区，而桩基则是在桩尖以下一定范围内，并且复合地基中不存在类似桩基的群桩效应影响。图2-1复合地基受力示意图图2-2桩基受力示意图复合地基的效用因增强体材料，施工方法的不同而有所不同。一般来说，复合地基的效用可综合为5个主要方面，即：1）桩体效应桩体复合地基中桩体的刚度比桩间土体的大。在荷

42、载作用下，为了保持桩体和桩间土之间变形协调，地基中的应力将按材料模量分配。因此，在桩体上产生应力集中现象，使桩体承担较大比例的荷载，桩间土荷载相应减小。这样就使复合地基承受力较原天然地基承载力有所提高。地基沉降量减小，随着桩体刚度的提高，其桩体效应发挥更为明显。2）垫层作用复合地基的加固区，宏观上视作-复合土体，其力学性质比天然地基好。复合土体的强度指标，复合土体的复合模量都比天然地基高。在荷载作用下，复合土体起到均匀应力，增大压力扩散角，减小加固区下卧层土体中应力的作用，有利于提高地基承载力，减少地基沉降量。3）排水固结作用不少竖向增强体或水平增强体都具有良好的透水性，如碎石桩，砂桩，土木织

43、物加筋体等的粗粒土是地基中的排水通道。具能有效地缩短排水距离，加速桩间土的排水固结，有利于荷载作用下桩间土中超孔隙水压力的消散，有效应力的提高，桩间土抗剪强度增长，使复合地基承载力提高。4）挤密效应一些复合地基在施工过程中对桩间土体有挤密作用。如振冲挤密碎石桩复合地基，挤密砂桩复合地基等采用振动成桩施工工艺的对桩问土都有挤密作用。另外，石灰桩，粉体喷射深层搅拌桩中的生石灰，水泥粉具有吸水，发热，膨胀作用，对桩间土也有一定的挤密作用。5）加筋效用在复合地基整体稳定分析中，复合地基中的增强体有加筋作用。土木织物垫层和加筋土中的加筋物具有明显的加筋作用。2.1.3 复合地基破坏形式复合地基有多种破坏

44、模式，复合地基按照哪一种模式破坏与其类型、增强体材料的性质、增强体的布置形式等因素有关。竖向增强体复合地基的破坏模式首先可以分为下述两种情况：一种是桩间土首先破坏进而复合地基全面破坏；另一种是桩体首先破坏进而发生复合地基全面破坏。在实际工程中，桩间土和桩体同时达到破坏是很偶然。大多数情况下，都是桩体先破坏，继而引起复合地基全面破坏。在外部荷载的作用下，复合地基的承载力达到极限时，复合地基就可能发生破坏。竖向增强体复合地基破坏模式可以分为下述几种模式：刺入破坏，鼓胀破坏，整体剪切破坏和滑动破坏。如图2-3a、b、c、d所示桩体发生刺入破坏如图2-3a所示。桩体刚度较大，地基土强度较低的情况下较易

45、发生桩体刺入破坏。桩体发生刺入破坏，不能承担荷载进而引起复合地基桩间土破坏，造成复合地基全面破坏。刚性桩复合地基较易发生刺入破坏模式。鼓胀破坏模式如图2-3b所示。在荷载作用下，桩问土不能提供桩体足够的围压，以防止桩体发生过大的变形，产生桩体鼓胀破坏，散体材料桩复合地基较易发生鼓胀破坏模式。在一定条件下，柔性桩复合地基也可能发生桩体鼓胀破坏。rk.wm1IL1XJ1-1fa-1LJIU.LjIULJ.LluljljQ）利入碣坏鼓胀醯坏S）整饰的切破坏（d）滑动碰坏图2-3复合地基破坏模式整体剪切破坏模式如图2-3c所示。在荷载作用下，复合地基产生图中的塑性流动区域，在滑动面上桩体和土体均发生剪

46、切破坏。散体材料桩复合地基也比较容易发生整体剪切破坏，柔性桩复合地基在一定条件下也可能产生整体剪切破坏。滑动破坏模式如图2-3d所示。在水平和竖向荷载作用下，复合地基沿某一滑动而发生滑动破坏。在滑动面上，桩体和桩间土均发生剪切破坏。各种复合地基均可能发生滑动破坏模式。复合地基有多种破坏模式。在荷载作用下，一种复合地基的破坏究竟取什么模式，影响因素很多。它不仅与复合地基本身的结构形式、增强体的材料性质有关，还与荷载形式、复合地基上部的基础结构形式有关。具体分析时应考虑各种影响因素综合分析加以估计。2.2 地基处理方案选择地基处理方案的选择，需要了解地基处理的目的，建筑物对地基的具体要求，设计要求

47、的地基承载力，土的性质，施工工艺及设备，对施工周期的要求，以及当地积累的施工经验，地方材料来源及单价，周围环境对施工的特定要求（如振动噪声、水和空气的污染等）。地基处理方法的确定可按下列步骤进行：1）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、环境情况和对邻近建筑的影响等因素，初步选定几种可供考虑的地基处理方案；2）对初步选定的各种地基处理方案，分别从加固原理、适用范围、预期处理效果、材料来源及消耗、机具条件、施工进度和对环境的影响等方面进行技术经济分析和对比，选择最佳地基处理方法，必要时也可选择两种或多种地基处理措施组成的综合处理方法；3）对已选定的处理方

48、案，宜按建筑物安全等级和场地复杂程度，在有带表情的场地上进行相应的现场试验或实验性施工，并进行必要的测试，以检验设计参数和处理效果，如果达不到设计要求时，应查找原因采取措施或修改设计。按初步设计要求，拟建住宅楼设一层地下室，开挖深度约6.5m,则组成基础持力层的地基土主要为第层粉土，该层强度低，压缩性大，不能满足拟建住宅楼对其承载力和变形要求，故不宜采用天然地基基础方案。各类桩基础施工条件的简单分析：钻孔灌注桩属机械成孔，费用高，工期长，特别是在闹市区施工，大量泥浆排放困难，将严重污染环境，同时因桩端沉磴的存在将极大影响桩端阻力的发挥，具优点是可以在地下水下施工，同时，可方便的穿透卵石层、强风

49、化泥岩，而进入中风化泥岩一定深度内；沉管灌注桩则不存在泥浆排放、接桩、桩端沉磴等问题，同时，可在地下水下施工，但无数工程实例表明，在软塑流塑的粉土、松散粉砂中成孔，缩颈、断桩现象严重，有时难以控制其桩身质量,同时，施工噪音大，将极大地影响闹市区周围居民的生活；人工挖孔桩具有造价低，施工简单、无噪音，可大面积展开，进而缩短工期，更重要的是桩身质量容易得到保证，桩底土层观察验槽工作易于进行和清底干净，易于扩底，进而充分发挥桩端阻力等优点，桩底土层观察验槽工作易于进行和清底干净，易于扩底，进而充分发挥桩端阻力等优点，具缺点是施工时需降低场地地下水，特别是采用嵌岩桩方案时，降水难度相当大。综合分析场地

50、工程地质条件，结合拟建物性质及焦作地区建筑经验，对本工程而言，钻孔灌注桩和人工挖孔桩是可供选择的桩基础方案。根据本工程的实际情况，采用机械式人工挖孔桩。1）CFG桩以振动冲击方式在粉土、粉砂中成孔，再将低标号（C5-C15）干性碎挤压入孔中，进而形成直径约400600mm的低标号素碎桩CFG桩，一方面，振冲后形成的CFG桩与桩间土形成复合地基，可大幅度提高地基承载力，同时对原土具有较强的挤密作用，另一方面在粘性土中设置一定的碎石桩，可形成一个良好的排水通道，加速粘性土的排水固结，使沉降稳定加快。根据焦作地区众多的工程经验，结合高新区已有施工经验及本场地地基土的工程地质特性，CFG桩加固处理粉土

51、后复合地基承载力标准值可达400kPa以上，加固处理宜为砂石褥垫层。2）人工挖孔压浆桩当设计采用人工挖孔桩方案时，可采用以稍密卵石土或圆砾作桩端持力层结合压力灌浆加固处理桩端砂卵石土，一方面，在压力作用下，水泥浆液以充填方式挤入砂卵石的孔隙中，在桩端一定范围内形成水泥浆结石体，进而大幅度提高砂卵石的强度，已有工程经验表明，经压力灌浆后，稍密卵石极限桩端阻力可达4000kPa以上，进而可缩短桩长，降低井点降水难度。另一方面，桩端砂卵石土及软弱透镜体经压浆加固后，其均匀性得到极大改善，较好地协调其变形特性。本方案地基处理采用两者的有机结合，桩端采用灌浆，桩身采用素混凝土。2.3 复合地基处理设计和

52、参数确定复合地基设计除满足复合地基承载力和变形条件外，好要考虑以下诸多因素进行综合分析，确定设计参数。施工设备和施工工艺：复合地基设计时需要考虑采用何种设备和工艺进行施工，采用的设备穿透土层的能力和最大施工桩长能否满足要求，施工时对桩间土和已打桩是否造成不利影响。1）场地土质变化场地土质变化对复合地基施工工艺的选择和设计参数的确定有着密切的关系，因此在设计时需认真阅读勘察报告，仔细分析场地土质的特点。不仅要阅读综合设计统计指标，而且要阅读每个孔点的试验指标。通过对场地土的了解，对荷载的情况，地基处理要求等综合分析，考虑采用何种方式布桩。工程中，CFG桩采用的布桩形式有等桩长布桩，不等桩长布桩，长短桩间作布桩以及与其它形式桩联合使用布桩等。需要特别指出的是，有时由于勘察选点距离较大或其他因素，造成勘察报告不能完全反映实际情况，如基底底部局部存在于勘察报告不符合的软弱地层，基底持力土层承载力提供与实际不符等情况，因此,在CFG桩施工前，设计人员对基底土有一个全面的了解，必要时可及时调整设计。2）场地周围环境场地周围环境是设计时确定施工工艺的一个重要因素。当场地里居民区较近，或场地周围有精密仪器的车间试验室以及对震动比较敏感的管线，施工不宜选择震动成桩工艺，而应该选择无震动低噪音的施工工艺；若场地位于空旷地