地基处理技术课程设计

Huazhong University of Science and Technology 地基处理技术课程设计
班级：土木工程1202班
姓名：
学号：U2012154
指导老师：章荣军
2015年7月8日
一、设计资料
工程概况
某六层住宅楼，建筑占地约800m2，建筑面积约5000m2。

基础形式与荷载条件
拟采用筏板基础（基础底面为25m*32m），基础底面压力180 kPa，基础埋深。

工程地质条件
该场地地形较为平坦，平均地面标高在，地下水埋深在地面下，平均水位标高。

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
（
二、复合地基设计
复合处理地基方案的选择
由各土层力学参数可知，筏板基础下主要为不良土层，且厚度比较大，承载力较低。

若采用换土垫层法，则对此类基础刚度较大，对不均匀沉降较为敏感、软土层较深的建筑处理效果不理想。

若采用排水固结法，因工程消耗的时间过长，短期内固结效果不理想，因而不采用。

采用CFG桩复合地基处理可以提高地基土的承载力作用，同时桩身与地基土构成复合地基变形量小，桩身与褥垫层是地下水良好的排水通道，可以改善地基土的水力特性。

因此，在此选择CFG桩复合地基处理方法。

土层分布图形如下图：
设计计算
（1）桩长
设CFG 桩落于暗绿色粉质粘土这一层，按桩端进入下卧好土层1～2倍桩径的原则确定，即进入下卧层1m 计算，所以桩长可取。

（2）桩径
桩径～，取500mm 。

（3）桩间距
桩间距s=（3-5）d,取s=。

（4）褥垫层厚度及材料
褥垫层取，材料可用中砂与碎石。

布桩形式
布桩形式可以正方形布桩形式。

布桩总数5.1994
26.214.325322
=⨯⨯==
e A A n 根，取208根。

桩平面布置图如下图所示
单桩承载力计算
查规范《建筑地基基础设计规范》可得各土层的桩周侧阻力如下表
且第六层粉质粘土的桩端端阻力特征值可取500kpa 。

所以，单桩竖向承载力特征值：
()
kpa
3.4411
4.34
5.05002522122202105.9187.05.014.32
1
a =⨯⨯+++⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯=+=∑=p p i n
i si p A q l q u R 由《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）得
MPa A R p 7.619625
.03.44133
a =⨯= 桩身混凝土抗压强度p
a
cu A R Mpa f 3
20>=，桩身混凝土强度满足规范要求。

面积置换率的计算
由《建筑地基处理技术规范》得
22
m e
d d =
m l e 26.2213.113.1d =⨯==
则
04895.026.25.0m 2
2
22===e
d d
复合地基承载力计算
由《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）得 复合地基承载力特征值：
()sk p
a
spk f m A R m
f -+=1β 其中kpa 170=sk f ，β取；
()kpa 4.239170951.08.019625
.03.44104895.01=⨯⨯+⨯=-+=sk p a spk f m A R m
f β。

CFG 桩处理后的地基,一般宽度不作修正 ,基础深度的地基承载力修正系数ηd 取。

则合地基承载力特征值为：
()5.00-+=d f f spk a γ
其中
30m /85.92
.39
.88.088.181852.0KN =⨯+⨯+⨯=
γ
则
()()kpa 0.2665.0-2.385.94.2395.00=⨯+=-+=d f f spk a γ
基础底面的压力a k f kpa <=180p ，故满足要求。

软弱下卧层强度验算
基础底面的压力：
kpa k 180p =，
基础地面土的自重应力：
kpa cz 52.319.88.0888.11852.0p =⨯+⨯+⨯=，
所以附加压力：
kpa p p cz k 48.14852.31180p 0=-=-=
复合土层底面处的附加压力：
()()()kpa
00.5230tan 8.323230tan 8.322548
.1452532tan 2tan 2=︒⨯+⨯︒⨯+⨯⨯=++-=
）
（）（θθz l z b p p bl p c k z 其中查表得
︒=30θ
土的自重压力：
kpa
p cz 85.159101821.75.96.818.7229.8888.11852.0=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯= 修正后的地基承载力：
()()kpa 78.3255.0-9.1903.81705.00=⨯+=-+=d f f ak a γ
其中
30m /03.89
.1985
.159KN ==
γ 故
kpa kpa p p cz z 78.32585.21185.15900.52<=+=+
即满足承载力要求。

复合地基的变形计算
按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）：
由于b=25m ，可取m 0.1z =∆
则沉降计算深度为：
()m In Z n 3.30254.05.225=-=。

复合土层的分层与天然地基相同,各复合土层修正后的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的ζ倍，即：
si E E ζ=spi
按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002），有：
408.1170
4
.239==
=
ak
spk f f ζ 复合地基的变形沉降s 包括复合土层的压缩变形量1s 和桩端以下未处理土层的压缩变形量2s 即：
21s s s +=
（1）1s 的计算 基础底面附加压力
kpa p p cz k 48.14852.31180p 0=-=-=，
因为加固区深度为
5.065
6.025/4.16/z >==b ，
复合土层的压缩模量：
()Mpa E m mE E s p 45.3940.3951.004895.080001sp =⨯+⨯=-+=
其中，查规范取
a k 8000P E p = a k 0.3P E s =
故
103.6233
.645
.394sp >==
S
E E , 故前面取扩散角 30=θ符合
则复合土层的压缩变形量1s 为：
()()mm E l p p s sp
z 17.445
.39424
.1600.5248.148201=⨯⨯+=+=
（2）2s 的计算
桩端以下未处理土层的压缩变形量2s 可用分层总和法计算 处理深度为
m 9.134.163.30=-。

下图即运用分层总和法计算总沉降量，计算见下页表：
MPa
p p E A A E si
n
i n i S 45.76.7744.46.79464.36.76989.233
.62987.1688
.12//001
1
=⎪
⎭⎫ ⎝⎛+++⨯=
∆∆=∑∑ 查表（当ak f 75.0p 0<）得：
65.0s =ϕ
由上表计算得：
m s s 66.4365.017.67s '2=⨯==ϕ。

综上所述，总沉降量：
m m 83.4766.4317.421=+=+=s s s 。

查《建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)》可知：
200mm mm 83.47＜
故满足沉降要求。

三、施工技术要求及质量检测
施工工艺
应根据现场条件选用下列施工工艺：
1、长螺旋钻孔灌注成桩，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土。

2、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩，适用于粘性土、粉土、砂土， 以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地。

3、振动沉管灌注成桩，适用于粉土、粘性土及素填土地基。

材料要求
1、混凝土、混凝土外加剂和掺和料：缓凝剂、粉煤灰，均应符合相应标准要求，其掺量应根据施工要求通过试验室确定。

2、严格按照配合比配制混合料。

3、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工的坍落度宜为160~200mm，振动沉管灌注桩成桩施工的坍落度宜为30~50mm，振动沉管灌注成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm。

4、长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料；沉管灌注成桩施工拔管速度应按匀速控制，拔管速度应控制在～min左右，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度应适当放慢。

褥垫层
1、复合地基施工、检测合格后，方可进行褥垫层施工；
2、褥垫层材料：5～32mm碎石或级配砂石，均应符合相应标准要求；
3、褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法，夯实后的厚度与虚铺厚度之比小于。

注意事项
冬期施工时混合料入孔温度不得低于5℃，对桩头和桩间土应采取保温措施。

CFG桩成桩要求
1、桩体连续密实，不得有断桩、缩颈、夹砂等缺陷。

2、允许偏差：
(1)桩长：≤100 mm
(2)钻孔垂直度：≤％
(3)桩径：20mm
(4)桩位：满堂布桩: ≤; 条形基础: ≤
其它应满足《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002 J220－2002）。

施工质量检验
桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。

桩地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后进行。

试验数量宜为总桩数的%~%，且每个单体工程的试验数量不应少于3点。

3.动测桩试验可按总桩数的10％进行桩身完整性检测。

检测技术标准如下：
1.单桩复合地基静载试验依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002 J220－2002）
2.单桩静载试验依据《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-94）
3.低应变动力试验依据《基桩低应变动力检测规程》（JGJ/T93-95）
四、总结
通过本次课设，对地基处理技术有了更深层次的了解与运用。

在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

平时都只是学习知识，但很少运用，而这次课设便是将书本中的知识运用的实践。

同时，对CFG水泥粉煤灰碎石桩也有更深层次的理解，对复合地基的几种作用也融会贯通。

对于桩长，布桩方式，桩径的选择，和承载力计算以及沉降与软弱下卧层的验算也都能巧妙运用与设计。

也同样对地基处理技术这门课程兴趣更加浓厚。

五、参考文献
[1] 中华人民共和国国家标准，《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
[2] 郑俊杰.地基处理技术.华中科技大学出版社，2009.
[3] 东南大学，浙江大学，湖南大学，苏州科技学院合编.土力学.中国建筑工业出版社，2005.
[4] 周景星.基础工程.清华大学出版社.2007.。