水泥搅拌桩地基处理计算.doc

嘉兴宝湾物流有限公司国际物流供应链中心一期工程项目
1号库和室外水泥搅拌桩地基处理计算

一、项目概况
嘉兴宝湾物流一期项目建设地点位于嘉兴市经济技术开发区吉祥西路与纬十路交叉口位置，由1号库、综合楼和门卫等单体构成。1号库平面尺寸为154.0x154.0m，标准柱网11.0x26.0m，檐口标高约10.3m，单层轻型门式刚架结构(局部带夹层)。室内±0.00标高相当于黄海高程4.60m，库房下方场地自然地面标高约2.60~3.40m。地坪使用设计载荷3.0t/m2，地坪绝对沉降量要求不大于60mm，沉降平整度要求为<3/1000。
层号
岩土层名称
主要岩土层参数
桩基参数
承载力特征值fak
(kPa)
压缩模量Es(MPa)
预应力管桩
钻孔灌注桩
桩周土摩擦力特征值qsa(kPa)
桩端土承载力特征值qpa(kPa)
桩周土摩擦力特征值qsa(kPa)
桩端土承载力特征值qpa(kPa)
①
填土
70

②
粉质粘土
90
4.65
13

12

③
淤泥质粉质粘土
65
2.79
7

6

④1
粉质粘土
160
6.17
22

20

④2
粉质粘土
130
4.55
18

17

⑥1
粘土
230
8.3
30
1200
28
400
二、地基概况
拟建场地地质构造属第四纪全新世湖湘海相沉积物，浅层全场分布有较厚软土(第1层填土和第3层淤泥质土)，且厚度不均，约为3.8m~9.7m厚，并分布有暗塘和暗浜(深约4~5m)。软土具有蠕变性，会引发前期沉降及桩侧负摩阻力。地下水位浅，软土均呈弱透水性。场地土无液化问题。
三、计算依据
3.1国家及地方强制性建设标准：
<<建筑结构可靠度设计统一标准>>（GB50068-2001）
<<建筑结构荷载规范>>（GB50009-2012）
<<建筑地基基础设计规范>>（GB50007-2011）
<<建筑地基处理技术规范 >>（JGJ79-2012）
<<复合地基技术规范 >>（GB/T50783-2012）
<<浙江省建筑地基基础设计规范 >>（DB33/T1001-2003）
<<浙江省复合地基技术规程 >>（DB33/T1051-2008）
3.2业主提供的《岩土工程勘察报告》(浙江恒欣建筑设计股份有限公司)
3.3 业主库房使用要求
四、计算过程
4.1 地坪天然地基沉降
以相对不利钻孔J24孔为参数，计算天然地基在库房地坪使用荷载、地坪自重和回填土附加载荷作用下的压缩变形。计算公式按JGJ79-2012内式5.2.12，按分层组合法，取附加应力与土层自重应力比值为0.1处为计算压缩层深度。
附加应力=0.2x25+1.42x18.0+0.7x30=51.5KPa
= 取1.1
地层
编号
地基土名称
层厚m
重度kn/m3
天然孔隙比e0
a0.1~0.2MPa-1
计算沉降mm
备注
①
填土
0.8
18.0
/
0.688
18.13

②
粉质粘土
1.4
18.9
/
0.412
17.0

③
淤泥质粉质粘土
3.5
18.0
/
0.770
71.10

④1
粉质粘土
3.1
19.2
/
0.303
28.46

④2
粉质粘土
7.2
18.9
/
0.419
89.64

⑥1
粘土
3.1
19.8
/
0.211
21.16

⑥2
粘土
8.1
18.9
/
0.368
88.24

合计

333.73

从上述计算结果可以看出，天然地基的地坪理论计算沉降值超出业主使用限值要求较多，从而，有必要对库房地坪地基进行补强加固。
拟采用水泥搅拌桩方法处理。
4.2 水泥搅拌桩地基处理计算
初估搅拌桩桩顶标高3.8m(黄海高程)，桩径Ф500，桩间距1.4x1.4m，正方形布桩，桩长为8~15m，以第4-1层或4-2层土为桩端持力层。
水泥采用425硅酸盐水泥，掺入量18%。
桩顶设300厚级配砂石垫层，压实系数不小于0.95。
水泥土桩90天无侧限抗压强度不低于2MPa，单桩竖向抗压承载力特征值98KN，复合地基承载力为75KPa。
本次计算以一般区域典型钻孔J24(代表软土一般区域)和J55(代表软土深厚区域)为例。
4.2.1 J24钻孔
单桩竖向抗压承载力特征值计算(桩长取8m)
=+
=3.14x0.5(6x1.92+12x1.4+6x3.5+20x1.18)+0.5x160x3.14x0.252
=130KN
==0.25x2000x3.14x0.252=98KN
两者取小值，桩身强度起控制作用，单桩竖向抗压承载力特征值为98KN。
增强体面积置换率m=()2=(0.5/1.13x1. 4)2=0.10
复合地基承载力计算
==1.0x0.1x98/(3.14x0.252)+0.4x(1-0.1)x65
=75KPa
复合地基压缩模量计算
==0.1x100x2+(1-0.1)x2.5=22.95MPa(第1层土)
==0.1x100x2+(1-0.1)x4.65=24.87MPa(第2层土)
==0.1x100x2+(1-0.1)x2.79=23.2MPa(第3层土)
==0.1x100x2+(1-0.1)x6.17=26.23MPa(第4-1层土)
地坪区格取11.0x11.0m，取51.5KPa。
第1层土顶面处的平均附加应力系数值=4x0.25=1.0
第2层土顶面处的平均附加应力系数值=4x0.248=0.992
第3层土顶面处的平均附加应力系数值=4x0.2422=0.9688
第4-1层土顶面处的平均附加应力系数值=4x0.2128=0.8512
第4-2层土顶面处的平均附加应力系数值=4x0.184=0.736
第6-1层土顶面处的平均附加应力系数值=4x0.133=0.532
第6-2层土顶面处的平均附加应力系数值=4x0.119=0.476
第6-2层土8.1m厚处的平均附加应力系数值=4x0.0913=0.3652
压缩模量当量值==8.5
查规范表格得，沉降经验系数=0.643。
计算沉降公式为S=
地层
编号
地基土名称
层厚m
重度kn/m3
Esp(MPa)
应力系数积分
计算沉降mm
备注
①
填土
0.8
18.0
22.95
1.91
2.75

②
粉质粘土
1.4
18.9
24.87
1.37
1.82

③
淤泥质粉质粘土
3.5
18.0
23.2
3.19
4.55

④1
粉质粘土
3.1
19.2
26.23/6.17
2.46
9.61

④2
粉质粘土
7.2
18.9
4.55
4.56
33.18

⑥1
粘土
3.1
19.8
8.3
1.57
6.26

⑥2
粘土
8.1
18.9
5.2
3.4
21.6

合计

79.77

计算沉降值稍大于业主要求，考虑到刚性配筋地坪的荷载扩散和驾越作用，实际沉降应符合要求。
4.2.2 J55钻孔
单桩竖向抗压承载力特征值计算(桩长取14.5m)
=+
=3.14x0.5(6x2.28+12x1.8+6x9.7+17x0.72)+0.5x130x3.14x0.252
=178KN
==0.25x2000x3.14x0.252=98KN
两者取小值，桩身强度起控制作用，单桩竖向抗压承载力特征值为98KN。
增强体面积置换率m=()2=(0.5/1.13x1.4)2=0.10
复合地基承载力计算
==1.0x0.10x98/(3.14x0.252)+0.4x(1-0.10)x65
=75KPa
复合地基压缩模量计算
==0.1x100x2+(1-0.1)x2.5=22.95MPa(第1层土)
==0.1x100x2+(1-0.1)x4.65=24.87MPa(第2层土)
==0.1x100x2+(1-0.1)x2.79=23.2MPa(第3层土)
==0.1x100x2+(1-0.1)x4.55=24.78MPa(第4-2层土)
地坪区格取11.0x11.0m，取51.5KPa。沉降计算深度取至第6-2层8.8m位置。
第1层土顶面处的平均附加应力系数值=4x0.25=1.0
第2层土顶面处的平均附加应力系数值=4x0.247=0.988
第3层土顶面处的平均附加应力系数值=4x0.237=0.948
第4-2层土顶面处的平均附加应力系数值=4x0.154=0.616
第6-1层土顶面处的平均附加应力系数值=4x0.1309=0.5236
第6-2层土顶面处的平均附加应力系数值=4x0.119=0.476
第6-2层土8.8m厚处的平均附加应力系数值=4x0.0892=0.3568
压缩模量当量值==13
查规范表格得，沉降经验系数=0.5。
计算沉降公式为S=
地层
编号
地基土名称
层厚m
重度kn/m3
Esp(MPa)
应力系数积分
计算沉降mm
备注
①
填土
0.9
18.0
22.95
2.27
1.1

②
粉质粘土
1.8
18.9
24.87
1.74
1.81

③
淤泥质粉质粘土
9.7
18.0
23.2
7.59
8.42

④2
粉质粘土
3.9
18.9
24.78/4.55
2.22
19.3

⑥1
粘土
2.5
19.8
8.3
1.25
3.87

⑥2
粘土
8.8
18.9
5.2
3.66
18.13

合计

52.63

计算沉降值满足要求，且沉降差为0.24%，小于3/1000要求。
4.3 室外装卸区
拟采用桩径600，间距2m，梅花形布置。90天龄期强度取2.0MPa。
单桩竖向抗压承载力特征值计算(暂按7m)
=+
=3.14x0.6(6x0.92+12x1.4+6x3.5+20x1.18)+0.5x160x3.14x0.32
=148KN
==0.25x2000x3.14x0.32=141KN
单桩承载力为桩身强度起控制作用，取141KN。
增强体面积置换率m=()2=(0.6/1.05x2.0)2=0.0816
复合地基承载力计算
==1.0x0.0816x141/(3.14x0.32)+0.4x(1-0.0816)x65
=65KPa
装卸区车辆轮压为瞬时反复动荷载，沉降计算可使用地基土变形模量，其值一般要大于相应的地基土压缩模量。道路沉降受影响因素多，目前理论计算尚不能较好符合实际，参考汽车-20级荷载对应的当量均布载荷，按拟采用的布置方案应可满足使用要求。
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