某某某实验楼地基处理设计与研究

关键词：地基处理,换填垫层法,强夯法,高压喷射注浆法,静压预制桩法AbstractBuildingsandstructuresbysuperstructureandsubstructurecomposedofabuildingorstructurefoundationissupportingthispartofthebasisofaverysmallspace.Thelocalbaseofstrengthandstabilityofnotsupportingthedeadweightoftheupperstructureandexternalloads.Foundationwillproducelocalorgeneralshearfailure;localbaseistoolargedeformationofthestructurewillalsoaffecttheuseof;seepage,liquefactionwillcausethegroundtodestroythestructureisdestroyed.Sowhentheweaknaturalfoundationbearingcapacityanddeformationcannotmeetthedesignrequirements,thefoundationwillneedreinforcement.Thedesignofaprojectbystudyingthespecificcombinationofinformationandthecontentofwhattheyhavelearnedduringtheiruniversity,theuseofprecastpileofstaticgroundandstrengtheningtreatment.Keywords：Replacementcushionmethod，Compaction,highpressurejetgrouting,pressureprecastpile目录第一章绪论 1第二章各种地基加固技术简介 2第三章地基情况 8第四章地基桩基础设计 104.1选择桩型、桩端持力层、承台埋深 104.1.1选择桩型 104.1.2选择桩的几何尺寸以及承台埋深 104.2确定单桩极限承载力标准值 124.3确定桩数和地面承台尺寸 154.3.1B柱桩数和承台的确定 154.3.2C柱桩数和承台的确定 164.4确定复合基桩竖向承载力设计值 174.4.1四桩承台承载力计算（B承台） 184.4.2五桩承台承载力计算（C承台） 194.5桩顶作用验算 204.5.1四桩承台验算（B承台） 204.5.2五桩承台验算（C承台） 214.6桩基础沉降验算 224.6.1B柱沉降验算 234.6.2C柱沉降验算 254.7桩身结构设计计算 274.8承台设计 274.8.1四桩承台设计（B柱） 274.8.2五桩承台设计（C柱） 31第五章常遇问题及处理方法 345.1桩身断裂 345.1.1预防措施 345.2桩顶碎裂 345.2.1预防措施 355.3沉桩达不到设计要求 355.3.1治理方法 355.4接桩处松脱开裂 355.4.1预防措施 35参考文献 36全文总结 37致谢38第一章绪论第二章各种地基加固技术简介常用的地基处理方法有：换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。表2.1常用地基处理方法的原理、作用及适用范围分类处理方法原理及作用适用范围换土垫层法机械碾压法挖除浅层软弱土或不良士，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、灰土垫层、二灰垫层和索土垫层等。它可提高持力层的承载力，减少沉降量，消除或部分消除士的湿陷性和胀缩性，防止土的冻胀作用以及改善土的抗液化性常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基、季节性冻土地基、素填土和杂填土地基重锤夯实法一般适用于地下水位以上稍湿的粘性士、砂土、湿陷性黄土、杂填土以及分层填土地层。平板振动法适用于处理无粘性土或粘粒含量少和透水性好的杂填土地基强夯挤淤法采用边强夯、边填碎石、边挤淤的方法，在地基中形成碎石墩体，以提高地基承载力和减小沉降适甩于厚度较小的淤泥和淤泥质土地基。应通过现场试验才能确定其适用性深层密实法强夯法强夯法系利用强大的夯击能，迫使深层土液化和动力固结而密实适用于碎石土、砂±、素填土、杂填±、低饱和度的粉土与粘性士、湿陷性黄土．对淤泥质土经试验证明施工有效时方可使用．挤密法

（砂桩挤密法）

（振动水冲法）

（灰土、二灰或土桩挤密法）

（石灰桩挤密法）挤密法系通过挤密或振动使深层士密实，并在振动挤密过程中，回填砂、砾石、灰土、土或石过灰等形成砂桩、碎石桩、灰土桩、二灰桩、土桩或石灰桩，与桩间土一起组成复合地基，从而提高地基承载力，减少沉降量，消除或部分消除土的湿陷性或液化性砂桩挤密法和振动水冲法一般适用于杂填土和松散砂土，对软土地基经试验证明加固有效时方可使用灰土桩、二灰桩、土桩挤密法一般适用于地下水位以上，深度为5m～1Om的湿陷性黄土和人工填土排

水

固

结

法堆载预压法

真空预压法

降水预压法

电渗排水法通过布置垂直摊水井，改善地基的排水条件，及采取加压、抽气、抽水和电渗等措施，以加速地基土的圈结和强度增长，提高地基土的稳定性，并使沉降提前完成适用于处理厚度较大的饱和软土和冲填土地基，但需要有预压的荷载和时间的条件。对于厚的泥炭层则要慎重对待加筋法加筋士、土锚、土钉加筋土和士锚适用于人工填土的路堤和挡墙结构．土钉适用于土坡稳定土工聚合物在人工填土的路堤或挡墙内，铺设土工聚合物、铜带、钢条、尼龙绳或玻璃纤维等作为拉筋，或在软弱土层上设置树根桩或碎石桩等，使这种人工复合±体，可承受抗拉、抗压、抗剪和抗弯作用，借以提高地基承载力、增加地基稳定性和减少沉降适用于砂土、粘性土和软土树根桩适用于各类土碎石桩碎石桩（包括砂桩）适用于粘性土。对于软土，经试验证明旄工有效时方可采用分类处理方法原理及作用适用范围热学法热加固法热加固法是通过渗入压缩的热空气和燃烧物，并依靠热传导．而将细颗粒土加热到适当温度（如温度在1000C以上），则土的强度就会增加，压缩性随之降低适用于非饱和粘性土、粉土和湿陷性黄土冻结法冻结法是采甩液体氮或二氧化碳膨胀的方法．或采用普通的机械制冷设备与一个封闭式液压系统相连接，而使冷却液在里面流动．从而使软而湿的土进行冻结．以提高土的强度和降低土的压缩性适用于各类土．对于临时性支承和地下水控制；特别在软土地质条件，开挖深度大予7m～8m，以及低于地下水位的情况下．是一种普遍而有用的施工措施化学加固法灌浆法通过注入水泥浆液或化学浆液的措施，使土粒胶结。用以改善士的性质，提高地基承载力，增加。稳定性，减少沉降．防止渗漏适用于处理岩基、砂土、粉土、淤泥质粘士、粉质粘土、粘土和一般填土层高压喷射注浆法将带有特殊喷嘴的注浆管通过钻孔投人要处理的土层的预定深度，然后将浆液（常用水泥浆）以高压冲切土体．在喷射浆液的同时，以一定速度旋转、提升，即形成水泥士圆柱体；若喷嘴提升不旋转，则形成墙状蹋化体可用以提高地基承载力．减少沉降．防止砂土液化、管涌和基坑隆起，建成防渗帷幕适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性粘土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基．当土中含有较多的大粒径块石。坚硬粘性土、大量植物根茎或有过多的有机质he,应根据现场试验结果确定其适用程度水泥主搅拌法分湿法（亦称深层拌法）和干法（亦称粉体喷射搅拌法）两种．湿法是利用深层搅拌机．将水泥浆与地基土在原位拌和；于法是利用喷粉机，将水泥粉（或石灰粉）与地基±在原位拌和．搅拌后形成柱状水泥土体，可提高地基承载力，减少沉降量．防止渗漏，增加稳定性适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水匮骚高且地基承载力标准值不大于120kPa的粘性土等地基。当用于处理泥嶷土或地下水其有侵蚀性时，宜通过试验确定其适用程度注：二灰为石灰和粉煤灰的拌台料。表2.2各种地基处理方法的主要适用范围和加固效果按

处

理

深

浅

分

类序

序

号处理方法适用情况加固效果最

大

有

效

处

理

深

度

（m）淤

泥

质

土人

工

填

土粘性土降

低

压

缩

性提

高

抗

剪

性形

成

不

透

水

性改

善

动

力

特

性饱

和非

饱

和无

粘

性

土湿

陷

性

黄

土浅

层

加

固1换土垫层法****

***

*32机械最压法

*

*****

33平板振动法

*

*****

1.54重锤夯实法

*

*****

1.55土工聚合物法*

*

**

深

层

加

固6强夯法

*

*****

*307砂桩挤密法慎重****

**

*208振动水冲法慎重****

**

*l89灰土（士、二灰）桩挤密法

*

*

***

*2010石灰桩挤密法*

**

**

2011砂井（袋装砂井、塑料排水带）堆载预压法*

*

**

1512真空预压法*

*

**

1513降水预压法*

*

**

3014电渗排水法*

*

**

2015水泥灌浆法*

********2016硅化法

********2017电动硅化法*

*

***

18高压喷射注浆法*****

***

2019深层搅拌法*

**

***

1820粉体喷射搅拌法*

**

***

1321热加固法

*

***

1522冻结法******

**

第三章地基情况3.1工程概况本工程位于某市某区某实验楼。本工程地上共11层，局部12层。结构主要屋面标高为33.000m，室内外高差为1.000m，其中±0.000所对应的绝对高程由现场定。本工程采用钢筋混凝土剪力墙结构，主楼基础为钢筋混凝土筏板基础，地基采用静压预制桩复合地基进行处理，处理后复合地基承载力特征值为：Fak≥220KPa。3.2工程地质概况3.2.1地形地貌本工程场地地貌但愿为黄河冲积一级阶地，风成沙丘地貌。3.2.2建筑物场地资料图3-1建筑物平面位置示意图表3.1土层物理力学性质参数土层编号①②③④⑤土层名称杂填土灰褐色粉质粘土灰褐色粉质粘土黄褐色粉土夹粉质粘土灰-绿色粉质粘土层底埋深（m）1.810.122.127.4＞27.4层厚（m）1.88.312.05.317.518.417.819.119.70.901.060.880.72333430260.951.100.700.4616.714.218.436.521.118.623.326.85.43.811.58.6125951402100.720.863.442.82第四章地基桩基础设计4.1桩型的选择、桩端持力层及承台埋深4.1.1选择桩型因为框架跨度大而且不均匀，柱底荷载大，不宜采用浅基础。根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，选择桩基础。因钻孔灌注桩泥水排泄不便，为减少对周围环境污染，采用静压预制桩，这样可以较好的保证桩身质量，并在较短的施工工期完成沉桩任务。同时，当地的施工技术力量、施工设备以及材料供应也为采用静压桩提供可能性。4.1.2选择桩的几何尺寸以及承台埋深依据地基土的分布，第=3\*GB3③层是灰色淤泥质的粉质粘土，且比较后，而第=4\*GB3④层是粉土夹粉质粘土，所以第=4\*GB3④层是比较适合的桩端持力层。桩端全断面进入持力层1.0m（>2d），工程桩入土深度为。由于第=1\*GB3①层厚1.8m，地下水位为离地表2.1m,为了使地下水对承台没有影响，所以选择承台底进入第=2\*GB3②层土0.3m，即承台埋深为2.1m，桩基得有效桩长即为23.1-2.1=21m。桩截面尺寸选用,由于经验关系建议：楼层<10时,桩边长取300～400,350mm×350mm，桩分为两节，上段长11m，下段长11m（不包括桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长长1m，这是考虑持力层可能有一定的起伏以及桩需要嵌入承台一定长度而留有的余地。桩基以及土层分布示意如图4.1。图4.1桩基及土层分布示意图4.2确定单桩极限承载力标准值本地基属于二级建筑桩基，采用经验参数法和静力触探法估算单桩极限承载力标准值。根据单桥探头静力触探资料按图4-2确定桩侧极限阻力标准。图4-2曲线图4-3由于除去杂土外,第=2\*GB3②,=3\*GB3③,=4\*GB3④,=5\*GB3⑤层土都是粘土,则采取图4-2中的折线oabc来确定桩侧极限阻力的标准值：即：时，时，0桩端的竖向极限承载力标准值的计算公式其中：――桩身截面周长，m。――桩穿过第i层土的厚度。――桩身横截面积，扩底桩为桩底水平投影面积，，――桩端阻力修正系数，查表4-1。由于桩尖入土深度H=23.1m(15<H<30),查表4.1，由线性插值法求得修正系数=0.83。表4.1桩端阻力修正系数值桩入土深度（m）H<1515<H3030<H600.750.75-0.90.9为桩端全断面以上8倍桩径范围内的比贯入阻力平均值，计算时，由于桩尖进入持力层深度较浅，仅1m,并考虑持力层的可能起伏，所以这里不计持力层土的，为桩端全断面以下4倍桩径范围以内的比贯入阻力平均值，故，，为折减系数，因为，取＝1。根据静力触探法求，根据图4-2和表3.1的数据（各层土的值）,有如下：第二层：；；第三层：；第四层：；依据静力触探比贯入阻力值和按照土层及其物理指标查表法估算的极限桩侧，桩端阻力标准值列于下表：表4.2极限桩侧、桩端阻力标准值层序静力触探法经验参数法eq\o\ac(○,2)粉质粘土15(h≤6)3635eq\o\ac(○,3)淤泥质粉质黏土4329eq\o\ac(○,4)粉质黏土1111784.5552200按静力触探法确定单桩竖向极限承载力标准值：估算的单桩竖向承载力设计值（）：按经验参数法确定单桩竖向承载力极限承载力标准值：估算的单桩竖向承载力设计值（）：由于R1>R2,所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值，即采用，初步确定桩数。4.3确定桩数和地面承台尺寸下面以=1\*GB3①—B,=1\*GB3①—C的荷载计算。4.3.1B柱桩数和承台的确定最大轴力组合的荷载：初步估算桩数,由于柱子是偏心受压，故考虑一定的系数，规范中建议取，现在取1.1的系数，即：取n＝4根，桩距,桩位平面布置如图4-4，承台底面尺寸为4.3.2C柱桩数和承台的确定最大轴力组合的荷载。初步估算桩数取n＝5根，，取，则承台底尺寸为桩位平面布置如图4-5(四个角上的桩与中间桩的）图4-4四桩桩基础图4-5五桩桩基础4.4确定复合基桩竖向承载力设计值该桩基属于非端承桩，并n>3,承台底面下并非欠固结土，新填土等，故承台底面不会于土脱离，所以宜考虑桩群、土、承台的相互作用效应，按复合基桩计算竖向承载力设计值。目前，考虑桩基的群桩效应的有两种方法。《地基规范》采用等代实体法，《桩基规范》采用群桩效应系数法。下面用群桩效应系数法计算B,C复合基桩的竖向承载力设计值。4.4.1四桩承台承载力计算（B承台）图4-6承台净面积：。承台底地基土极限阻力标准值：分项系数。因为桩分布不规则，所以要对桩的距径比进行修正，修正如下：群桩效应系数查表得：。承台底土阻力群桩效应系数:。承台外区净面积。承台内区净面积m2。查表那么，B复合桩基竖向承载力设计值R:4.4.2五桩承台承载力计算（C承台）承台净面积：。承台底地基土极限阻力标准值：。分项系数。因为桩分布不规则，所以要对桩的距径比进行修正，修正如下：群桩效应系数查表得：。承台底土阻力群桩效应系数:。承台外区净面积。承台内区净面积m2。查表。那么，C复合桩基竖向承载力设计值R:4.5桩顶作用验算4.5.1四桩承台验算（B承台）荷载取B柱的Nmax组合：承台高度设为1m等厚，荷载作用于承台顶面。本工程安全等级为二级，建筑物的重要性系数。由于柱处于=1\*GB3①轴线，它是建筑物的边柱，所以室内填土比室外高，设为0.3m，即室内高至承台底2.4m，所以承台的平均埋深。作用在承台底形心处的竖向力有F,G,但是G的分项系数取为1.2。作用在承台底形心处的弯矩。桩顶受力计算如下：满足要求。（2）荷载取Mmax组合：桩顶受力计算如下：满足要求。4.5.2五桩承台验算（C承台）（1）荷载取B柱的Nmax组合：承台高度设为1m等厚，承台的平均埋深。作用在承台底形心处的竖向力有F,G,但是G的分项系数取为1.2.作用在承台底形心处的弯矩。桩顶受力计算如下：满足要求。（2）荷载取Mmax组合：。桩顶受力计算如下：满足要求。4.6桩基础沉降验算采用长期效应组合的荷载标准值进行桩基础的沉降计算。由于桩基础的桩中心距小于6d，所以可以采用分层总和法计算最终沉降量。4.6.1B柱沉降验算竖向荷载标准值。基底处压力。基底自重压力。基底处的附加应力。桩端平面下的土的自重应力和附加应力（）计算如下：（1）在z=0时：=206.9（2）在时：（3）在时：（4）在时：将以上计算资料整理于表4-3表4.3表4.4，长径比，承台的长宽比，查表：4.6.2C柱沉降验算竖向荷载标准值。基底处压力。基底自重压力。基底处的附加应力。桩端平面下的土的自重应力和附加应力（）计算于表4-6中如下：表4-7：表4.6，长径比，承台的长宽比，查表：。4.7桩身结构设计计算4.8承台设计4.8.1四桩承台设计（B柱），承台厚度H=1.0m,计算截面处的有效高度，承台底保护层厚度取80mm。冲垮比冲切系数B柱截面取，混凝土的抗拉强度设计值。4.8.2五桩承台设计（C柱），承台厚度H=1.0m,计算截面处的有效高度，承台底保护层厚度取80mm.冲垮比冲切系数B柱截面取，混凝土的抗拉强度设计值。4-8第五章常遇问题及处理方法5.1桩身断裂桩在沉入过程中，桩身突然倾斜错位，当桩尖处土质条件没有特殊变化，而贯入度逐渐增加或突然增大时。5.1.1预防措施（1）施工前，应将地下障碍物，如旧墙基、条石、大块混凝土清理干净，尤其是桩位下的障碍物，必要时可对每个桩位用钎探了解。对桩身质量要进行检查，发生桩身弯曲超过规定，或桩尖不在桩纵轴线上时，不宜使用。一节桩的细长比不宜过大，一般不超过30。在初沉桩过程中，如发现桩不垂直应及时纠正，如有可能，应把桩拨出，清理完障碍物并回填素土后重新沉桩。桩打入一定深度发生严重倾斜时，不宜采用移动桩架来校正。接桩时要保证上下两节桩在同一轴线上，接头处必须严格按照设计及操作要求执行。

（3）桩在堆放、起吊、运输过程中，应严格按照有关规定或操作规程执行，发现桩开裂超过有关规定时，不得使用。普通预制桩经蒸压达到要求强度后，宜在自然条件下再养护一个半月，以提高桩的后期强度。施打前桩的强度必须达到设计强度100%（指多为穿过硬夹层的端承桩）的老桩方可施打。

（4）遇有地质比较复杂的工程（如有老的洞穴、古河道等），适应当加密地质探孔，详细描述，以便采取相应措施。5.2桩顶碎裂在沉桩过程中，桩顶出现混凝土掉角、碎裂、坍塌，甚至桩顶钢筋全部外露压坏。

5.2.1预防措施（1）桩制作时，要振捣密实，主筋不得超过第一层钢筋网片。桩除经过蒸养达到设计强度后，还应有1~3个月的自然养护，使混凝土能较充分地完成碳化过程和排出水分，以增加桩顶抗击能力。夏季养护不能裸露，应加盖草帘或黑色塑料布，并保持湿度，以使混凝土碳化更充分，强度增长较快。

（2）沉桩前应对桩质量进行检查，尤其是桩顶有无凹凸情况，桩顶平面是否垂直于桩轴线，桩尖是否偏斜。对不符合规范要求的桩不宜采用，或经过修补后才能使用。桩的外观应有专职人员检查，并作好记录。

（3）沉桩时稳桩要垂直，桩顶应加缓冲垫。如桩垫失效应及时更换。5.3沉桩达不到设计要求桩设计时是以贯入度和最终标高作为施工的最终控制。有时沉桩达不到设计的最终控制要求。5.3.1治理方法（1）遇有硬夹层时，可采用植桩法施工。植桩法施工即先钻孔，把硬夹层钻透，然后把桩插进孔内，再打至设计标高。钻孔的直径要求，以方桩为内切圆，空心圆管桩为圆管的内径为宜。

（2）选择合理的打桩顺序，特别是柱基群桩，如若先打中间桩，后打四周桩，则桩会被抬起；相反，若先打四周桩，后打中间桩，则很难打入。为此应选用“之”字形打桩顺序或从中间分开往两侧对称施打的顺序。5.4接桩处松脱开裂接桩处经过静压后，出现松脱开裂等现象。

5.4.1预防措施（1）接桩前，对连接部位上的杂质、油污等必须清理干净，保证连接部件清洁。检查校正垂直度后，两桩间的缝隙应用薄铁片垫实焊牢，焊接应双机对称焊，一气呵成，经焊接检查，稍停片刻冷却后再行施打，以免焊接处变形过多。

（2）检查连接部件是否牢固平整和符合设计要求，如有问题，必须进行修正后才能使用。

（3）接桩时，两节桩应在同一轴线上，焊接预埋件应平整服贴，焊接后，锤击几下再检查一遍，看有无开焊现象，如有应立即采取补救措施，如补焊用电焊焊死。参考文献【1】中华人民共和国国家标准·建筑桩基础技术规范（JGJ94—94）·北京，中国建筑工业出版社，2002【2】中华人民共和国国家标准·建筑地基基础设计规范（GB50007