桩复合地基设计方案

目录
一、工程概况：0
二、场区工程地质与水文地质条件0
三、CFG桩复合地基设计计算1
（一）、设计依据：1
（二）、CFG桩计算2
四、CFG桩复合地基设计参数12
一、工程概况：
拟建场地位于北京市海淀区上庄镇镇政府东侧。

需做地基处理的建筑物30#、31#、32#楼。

30#楼建筑物地基持力层为②粉质粘土-重粉质粘土层，承载力标准值为110kPa（按最不利土层取值），31#楼建筑物地基持力层为○3粉质粘土-重粉质粘土层，承载力标准值为110kPa（按最不利土层取值），32#楼建筑物地基持力层为②粉质粘土-重粉质粘土、②1砂质粘土及粉砂层，承载力标准值为100kPa（按最不利土层取值）。

根据勘察报告提供的地基土参数，由设计单位提出，地基土承载力和沉降不能满足设计要求，必须进行地基处理，处理形式为CFG桩复合地基。

设计单位要求处理后的复合地基承载力标准值及建筑物最终沉降量满足以下条件：
表1 建筑物设计要求
二、场区工程地质与水文地质条件
详见勘察报告
三、CFG桩复合地基设计计算
CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩，是由碎石、石屑或砂、粉煤灰、掺适量水泥加水拌和，用各种成桩机制成的高粘结强度的桩型，该桩强度较高和桩间土、褥垫层一起形成复合地基，具有承载力较高和变形较小的特点，可用于加固各类软弱地基或承载力达不到设计要求的填土地基，具有较为明显的技术经济优势。

（一）、设计依据：
1、北京鑫海厦建筑设计有限公司提供的《基础平面图》及设计要
求
2、根据北京京盛工程勘察中心提供的《上庄家园居住区N-28地块
定向安置房西区33#住宅楼》岩土工程详细勘察报告（详细勘察）
3、《建筑桩基技术规范》（JGJ94－2008）
4、《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2011）
5、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－2012）
6、《建筑桩基检测技术规范》（JGJ106－2014）
（二）、CFG桩计算
桩端持力层选择及桩长：依据规范应选择强度高、分布稳定的地层为桩端持力层，根据勘察报告，拟建场区选择⑤层粘性土作为桩端持力层。

参照土层分布情况确定拟建物基底设计标高及持力层顶标高。

CFG桩桩长设计参数：（如下表）
表2：CFG桩桩长设计参数表
1、30#楼CFG桩计算书
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计算项目: 地基处理计算 1
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[ 计算简图 ]
---------------------------------------------------------------------- [ 计算条件 ]
---------------------------------------------------------------------- [ 基本参数 ]
地基处理方法：CFG桩法
[ 基础参数 ]
基础类型：矩形基础
基础埋深： 9.780(m)
基础宽度： 21.430(m)
基础长度： 89.060(m)
基础覆土容重： 20.000(kN/m3)
基底压力平均值： 210.0(kPa)
基底压力最大值： 210.0(kPa)
[ 土层参数 ]
土层层数： 11
地下水埋深： 2.500(m)
压缩层深度： 37.100(m)
沉降经验系数： 0.360
地基承载力修正公式：
承载力修正基准深度d0： 0.500(m)
序号土类型土层厚容重饱和容重压缩模量承载力鏱鏳
(m) (kN/m^3) (kN/m^3) (MPa) (kPa)
1 杂填土 1.800 19.0 --- 5.000 50.0 0.000 1.000
2 粉土 0.700 19.2 --- 6.440 100.0 0.000 1.000
3 粉砂 1.500 19.8 19.8 18.030 140.0 0.000 1.000
4 粘性土 5.500 19.1 19.1 6.490 110.0 0.000 1.000
5 粘性土 7.500 20.1 20.1 15.300 140.0 0.000 1.000
6 粉土 0.800 20.9 20.9 16.400 180.0 0.000 1.000
7 粘性土 2.200 20.1 20.1 10.180 160.0 0.000 1.000
8 粘性土 6.000 18.9 18.9 10.840 180.0 0.000 1.000
9 粘性土 1.700 20.2 20.2 13.010 200.0 0.000 1.000
10 粉土 1.800 20.0 20.0 16.000 280.0 0.000 1.000
11 粘性土 0.500 20.2 20.2 13.010 200.0 0.000 1.000 ***鏱 -- 基础宽度地基承载力修正系数
***鏳-- 基础深度地基承载力修正系数
[ CFG桩参数 ]
桩布置形式：矩形
桩竖向间距： 1.700(m)
桩水平间距： 1.700(m)
桩直径： 400(mm)
桩长： 12.000(m)
承载力计算公式：
单桩承载力特征值： 390.000(kN)
桩间土承载力折减系数： 0.950
垫层厚度： 200(mm)
垫层超出桩外侧的距离： 200(mm)
基础边缘外桩的排数(横向)： 0
基础边缘外桩的排数(竖向)： 0
[ 处理土层参数 ]
土层天然土层f f提高系数k 桩间土fsk 天然土层Es 复合地基Es 天然土层复合地基è
5 140.0 1.000 140.0 15.300 28.651 11.9 11.9
6 180.0 1.000 180.0 16.400 27.198 14.4 14.4
7 160.0 1.000 160.0 10.180 17.837 21.4 21.4
8 180.0 1.000 180.0 10.840 17.977 23.0 23.0 ***f -- 表示原始土层承载力特征值(kPa)
***fsk -- 表示桩间土承载力特征值(kPa)
***Es -- 表示压缩模量(MPa)
*** -- 表示压力扩散角(度)
*** 承载力提高系数和复合地基压力扩散角为交互参数；
*** 天然土层的承载力、压缩模量为土层参数，列在这里便于对比；
*** 天然土层的压力扩散角、桩间土fsk和复合地基压缩模量为计算中间结果。

----------------------------------------------------------------------
计算结果:
----------------------------------------------------------------------
1. 基础底面处承载力计算
基底平均压力pk： 210.0(kPa)
基底最大压力pkmax： 210.0(kPa)
基底自重压力pc： 115.2(kPa)
置换率m： 0.043
桩间土承载力fsk： 140.0(kPa)
复合地基承载力特征值fspk： 262.2(kPa)
修正后复合地基承载力特征值fz： 371.5(kPa)
pk <= fz, 满足！
pkmax <= 1.2*fz, 满足！
因此复合地基承载力满足要求！
2. 地基处理深度范围内土层的承载力验算
土层号深度 pz pcz pz + pcz fz 是否满足
(m) (度) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa)
6 17.00 11.9 80.2 188.1 268.4 481.1满足！
7 17.80 14.4 78.6 196.9 275.4 471.7满足！
8 20.00 21.4 72.1 219.1 291.2 512.1满足！
3. 下卧土层承载力验算
土层号深度 pz pcz pz + pcz fz 是否满足
(m) (度) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa)
8 21.98 23.0 66.6 236.7 303.3 411.3满足！
9 26.00 23.0 57.4 272.5 329.9 467.2满足！
10 27.70 23.0 54.1 289.8 344.0 564.6满足！
11 29.50 23.0 51.0 307.8 358.8 502.6满足！
*** -- 土层的应力扩散角
***pz -- 下卧层顶面处的附加应力值
***pcz -- 下卧层顶面处土的自重压力值
***fz -- 下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值
4. 沉降计算
沉降计算点坐标(X0,Y0) = (0.000,0.000)
层号厚度压缩模量 Z1 Z2 压缩量应力系数积分值
(m) (MPa) (m) (m) (mm) (z2a2-z1a1)
1 7.2
2 28.651 0.00 7.22 23.31 7.0473
2 0.80 27.198 7.22 8.02 2.5
3 0.7252
3 2.20 17.837 8.02 10.22 10.10 1.9012
4 1.98 17.977 10.22 12.20 8.37 1.5880
5 4.02 10.840 12.20 16.22 25.13 2.8740
6 1.70 13.010 16.22 17.92 7.91 1.0857
7 1.80 16.000 17.92 19.72 6.37 1.0745
8 17.38 13.010 19.72 37.10 54.69 7.5067
压缩模量的当量值： 16.300(MPa)
沉降计算经验系数： 0.360
总沉降量：0.360 * 138.41 = 49.83(mm)
***Z1 -- 基础底面至本计算分层顶面的距离
***Z2 -- 基础底面至本计算分层底面的距离
2、31#楼CFG桩计算书
---------------------------------------------------------------------- 计算项目: 地基处理计算 1
---------------------------------------------------------------------- [ 计算简图 ]
---------------------------------------------------------------------- [ 计算条件 ]
---------------------------------------------------------------------- [ 基本参数 ]
地基处理方法：CFG桩法
[ 基础参数 ]
基础类型：矩形基础
基础埋深： 5.650(m)
基础宽度： 21.870(m)
基础长度： 45.880(m)
基础覆土容重： 20.000(kN/m3)
基底压力平均值： 180.0(kPa)
基底压力最大值： 180.0(kPa)
[ 土层参数 ]
土层层数： 17
地下水埋深： 1.690(m)
压缩层深度： 28.400(m)
沉降经验系数： 0.360
地基承载力修正公式：
承载力修正基准深度d0： 0.500(m)
序号土类型土层厚容重饱和容重压缩模量承载力鏱鏳
(m) (kN/m^3) (kN/m^3) (MPa) (kPa)
1 杂填土 1.300 19.0 --- 5.000 50.0 0.000 1.000
2 粉土 0.900 19.2 19.2 6.440 100.0 0.000 1.000
3 粉砂 0.500 19.8 19.8 18.030 140.0 0.000 1.000
4 粉土 1.600 19.2 19.2 6.440 100.0 0.000 1.000
5 粉砂 0.900 19.8 19.8 18.030 140.0 0.000 1.000
6 粘性土 0.800 19.1 19.1 6.490 110.0 0.000 1.000
7 粉土 1.100 20.2 20.2 26.900 160.0 0.000 1.000
8 粘性土 2.600 19.1 19.1 6.490 110.0 0.000 1.000
9 粉土 0.900 20.1 20.1 15.300 180.0 0.000 1.000
10 粘性土 4.000 20.1 20.1 15.300 140.0 0.000 1.000
11 粉土 2.000 20.9 20.9 16.400 180.0 0.000 1.000
12 粘性土 2.900 20.1 20.1 10.180 160.0 0.000 1.000
13 粘性土 3.500 18.9 18.9 10.840 180.0 0.000 1.000
14 粉土 1.800 20.2 20.2 16.700 250.0 0.000 1.000
15 粘性土 3.200 20.2 20.2 13.010 200.0 0.000 1.000
16 粉土 1.200 20.0 20.0 16.000 280.0 0.000 1.000
17 粘性土 2.600 20.2 20.2 13.010 200.0 0.000 1.000 ***鏱 -- 基础宽度地基承载力修正系数
***鏳-- 基础深度地基承载力修正系数
[ CFG桩参数 ]
桩布置形式：矩形
桩竖向间距： 1.700(m)
桩水平间距： 1.700(m)
桩直径： 400(mm)
桩长： 12.000(m)
承载力计算公式：
单桩承载力特征值： 390.000(kN)
桩间土承载力折减系数： 0.950
垫层厚度： 200(mm)
垫层超出桩外侧的距离： 200(mm)
基础边缘外桩的排数(横向)： 0
基础边缘外桩的排数(竖向)： 0
[ 处理土层参数 ]
土层天然土层f f提高系数k 桩间土fsk 天然土层Es 复合地基Es 天然土层复合地基è
6 110.0 1.000 110.0 6.490 13.859 0.0 0.0
7 160.0 1.000 160.0 26.900 47.132 0.0 0.0
8 110.0 1.000 110.0 6.490 13.859 0.0 0.0
9 180.0 1.000 180.0 15.300 25.374 0.0 0.0
10 140.0 1.100 154.0 15.300 30.041 16.8 16.8
11 180.0 1.000 180.0 16.400 27.198 23.0 23.0
12 160.0 1.000 160.0 10.180 17.837 23.0 23.0 ***f -- 表示原始土层承载力特征值(kPa)
***fsk -- 表示桩间土承载力特征值(kPa)
***Es -- 表示压缩模量(MPa)
*** -- 表示压力扩散角(度)
*** 承载力提高系数和复合地基压力扩散角为交互参数；
*** 天然土层的承载力、压缩模量为土层参数，列在这里便于对比；
*** 天然土层的压力扩散角、桩间土fsk和复合地基压缩模量为计算中间结果。

---------------------------------------------------------------------- 计算结果:
---------------------------------------------------------------------- 1. 基础底面处承载力计算
基底平均压力pk： 180.0(kPa)
基底最大压力pkmax： 180.0(kPa)
基底自重压力pc： 69.4(kPa)
置换率m： 0.043
桩间土承载力fsk： 110.0(kPa)
复合地基承载力特征值fspk： 234.9(kPa)
修正后复合地基承载力特征值fz： 298.2(kPa)
pk <= fz, 满足！
pkmax <= 1.2*fz, 满足！
因此复合地基承载力满足要求！
2. 地基处理深度范围内土层的承载力验算
土层号深度 pz pcz pz + pcz fz 是否满足
(m) (度) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa)
7 6.00 0.0 110.6 72.6 183.2 346.9满足！
8 7.10 0.0 110.6 83.8 194.4 312.8满足！
9 9.70 0.0 110.6 107.5 218.1 400.5满足！
10 10.60 0.0 110.6 116.6 227.2 386.0满足！
11 14.60 16.8 94.6 157.0 251.6 450.1满足！
12 16.60 23.0 85.4 178.8 264.2 453.7满足！
3. 下卧土层承载力验算
土层号深度 pz pcz pz + pcz fz 是否满足
(m) (度) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa)
12 17.85 23.0 80.3 191.4 271.7 346.0满足！
13 19.50 23.0 74.3 208.1 282.4 382.7满足！
14 23.00 23.0 63.7 239.2 302.9 484.0满足！
15 24.80 23.0 59.1 257.6 316.7 452.4满足！
16 28.00 23.0 52.1 290.2 342.3 565.0满足！
17 29.20 23.0 49.8 302.2 352.0 497.0满足！
*** -- 土层的应力扩散角
***pz -- 下卧层顶面处的附加应力值
***pcz -- 下卧层顶面处土的自重压力值
***fz -- 下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值
4. 沉降计算
沉降计算点坐标(X0,Y0) = (0.000,0.000)
层号厚度压缩模量 Z1 Z2 压缩量应力系数积分值
(m) (MPa) (m) (m) (mm) (z2a2-z1a1)
1 0.35 13.859 0.00 0.35 2.79 0.3500
2 1.10 47.132 0.35 1.45 2.58 1.0996
3 2.60 13.859 1.45 4.05 20.58 2.5796
4 0.90 25.374 4.0
5 4.95 3.82 0.8765
5 4.00 30.041 4.95 8.95 13.5
6 3.6825
6 2.00 27.198 8.95 10.95 6.78 1.6682
7 1.25 17.837 10.95 12.20 6.06 0.9769
8 1.65 10.180 12.20 13.85 13.16 1.2116
9 3.50 10.840 13.85 17.35 23.36 2.2895
10 1.80 16.700 17.35 19.15 6.89 1.0402
11 3.20 13.010 19.15 22.35 13.99 1.6461
12 1.20 16.000 22.35 23.55 3.85 0.5568
13 4.85 13.010 23.55 28.40 16.70 1.9647
压缩模量的当量值： 16.443(MPa)
沉降计算经验系数： 0.360
总沉降量：0.360 * 134.12 = 48.28(mm)
***Z1 -- 基础底面至本计算分层顶面的距离
***Z2 -- 基础底面至本计算分层底面的距离
3、32#楼CFG桩计算书
---------------------------------------------------------------------- 计算项目: 地基处理计算 1
---------------------------------------------------------------------- [ 计算简图 ]
---------------------------------------------------------------------- [ 计算条件 ]
---------------------------------------------------------------------- [ 基本参数 ]
地基处理方法：CFG桩法
[ 基础参数 ]
基础类型：矩形基础
基础埋深： 4.410(m)
基础宽度： 17.430(m)
基础长度： 86.910(m)
基础覆土容重： 20.000(kN/m3)
基底压力平均值： 190.0(kPa)
基底压力最大值： 190.0(kPa)
[ 土层参数 ]
土层层数： 10
地下水埋深： 2.250(m)
压缩层深度： 28.100(m)
沉降经验系数： 0.340
地基承载力修正公式：
承载力修正基准深度d0： 0.500(m)
序号土类型土层厚容重饱和容重压缩模量承载力鏱鏳
(m) (kN/m^3) (kN/m^3) (MPa) (kPa)
1 杂填土 1.700 19.0 --- 5.000 50.0 0.000 1.000
2 粉砂 1.300 19.8 19.8 18.030 140.0 0.000 1.000
3 粉土 0.800 19.2 19.2 6.440 100.0 0.000 1.000
4 粉砂 0.800 19.8 19.8 18.030 110.0 0.000 1.000
5 粘性土 4.700 19.1 19.1 6.490 110.0 0.000 1.000
6 粉土 6.700 20.0 20.0 8.820 140.0 0.000 1.000
7 粉土 1.000 20.9 20.9 16.400 180.0 0.000 1.000
8 粘性土 2.750 20.1 20.1 10.180 160.0 0.000 1.000
9 粘性土 4.100 18.9 18.9 10.840 180.0 0.000 1.000
10 粉砂 1.500 20.2 20.2 10.840 180.0 0.000 1.000 ***鏱 -- 基础宽度地基承载力修正系数
***鏳-- 基础深度地基承载力修正系数
[ CFG桩参数 ]
桩布置形式：矩形
桩竖向间距： 1.500(m)
桩水平间距： 1.500(m)
桩直径： 400(mm)
桩长： 15.000(m)
承载力计算公式：
单桩承载力特征值： 480.000(kN)
桩间土承载力折减系数： 0.950
垫层厚度： 200(mm)
垫层超出桩外侧的距离： 200(mm)
基础边缘外桩的排数(横向)： 0
基础边缘外桩的排数(竖向)： 0
[ 处理土层参数 ]
土层天然土层f f提高系数k 桩间土fsk 天然土层Es 复合地基Es 天然土层复合地基è
4 110.0 1.000 110.0 18.030 51.139 0.0 0.0
5 110.0 1.000 110.0 6.490 18.408 8.1 8.1
6 140.0 1.000 140.0 8.820 21.351 23.0 23.0
7 180.0 1.000 180.0 16.400 34.147 23.0 23.0
8 160.0 1.100 176.0 10.180 23.617 23.0 23.0 ***f -- 表示原始土层承载力特征值(kPa)
***fsk -- 表示桩间土承载力特征值(kPa)
***Es -- 表示压缩模量(MPa)
*** -- 表示压力扩散角(度)
*** 承载力提高系数和复合地基压力扩散角为交互参数；
*** 天然土层的承载力、压缩模量为土层参数，列在这里便于对比；
*** 天然土层的压力扩散角、桩间土fsk和复合地基压缩模量为计算中间结果。

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计算结果:
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1. 基础底面处承载力计算
基底平均压力pk： 190.0(kPa)
基底最大压力pkmax： 190.0(kPa)
基底自重压力pc： 63.9(kPa)
置换率m： 0.056
桩间土承载力fsk： 110.0(kPa)
复合地基承载力特征值fspk： 312.0(kPa)
修正后复合地基承载力特征值fz： 368.6(kPa)
pk <= fz, 满足！
pkmax <= 1.2*fz, 满足！
因此复合地基承载力满足要求！
2. 地基处理深度范围内土层的承载力验算
土层号深度 pz pcz pz + pcz fz 是否满足
(m) (度) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa)
5 4.60 0.0 126.1 65.7 191.9 370.6满足！
6 9.30 8.1 115.4 108.5 223.9 441.6满足！
7 16.00 23.0 83.2 175.5 258.7 544.8满足！
8 17.00 23.0 79.7 186.4 266.1 552.1满足！
3. 下卧土层承载力验算
土层号深度 pz pcz pz + pcz fz 是否满足
(m) (度) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa)
8 19.61 23.0 71.6 212.8 284.4 367.3满足！
9 19.75 23.0 71.2 214.2 285.4 388.8满足！
10 23.85 23.0 61.0 250.7 311.7 425.4满足！
*** -- 土层的应力扩散角
***pz -- 下卧层顶面处的附加应力值
***pcz -- 下卧层顶面处土的自重压力值
***fz -- 下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值
4. 沉降计算
沉降计算点坐标(X0,Y0) = (0.000,0.000)
层号厚度压缩模量 Z1 Z2 压缩量应力系数积分值
(m) (MPa) (m) (m) (mm) (z2a2-z1a1)
1 0.19 51.139 0.00 0.19 0.47 0.1900
2 4.70 18.408 0.19 4.89 31.70 4.6266
3 6.70 21.351 4.89 11.59 33.00 5.5857
4 1.00 34.147 11.59 12.59 2.58 0.6979
5 2.61 23.617 12.59 15.20 8.94 1.6732
6 0.14 10.180 15.20 15.34 1.04 0.0841
7 4.10 10.840 15.34 19.44 26.10 2.2433
8 8.66 10.840 19.44 28.10 42.57 3.6589
压缩模量的当量值： 16.162(MPa)
沉降计算经验系数： 0.340
总沉降量：0.340 * 146.39 = 49.77(mm)
***Z1 -- 基础底面至本计算分层顶面的距离
***Z2 -- 基础底面至本计算分层底面的距离
表3：CFG桩设计参数表
1、强度：根据规范，桩体试块抗压强度平均值应满足下式要求：
f cu≥4 R a/ A p
f cu为桩体混合料试块标准养护28d立方体抗压强度平均值
（kPa）
本工程CFG桩桩身混凝土可采用C20。

2、层：桩顶和基础之间应设置厚度为20cm的碎石垫层，一般粒径为5-25mm 左右。

四、CFG桩复合地基设计参数
1、设计参数：根据设计计算书结果，本工程CFG桩设计参数如下：
①桩径： d=400mm。

②桩长：如表2
③桩顶标高：如表2
④桩间距：根据面积置换率和基础尺寸，桩间距详见表3
⑤桩体强度：C20。

2、褥垫层：采用碎石，一般粒径为5-25mm左右，厚度20cm。

3、桩的布置：按条形基础和筏板基础下布桩，各拟建物布桩数及桩体砼材料方量见下表。

表4：CFG桩布桩参数表
详见CFG桩桩位布置图。