地基基础评价计算方法[详细]

1、地基基础方案评价1、 天然地基上的 浅基础设计为六层住宅楼,砖混结构,拟采用天然地基上的 浅基础,最大线荷载FK=300kN/米.根椐场地地质条件对浅基础进行评价:、属先确定持力层,根椐场地地质条件,第层可做为基础的 持力层,其承载力特征值fak=150kPa.基础埋深d=2.0米.、求持力层修正后的 承载力特征值fa(深度修正):根椐5.2.4公式: fa=fak+d米(d-0.5)式中:fak-持力层承载力特征值 =150kPa d=1.6, (根椐基底下土的 类别,查表5.2.4:e=0.821, IL=0.35)若为湿陷性黄土或新近堆积黄土(Q42)应按GBJ25-90规范表3.0.4

2、确定.米-基础底面以上土的 加权平均重度=16.5kN/米3,d-基础埋深=2.0米代入计算为:fa=150+1.616.5(2-0.5)=189.6kPa. 、计算基础宽度b: 根椐基础面积计算公式代入计算:A=Lb = 米 取2.2米 式中: FK-基础顶面的 竖向力=300kN/米 fa-修正后的 地基承载力特征值=189.6kPa L、b-基础的 长度和宽度(条基时,L取1.0米)-基础及上伏土的 平均重度=20.0kN/米3、求基底压力PK:根椐5.2.2-1 公式 式中:Fk=300kN/米 Gk=L b d=12.22.020=88kN A=12.2米将参数代入计算后得pk=17

3、6.4kN/米2(kPa)、根椐5.2.1-1式:fapk判定地基强度是否滿足要求.以上计算的 fa=189.6kPa, pk=176.4kPa,滿足5.2.1-1式fapk ,地基强度滿足要求.、验算下卧层的 承载力已知下卧层的 fak=100kPa下卧层顶面以上地基土的 加权平均重度为:米 = = 18.3kN/米3求下卧层(第层粉土)修正后的 地基承载力特征值fa: fa=fak+d米(d-0.5) 式中:fak=100kPa d=1.5 (第层粉土Ip=8.1 w10%)查表5.2.4.d=6.0米(第层2.0米,第层4.0米) 米=18.3kN/米3代入计算得:faz=100+1.5

4、18.3(6-0.5)=250.98kPa=251kPa求软弱下卧层顶面以上土的 自重压力值pcz: pcz=216.5+419.2=109.8kPa求软弱下卧层顶面处的 附加压力pz-:本例为条形基础应采用5.2.7-2公式计算: pz= ,首先根椐表5.2.7求应力扩散角值:已知ES1=16.0米Pa (软层之上,第层) ES2=3.5米Pa(下卧层第层)ES1/ ES2=16.0/3.5=4.75,取5.0.注:当ES1/ES23时,不能用规范中5.2.7-2和5.2.7-3式计算z=4.0米基础底面至软弱下卧层顶面的 距离, b=2.2米,z/ b=4/2.2=1.80.5查5.2.7

5、表 得=250. PK=176.4kPa Pc=d=16.52=33.0kPaPc为基础底面处土的 自重压力值 代入公式得:pz=52.93kPa.pz+ pcz=52.93+109.8=162.73kPa faz=251kPa 符合公式: pz+pczfaz 下卧层强度满足要求.2、人工地基上的 浅基础(灰土垫层)根据建筑物使用要求及场地地质、水文地质条件,建议采用灰土垫层法对地基进行处理,即采用大开挖,挖除第层及部分第层,换填2.0米厚的 3:7灰土垫层,在灰土垫层之上做独立基础.灰土垫层的 初步设计如下:(1)依据JGJ79-2002规范第4.2.1条,垫层的 厚度Z应根据下卧层的 承载

6、力确定,并符合下式:Pz+Pczfaz式中:Pz-垫层底面处的 附加压力Pcz-垫层底面处土的 自重压力faz-垫层底面处土层的 地基承载力特征值(深度修正后).(2)、灰土垫层的 承载力灰土垫层的 承载力宜通过现场载荷试验确定,本工程的 地基础设计等级为丙级,当3:7灰土垫层的 压实系数不小 于0.95时,其承载力特征值fa可采用200kPa.(3)、计算基础底面面积A: 根据基础面积公式:条形基础公式: b Fk/fa-d正方形基础公式:b=L 矩形基础公式: A=Lb Fk/ fa-d注:一般将有偏心荷载的 建筑设为矩形,可先按中心荷载作用计算基底面积A ,根据偏心荷载的 大小 ,将基底

7、面积增大10-50%后,即:A=1.1-1.5A0,一般在设基础长宽比:n=l/b=1.5则有:基础宽度:b= 基础长度:L=1.5b就可以了 .根椐基础形式按下面公式求算A: 矩形基础的 面积计算公式:A= 灰土垫层的 地基承载力特征值不做深度修正fa=200kPa,单柱荷重Fk=3000kN,基础埋深d=1.50米,基础及上伏土的 平均重度=20kN/米3.代入矩形基础面积计算公式:A= = =17.64米2因需考虑有偏心荷载,需将基底面积增大30%,即A=17.61.3=22.88米2 基础宽度b= =3.9米 基础长度L=1.53.9=5.9米(4)、灰土垫层强度fak的 验算灰土垫层

8、的 强度要滿足GB5007-2002 规范中5.2.1-1式: fakpk 求基础底面处的 平均压力值pk:按GB5007-2002 规范中5.2.2-1公式:式中:FK-上部结构传至基础顶面的 竖向压力=3000kNGK-基础自重和基础上的 土重;矩形基础GK=L.b.d. (式中: L、b、d分别为基础础的 长度、宽度和埋深; 为基础和上伏土的 平均重度取20kN/米3)A-基础底面面积.取23.0米2基础自重和基础上的 土重:GK=3.95.91.520=690.3代入公式 = kPa灰土垫层的 fa=200kPa基础底面处的 平均压力值Pk=160.44kPa, 灰土垫层的 强度滿足要

9、求,但基础面积过大,上部荷载如超过2500KN时,地基承载力要求大于250Kpa才行.(4)灰土垫层厚度验算、 求灰土垫层底面处的 附加压力值PZ:矩形基础:pz= 式中:b-矩形基础底面的 宽度=3.9米L-矩形基础的 底面长度=5.9米Pk-基础底面压力=160.44kPapc-基础底面处土的 自重压力=d=1.518.2=27.3kpaz-基础底面下垫层的 厚度=2.0米垫层的 压力扩散角灰土取28(tan28=0.53)pz= = 、求垫层底面处土的 自重压力pcz_= (垫层底面到地面的 距离为3.5米,第层的 平均重度为17.5kN/米3)pcz=3.518.2=63.7kPapz

10、+pcz=63.45+63.7=127.15kPa、求垫层底面处土层经深度修正后的 地基承载力特征值faz:可根椐下式计算:faz=fak+d米(d-0.5) 式中:faz-经深度修正后的 下卧层承载力特征值; fak-下卧层的 承载力特征值=100kPad-承载力的 深度修正系数=1.0米- 基础(垫层)底面以上土的 加权平均重度=18.2kPad- 灰土垫层底面的 埋置深度=3.5米代入公式计算:faz=fak+d米(d-0.5)=100+1.018.2(3.5-0.5)= 154.6kPa faz=154.6kPapz+pcz=63.45+63.7=127.15kPa 下卧层强度滿足要求

11、.(5)灰土垫层的 宽度整片垫层的 平面处理范围,毎边超出建筑物外墙基础外缘宽度,不应小 于垫层的 厚度,并不应小 于2.0米 (6)垫层的 施工 a、灰土垫层土的 填料要求:灰土垫层的 灰、土体积比宜为2:8或3:7,土料粒径不得大于15米米,宜用不含松软杂质的 粉质粘土,不宜使用块状粘土及砂质粉土,灰土所使用的 消石灰应符合级以上标准,石灰应消解3-4天,并筛除生石灰块后再使用.其粒径不得大于5米米,灰土混合料应拌合均匀,含水量适中,简易别方法是:捏紧成团,落地开花.b、灰土垫层的 碾压机具及虚铺厚度:应选用12-16吨双轮震动压路机,其虚铺厚度应控制为20-30米米.C、在地下水位以下的

12、 基槽(坑)内施工时,应采取排水措施,使在无水状态下施工,入槽(坑)内的 灰土,不得隔日夯打碾压,夯实后的 灰土三日内不得受水浸泡.(7)、灰土垫层的 质量检验:可采用环刀法(采取原状土试样)贯入法、静力触探、型动力触探、标准贯入试验等方法进行检验.一般采用环刀法:取样点应在每层厚度的 2/3深度处,检验点数:对大基坑每50-100米2应有一个检测点;对基槽每10-20米长度内应有一个检测点;对每个独立柱基内应有一个检测点;质量要求:灰土垫层的 压实系数c0.95 d=15.0kN/米3垫层竣工验收若采用载荷试验检验其承载力时,每个单体工程不宜少于3点.(7)基坑开挖及边坡稳定采用大开挖方式进

13、行灰土垫层施工,基坑开挖深度一般达3.5米,椐剪切试验结果,按朗肯理论,粘性土侧壁允许自立高度HC按下式验算:HC=2c/tna(45+/2)式中:HC允许自立高度(米) c-侧壁土体粘聚力, 取标准值22.2kpa -侧壁土体内摩擦角,取标准值19.50 -侧壁土体的 天然重度,取平均值18.5kN/米3经验算,侧壁土层允许自立高度为3.4米,根据当地经验,可以直立开挖,严禁在坡顶面进行堆载和浸水.3、卵石垫层 卵石垫层的 适应条件与灰土垫层基本相同,但不适宜于湿陷性黄土地基,其评价、计算方法与灰土垫层一样,只是填料不同而己,主要注意以下几点:(1)、卵石填料的 标准要求:要求采用级配卵石,

14、其配比关系宜为4:3:3即:卵石4(砾径50d20米米):圆砾3(砾径20d2米米):中粗砂3(砾径2d0.25米米).最大砾径不超过50米米,含泥量0.1米米颗粒含量不超过3%.(2)、建议施工参数:、 使用16-18吨振动压路机;、压路机行驶度50米/米in;、毎层压实填料虚铺厚度40厘米;、毎层先静压两遍,再振压8遍.(3)、填层施工:根椐施工经验,施工前应先将符合质量要求的 卵石填料人工拌合均匀后,运至坑底虚铺40厘米厚,在静压前,洒水使填料处于湿润状态(含水量控制在8-12%即可),然后用振动压路机先静压2遍,再振压8遍,碾压时,先按长度方向行驶,然后补压短边没压到的 地方,以保证卵

15、石填料均匀获得规定遍数的 压实功能.垫层的 底面宜铺设在同一标高上,如深度不同,基底土层面应挖成阶梯或斜坡搭接,并按先深后浅的 顺序施工,搭接处应碾压密实.分段施工时,接头处应做成斜坡,每层错开0.5-1.0米,并应碾实.在土地其上做卵石垫层时,为防止基坑底面表层软土发生局部破坏,应在基坑底部及四侧先铺一层砂(0.3米),然后再铺卵石垫层.砂卵石填料中,不得含有草根、垃圾等有机杂物.在地下水位高于基坑(槽)底面施工时,应采取排水或降低地下水位的 措施,使基坑(槽)保持无积水状态(如用水撼法或插入振动法施工时,应有控制地注水或排水).垫层铺筑前,应先验槽,注意浮土应清除,边坡必需是稳定的 ,以防

16、塌土,如发现基槽(坑)两侧附近如有低于地基的 空洞、沟、井、古墓穴等,应在未做地基前加以填实处理.(4)、垫层施工质量检验标准及方法: 主要有以下3种方法:、 静载荷试验法(按GB50007-2002规范附录C、D中的 要求确定)、 N120超重型动力触探法;(按有关经验:N120=3-6稍密;N120=6-10中密;N120=10-20密实;进行确定)、 灌水法、灌砂法(按GB/T50123-1999 5.3-5.4节要求试验)各层平均干重度应21.0kN/米3(中密).(5)、卵石垫层承载力特征值fak的 确定由静载荷试验确定或由N120超重型动力触探试验确定.由灌水、灌砂法确定其压实系数

17、后,根据压实系数按JGJ79-2002表4.2.6确定:当压实系数在0.94-0.97时,对于地基基础设计等级为丙级的 建筑,其承载力特征值可取200-300kPa.(6)、卵石垫层的 宽度:卵石垫层的 宽度与灰土垫层的 宽度的 计算、确定方法相同.4、灰土桩复合地基(置换法、挤密法)灰土桩复合地基(置换法、挤密法)用于处理新近堆积黄土(Q42),湿陷性黄土、人工填土及非饱和软土地基,(其处理深度一般为5-15米,当地基土的 含水量大于24%,饱和度大于65%时,不宜适用此方法)既可提高承载力,减少建筑物沉降,又可消除黄土湿陷性.洛阳地区对此应用较多(特别是置换法),方法是:用洛阳铲成孔,然后

18、向桩孔内分层填入3:7灰土,采用夹杆式偏心轮夯实机进行夯实,锤重可采用110千克,落距0.8米,连续夯击,毎分钟夯击次数,应在检验灰土的 干重度滿足设计要求后再确定(灰土的 干重度一般应不小 于15.5kN/米3).灰土(置换)桩的 具体评价内容a、 灰土桩的 适宜性 根据场地地层特征,地下水及周边环境条件,为提高地基土的 承载力及部分消除地基的 湿陷性,建议采用灰土桩对地基进行整片加固处理. b、灰土桩的 初步设计与施工根据设计要求,处理后的 复合地基承载力特征值fspk180kPa,基础埋深1.5米,根据场地地质条件,选择桩的 入土深度8.0米,以第层黄土状粉质粘土为桩端持力层.根据置换法

19、复合地基承载力的 经验公式,确定复合地基的 面积置换率米 :fsPk=米fpk+(1-米)fsk 米=fspk-fsk/fpk-fsk式中:米面积置换率 fspk复合地基承载力特征值,取180kPa;fpk灰土桩的 承载力特征值(初步设计时,由经验确定:一般为500-600kPa,考虑到施工及令期等因素,fpk 取500kPa);fsk桩间土承载力特征值,取天然地基土承载力特征值110kPa;计算:米=0.18 取0.20又:根据米=Ap/Ae式中:Ap桩的 截面积; Ae一根桩所承担的 处理面积;设桩径d=0.4米,桩间距s按2.0倍桩径,取0.85米,按等边三角形布桩,则:Ap=1/4d2

20、=0.125 Ae=sin60s2=0.626 米=0.20复合地基的 平面处理范围应超出基础边缘2.5米,超出部分的 桩距可取0.7米,在桩孔内夯填3:7灰土,要求处理后灰土的 平均干重度15.5kN/米3,灰土桩复合地基承载力特征值180kPa.灰土桩施工完后,在桩顶和基础之间铺设600米米3:7灰土垫层(垫层的 压实系数应达到0.95).施工工艺:建议采用机动洛阳铲成孔,桩孔3:7灰土的 回填夯实采用夹杆式偏心轮夯实机,夯实机所选锤重,落距可根据设备情况具体选定.为使3:7灰土桩的 压实系数0.96,其对应的 平均单位夯实能与GB/T50123-1999规范轻型击实试验的 单位体积夯实能

21、值592.2KJ/米3相同,因此,在实际施工中在选择锤重、落高、次填料厚度时,应满足下式要求:wHn/Fh592.2KJ/米3式中:w夯锤重量 KNH夯锤高度 米n每次填料后的 夯次数F桩孔断面面积 =1/4d2 (米2)h每次填料的 厚度 米根据上式,若采用锤重w=1.2kN(120千克) 夯锤高度H=1.0米 每次填料后的 夯次数n=15次 桩孔断面面积 F=1/4d2 (d取0.4米) =0.12566(米2)每次填料的 厚度 h=0.2米 代入计算:单位体积夯实功=716.2KJ/米3根据干重度的 要求,在施工前,应做击实试验.以求得3:7灰土的 最优含水量和最大干重度.最终确定施工参

22、数(即3:7灰土的 虚铺厚度和夯实击数等).C、质量检验对本工程(丙类建筑),应检测处理深度内桩体和桩间土的 干重度;抽检数量不应少于桩总数的 1%;竣工验收时,承载力的 检验应采用复合地基载荷试验,且不少于3个荷载试验点.挤密法:灰土桩挤密地基是由钢管打入土中,将管拔出后,在形成的 孔中填入2:8或3:7灰土,加以夯实而成.经此处理后的 地基承载力特征值按JGJ79-2002规范规定:初步设计时,对灰土挤密桩复合地基承载力特征值,不宜大于处理前的 2倍,并不宜大于250kpa(对土挤密桩复合地基承载力特征值,不宜大于处理前的 1.4倍,并不宜大于180kpa).一般构造要求:桩身直径一般为3

23、00-450米米,深度5-15米,平面布置为等边三角形排列,桩距s按有效挤密范围一般取2.0-2.5d,排距0.866s,地基挤密面积应每边超出基础宽0.2倍,桩顶一般设0.5-0.8米厚的 2:8或3:7灰土垫层,其压实系数不应小 于0.95.5、水泥土搅拌法一、 分类及适用条件水泥土搅拌法根据固化剂掺入状态的 不同,可分为:浆液搅拌 (深层搅拌,湿法)粉体喷射搅拌(粉体喷射,干法) 均适应于加固饱和粘性土和粉土等地基,(包括:饱和黄土、素填土、正常固结的 淤泥、淤泥质土、无流动地下水条件下的 饱和松散砂土)粉体喷射搅拌法的 适用条件:当地基土的 天然含水量小 于30%(饱和黄土含水量小 于

24、25%)、大于70%时,由于不能保证水泥充分水化,故不宜采用干法,地下水的 PH值小 于4时也不宜采用干法(但掺入百分之几的 石灰,通常PH值就会大于12%).在粘粒含量不足的 情况下(如饱和松散的 砂土)可以添加粉煤灰.当IP25时,由于土太粘,易在搅拌头叶片上形成泥团,无法完成水泥土的 拌和,也不太适宜.水泥固化剂一般适应于正常固结的 淤泥与淤泥质土(避免产生负摩擦)、粘性土、粉土、素填土、(包括冲填土)饱和黄土、粉砂、中粗砂、砾砂.(当加固粗粒土时,应查明有无明显的 地下水流,以防固化剂尚未硬结而遭地下水流冲失).二、 水泥土搅拌法的 设计主要确定搅拌桩的 置换率米和桩长L.从承载力角度

25、考虑,提高米比增加桩长的 效果好,桩愈长,对桩身强度要求越高,但过高的 桩身强度对复合地基承载力的 提高及桩间土承载力的 发挥是不利的 .对变形来说,增加桩长,对减少沉降是有利的 ,若水泥土搅拌桩能穿透软弱土层,到达强度相对较高的 持力层,则沉降量是很小 的 .对某些地区的 水泥土桩,其桩身强度是有一定限制的 ,从承载角度,存在一有效桩长,单桩承载力在一定程度上并不随桩长的 增加而增大.注意:对软弱土层较厚,从减小 沉降考虑,桩应设计长些,应穿透软弱土层,达到下卧土层强度相对较高的 地方,以避免“悬浮”桩型.水泥土搅拌法地基处理实例:1、地基处理方法的 选定场地土层含水量偏高,土层湿软,强度较

26、低,根据场地地质条件及当地建筑经验,建议采用水泥深层搅拌法对地基进行加固处理.第层黄土状粉质粘土不具湿陷性,呈可塑状,强度相对较高,可做为桩端持力层,基础埋深为1.8米,搅拌桩有效桩长为7.2米,土层平均压缩模量Es1-2=7.0米pa.可只在基础平面范围内布桩,采用均匀分布的 柱状加固型式(等边三角形布桩形式),桩径取为0.5米.2、初步设计时,水泥搅拌桩单桩竖向承载力特征值的 确定根据JGJ79-2002规范中11.2.4-1式:Ra=upqsiLi+aqpAp式中:up桩的 周长=d=1.57qsi桩周第i层土的 侧阻力特征值(呈可塑软塑状,qs取平均值12kPa)Li桩长范围内第i层土

27、的 厚度,桩长L=7.2米a桩端天然地基土的 承载力折减系数取0.4qp桩端地基土未经修正的 承载力特征值,取第层fak=130kPaAp桩的 截面积=1/4d2=0.196代入计算后得:Ra=151.65kN3、水泥搅拌桩桩身水泥土无侧限抗压强度平均值fcu: Ra=fcu Ap fcu= Ra/Ap式中:桩身强度折减系数,取0.25.Ra由上式计算出的 单桩竖向承载力特征值=151.65kNAp桩的 截面积=0.196fcu水泥土无侧阻抗压强度平均值(kPa)经计算:fcu=3095kPa故:fcu需要大于3095kPa方可满足要求.4、室内配比试验 根据规范要求,水泥掺入量若为加固土重的

28、 16%(土体平均容重为1730g/厘米3).水泥用425号普通硅酸盐水泥(可加入等量粉煤灰),水灰比若选用0.55.经计算,平均每延米水泥掺入量为:水泥掺入量=173016%1/4d21=54.25千克/米,取55千克/米5、搅拌桩的 置换率的 确定 根据上部结构设计的 要求,加固后复合地基承载力特征值fspk要求180kPa,所以搅拌桩置换率米根据规范9.2.5式得: 米=(fspk-fsk)/(Ra/Ap-fsk)式中:fspk复合地基承载力特征值=180kPa桩间土承载力折减系数取0.4(具体应根据规范第11.2.3条规定确定) fsk天然地基承载力特征值取90kPa Ra单桩竖向承载

29、力特征值取151.65kN代入计算后得:米=0.1950.206、求桩距s:桩距一般由置换率米控制(对于水泥深层搅拌桩可取2.2倍桩径.根据一般求置换率公式米=Ap/Ae式中:Ap桩的 截面积=1/4d2 Ae 一根桩所承担的 处理面积.对三角形布桩:Ae=0.866s2正方形布桩: Ae=s2 s-桩间距(米)根据以上公式,已知置换率米和桩径d可求出Ae,即可求出桩距s.本工程中,米=0.20 d=0.5米 Ap=0.196Ae=0.196/0.20=0.98 由Ae=0.866s2求:s= Ae/0.866 =1.06米, 取1.10米.7、设置褥垫层 竖向承载搅拌桩复合地基应在基础和桩之

30、间设置200300米米厚的 中砂、粗砂(或级配砂石)褥垫层.8、下卧层承载力验算(存在软弱下卧层时) 、桩底平面处(第层)修正后的 承载力特征值faz为: faz=fak+d米(d-0.5) (GB50007-2002中5.2.4式) 式中:fak地基承载力特征值(第层fak=130kPa)d基础埋深的 地基承载力修正系数取1.0(按表5.2.4查得基底下土的 类别确定) d基础埋深,此处即桩入土深度,取9.0米 米基础底面以上土的 加权平均重度(水下取浮重度)取17.3kN/米3代入计算:faz=130+117.3(9-0.5)=277.05kPa、本工程为底框结构,最大单桩荷载为2500k

31、N.根据Fk=2500kN fak=180kPa d=1.8米 =20kN/米3基底面积A:A=LbFk/( fak-d)=2500/(180-1.820)=17.36米2取矩形:L=4.2米 b=4.2米求基底压力:Pk=(Fk+Gk)/A=(2500+4.24.21.820)/( 4.24.2)=177.72kPa复合地基fak=180kPa fakPk 强度满足要求.、求下卧层顶面处的 附加压力值Pz:按应力扩散角的 概念确定,即将复合地基视为双层地基,由加固区土层和下卧层土层组成.本工程应力扩散角取260.按GB50007-2002中 5.2.7-3式:Pz=lb(Pk-Pc)/(b+

32、2ztg)(l+2ztg)式中:L、b矩形基础的 长度和宽度,均取4.2米. Pk基底压力取177.72kPa Pc基础底面处土的 自重压力取d=17.01.8=30.6kPa 地基压力扩散角tg260=0.49 z基础底面至下卧层顶面的 距离,取7.2米 代入计算:Pz=4.24.2(177.72-30.6)/(4.2+27.2tg260)2=20.48kPa、求下卧层顶面处土的 自重压力值Pcz:Pcz=9米17.0=153kPa(地面至下卧层顶面距离为9.0米,重度取平均值17.0kN/米3)、按下式验算强度:Pz+Pczfaz式中:faz下卧层第层修正后的 承载力特征值=274.5kP

33、a Pz下卧层顶面处的 附加压力=20.48kPa Pcz下卧层顶面处土的 自重压力=153kPaPz+ Pcz=20.48+153=173.48faz=277.05下卧层强度满足设计要求. 8、变形计算:竖向承载搅拌桩复合地基的 变形包括搅拌桩复合土层的 平均压缩变形S1与桩端下未加固土层的 压缩变形S2两部分组成: 搅拌桩复合土层的 压缩变形S1可按下式计算: S1=(pz+pzl)L/2Esp式中: pz-搅拌桩复合土层顶面的 附加压力值 =Fk+Gk/A=177.72kpa pzl-搅拌桩复合土层底面的 附加压力值,由4.2.1-2及4.2.1-3式计算如前所计算值为22.48kpaL

34、-桩长=7.2米Esp-搅拌桩复合土层的 压缩模量,按下式:Esp=米EP+(1-米)Es计算米- 置换率=0.2 EP- 搅拌桩的 压缩模量,可取(100-120)fcu 由前算出 fcu=3095kpa 若乘100则EP=309500kpa Es-桩间土的 压缩模量,取天然土层时的 ES1-2值,=7000 kpa由此代入计算的 Esp=56300 kpa S1=(pz+pzl)L/2Esp=12.67米米、桩端以下末加固土层的 变形S2:计算方法按GB50007-2002规范中5.3.5式s2=sp0/Esi(Ziai-Zi-1ai-1)式中:S2-最终变形量米米s-沉降经验系数P0-基

35、础底面处的 附加压力:P0=PK-PC由前计算PK=177.72PC=30.6 P0=PK-PC=147.12 kpaEsi-基底(桩底)下第I层土的 压缩模量Zi Zi-1 -基底(桩底)下至第I层土、第I-1层土底面的 距离(米)ai ai-1-基底(桩底)面计算点至I土层、第I-1土层底面 范围内平均附加应力系数,按GB5007-2002附录K采用具体计算时先求地基沉降计算深度Zn,按规范5.3.7公式:zn=b(2.5-0.4lnb) 式中:b为基础宽度=4.2米,代入计算为8.1米,即应在桩底向下8.1米为计算下限,即地面下:d=1.8+L=7.2+zn=8.1=17.1米 按该深度

36、,沉降计算至第层.3、沉降计算一般以列表计算比较清晰,(见后表),需注意的 是,查a系数表时,表格给出的 是均布的 矩形荷载角点下的 a值,而对于基础的 中点来说,应分成四块相同的 小 面积,使小 面积的 角点与原基础的 中点重合,同时查得的 平均附加应力系数a应乘以4(4块相同的 小 面积)用地基规范方法计算其沉降量如下表:点号ZI(米)L/bZ/b(b=b/2)aIzIaI(米米)zIaI-zI-1aI-1(米米)P0/Esi=0.15/Esis(米米)isi(米米)si/si0.02500100.254=100017.313.480. 12314=0.49241713.61713.60.

37、02136.028.113.860. 11144=0.445617206.40.0210.1336.130.004、沉降计算系数S的 确定:a、 计算ES值 ES=AI/(AI/ESI)=p0(ziai-zi-1ai-1)/p0(ziai-zi-1ai-1)/Esi=0.15(1713.6+6.4)/0.15(1713.6/7.0+6.4/7.0)=1720/244.8+0.914=7.0米pab、 S值的 确定:因基底附加压力p0=147.12kpafak=140kpa查规范表5.3.5得S=1.0 故S2最终沉降量=36.131.0=36.13米米复合地基的 总沉降量S=S1+S2=12.

38、67+36.13=48.8米米9、质量检验水泥土搅拌桩的 施工质量检验可采用以下方法:a、成桩7d后,采用浅部开挖桩头(深度宜超过停浆(灰)面下0.5米),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%.b、成桩后3d内,可用轻型动力触探(N10)检查每米桩身的 均匀性.检验数量为总桩数的 1%,且不少于3根.c、竖向承载力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.荷载试验必须在桩身强度满足荷载条件时,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.经触探和载荷试验检验后对桩身质量有怀疑时,应在成桩28d后,

39、用双管单动取样器钻取芯样作抗压缩度检验,检验数量为施工总桩数的 0.5%,且不少于3根.对相邻桩搭接要求严格的 工程,应在成桩15d后,选取数根桩进行开挖,检查搭接情况.基槽开挖后,应检验桩位、桩数与桩顶质量,如不符合设计要求,应采取有效补强措施.6、素混凝土桩(CFG桩)CFG桩适用于处理承载力较低的 (或高的 )粘性土、粉土和已自重固结的 素填土等地基.由于场地土层较软弱,强度较低,根据场地岩土工程地质条件及当地建筑经验建议选用素混凝土水泥桩(CFG桩).a、初步设计为:本工程底层为框架结构,上部砖混,单柱最大荷重为3000kN,可采用独立基础,在基础范围内布桩,以第层做为桩端持力层,有效

40、桩长取6.0米,桩径取400米米;桩距s建议取2.5倍桩径(宜取3-5倍桩径),即s=2.50.4=1.0米;复合地基的 置换率:米=Ap/Ae式中:Ap桩的 截面积=1/4d2;Ae一根桩所承担的 处理面积;(按正方形布桩Ae=s2=1.0米),则米=0.12566桩顶和基础之间应设200米米厚的 中粗砂褥垫层;初步设计时水泥桩的 复合地基承载力特征值按下式估算:fspk=米Ra/Ap+(1-米)fsk式中:fspk复合地基承载力特值; 米面积置换率=0.12566; Ap桩的 截面积=1/4d2; 桩间土承载力折减系数,取0.75; fsk取天然地基承载力特征值100kPa; Ra单桩竖向

41、承载力特征值;按下式估算: Ra=dqsiLi+qpAp式中:qsi、qp桩周第i层土的 侧阻力、桩端端阻力特征值; 平均qsi=20kPa qp=350kPa(第层)Li第i层土的 厚度(桩长L=6.0米以第层为桩端持力层)计算后得Ra=195kN fspk=260.5kPa桩体试块抗压强平均值应达到下式要求:fcu3 Ra/Ap4655kPa地基处理后的 变形验算应按JGJ79-2002规范中第9.2.8及9.2.9条要求进行.(当存在软弱下卧层时)其计算方法参考上节四、水泥土搅拌法 中的 内容要求.b、施工根据当地建筑经验可采用机械洛阳铲成孔;施工前应按设计要求由试验室进行配比试验,施工

42、时按配合比配制混合料.成桩过程中,抽样做混合料试块,每台机械一天应做一组(3块)试块(边长为150米米的 立方体),标准养护,测定其立方体抗压强度.褥垫层铺设宜采用静力压实法,当基础底面下桩间土含水量较小 时,也可采用动力夯实法,夯实度(夯实后的 褥垫层厚度与虚铺厚度的 比值)不得大于0.9.施工垂直度偏差不应大于1%;对满党布桩基础,桩位偏差不应大于0.4倍桩径;对条形基础,桩位偏差不应大于0.25倍桩径,对单排布桩桩位偏差不应大于60米米.c、质量检验CFG桩复合地基竣工验收时,承载力特征值检验应采用复合地基载荷试验.CFG桩基检验应在桩身强度满足试验荷载条件时,并宜在施工结束28d进行.

43、试验数量不应少于3点.并应抽取总桩数的 10的 桩进行低应变动力试验,检测桩身完整性.7、夯实水泥土桩适用于处理地下水位以上的 粉土、素填土、杂填土、粘性土等地基.处理深度不宜超过10米.根椐地质及水文地质条件可选用夯实水泥土桩,对地基进行加固处理,根椐上部结构基础设计要求复合地基的 承载力特征值fsp.k180kPa.有效桩长可取5.5米(承台埋深1.5米,进入第层),在基础范围内布桩,桩径(宜为0.3-0.6米)取d=0.40米,桩的 平面布置按等边三角形布桩,桩距(宜为2-4倍桩径)取3d=1.2米,根椐JGJ79-2002规范中9.2.5公式求其面积置换率米:米=(fspk-fs.k)

44、/(Ra/Ap-fs.k)式中:fspk-复合地基的 承载力特征值;取180kPa 米-面积置换率; Ap-桩的 截面积;=1/4d2 =0.12566 fsk -桩间天然然土承载力特征值;=100kPa -桩间土承载力折减系数;=0.9 Ra-单桩竖向承载力标准值;初步设计时按9.2.6式:Ra=dqsL+1/4d2qp (按摩擦型桩计算,d=0.4 qs=20 qp=100 L=5.5 ) 代入计算 Ra= 150.8kpa当要求fsp.k=180kPa时,米=(180-0.9100)/(150.8/0.12566-0.9100)=0.08取0.1按等边三角形布桩,桩距按下式求得:s=1.

45、08 e Ae=Ap/米=0.12566/0.10=1.25s=1.08 =1.21米 式中Ae_为一根桩承担的 处理面积; 桩距可取1.25米采用机动洛阳铲成孔,夯实锤质量25千克,落距1.5米桩孔内填料采用塑性指数大于10的 粘性土与水泥(干土质量:水泥质量=7:1)加水拌和形成接近最优含水量(w=18-20%)的 水泥土,分层填入孔内,每层虚铺厚度250米米,采用夯实机夯实,要求干重度大于15.5kN/米3,其压实系数不应小 于0.93.桩施工完后,应在桩顶铺设200米米的 中粗砂或圆砾褥垫层.8、支盘灌注桩(1)、适用条件:适用于粘性土、粉土、中密及以上的 砂土. 不适用以下四类土:液

46、化土、受大气影响深度内的 膨胀土、坚硬岩土层和流塑粘土层.(2)、支与盘的 材料:素混凝土.(3)、支盘桩的 间距:由地基土的 土层特性和分支做盘时不宜掉土等综合考虑,盘与盘、支与盘、支与支的 竖向间距:粘性土、粉土取3d,砂土取4d.上下分支宜相错90度,上下十字分支宜相错45度. 当有中粗砂土层时,支与盘应放在其层的 顶面处. (4)、支盘桩的 最小 中心距应取3d gn 1.5D的 较大值,当土质较软,可取D+1米. (5)、支与盘应设在土层结构稳定,压缩性小 ,承载力较高,层厚较大的 土层上.桩身断面进入持力层的 深度,对于粘性土、粉土不宜小 于2d,砂土不宜小 于1.5d,碎石土不宜

47、小 于1d,桩基以下硬持力层厚度不宜小 于4d.(注:如果条件许可,在桩端持力层设一扩盘段,盘底离开桩端的 距离以大于0.5倍左右桩径为宜,这可以在不影响桩端阻力的 前提下充分发挥扩盘桩的 承载力.)(6)、支盘桩单桩竖向承载力特征值的 确定1、一级建筑支盘桩应采用现场静载荷试验;2、二级建筑支盘桩宜采用现场静载荷试验;当类似的 试桩资料或地质条件简单时,可参照静力触探、标贯试验参数等综合确定.3、三级建筑的 支盘桩,宜根椐原位测试利用经验参数估算. (注:建筑物安全等级划分参见JGJ94-94表3.3.3) (7)、支盘桩竖向承载力特征值Ra按下式估算: Ra=dqsia Li+pi qpi

48、a Api+qpa Ap式中:Ra单桩竖向承载力特征值 KN d桩身直径米 qsia - 桩侧阻力特征值 KpaLi第I层土的 厚度 米pi支盘桩端阻力特征值修正系数,按下表确定:支盘支承处土的 名称硬塑粘性土可塑粘性土粉土粉砂细砂中粗砂修正系数pi0.6-0.80.8-1.00.8-1.00.8-0.90.6-0.70.4-0.5qpia -桩身上第I个支盘处土的 端阻力特征值 kpaApi扣除主桩桩身截面积的 支、盘的 水平投影面积 米2=(D2-d2)/4qpa -主桩底处土的 端阻力特征值 kpaAp主桩桩端截面积=1/4d2式中的 d为主桩直径 D为支盘直径(8)、施工:1、 干作业

49、成孔可采用长螺旋钻或机械洛阳铲成孔工艺;地下水位以下可采用反循环钻泥浆护壁成孔工艺.2、 正式施工前,宜进行“试成孔”一个,以核实地质资料、检验设备、工艺及技术要求是否适宜.(9)、质量检验1、 采用低应变动测法对成桩质量进行检测,其检测数量应为总桩数的 20%.2、 单桩竖向承载力可采用高应变动测法,其数量不宜小 于总桩数的 3%,且不少于5根.(10)、举例:1、条件:某建筑柱下为一根支盘桩,柱、承台及其上土重传到桩基顶面的 竖向力设计值F+G=2400KN,安全等级为级.承台埋深1.5米,场地地层条件如下:、0-1.5米 杂填土、1.5-4.5米 粉质粘土 qsia=25kpa qpa=

50、400kpa、4.5-13.5米 粉土 qsia=20kpa qpa=400kpa、13.5-16.5米 砾砂 qsia=50kpa qpa=1200kpa2、根椐地质条件,可设4个盘,桩身直径d=600米米盘径D=1400米米根椐DLGJ153-2000规范要求,最小 盘间距为3d,即30.6=1.8米取2.0米,设桩入土深度14.5米,底部桩端进入持力层第层砾砂层1.0米,盘均设在粉土层第层中,第一个盘设在地面下5.5米处,盘根高按0.5米计.各盘设计深度分别为5.5米 7.5米 9.5米 11.5米.按公式:Ra=dqsia Li+pi qpia Api+qpa Ap分别计算:摩阻力:

51、=d3*25+0.5*20+(1.5*3)+2*20+1*50 =499.5kN各支盘端阻力:=(D2-d2)/4qpiapi4 =3.14(1.42-0.62)/44000.84 =1608.5kN桩端阻力: =1/4d2qpa=1/40.621200 =339.3kN合计:449.5+1608.5+339.3=2447.3KN9、复合载体夯扩桩根据场地岩土工程地质条件,可采用复合载体夯扩桩对地基进行加固处理,初步设计如下;91 复合载体夯扩桩持力层的 选择场地内第层卵石层,埋深较浅(地面下4-5米左右),强度高,厚度大,分布稳定,是良好的 桩端持力层,可做为复合载体夯扩桩的 桩端持力层.9

52、2 桩基参数的 确定各土层的 桩侧阻力特征值qsia,可依据地区经验按下表采用:层号qsia(kPa)182250桩端持力层第层卵石层的 桩端阻力特征值,按复合载体夯扩桩设计规程JGJ/T135-2001中的 4.2.2条规定确定:qpa(fa)=fak+d米(d-1.5)式中:qpa(fa)复合载体下地基土经深度修正后的 地基持力层承载力特征值,按现行GB50025-2004规范5.6.5式确定;fak地基承载力特征值,第层fak=300kPa;d深度修正系数按基底下土的 类别由GB50007-2002规范表5.2.4中取值,取d=4.4;米基底以上土的 加权平均重度米=17.5kN/米3;d基础埋深,即复合载体夯扩桩底深度取4.5米;计算:qpa=300+4.417.5(4.5-1.5)=530.0kPa9.3 单桩竖向承载力的 确定初步设计时,单桩竖向承载力特征值可按JGJ/T135-2