地基处理技术课程设计.doc

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

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一、设计资料
1.1 工程概况
某六层住宅楼，建筑占地约800m2，建筑面积约5000m2。
1.2 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3.2m。
1.3 工程地质条件
该场地地形较为平坦，平均地面标高在3.90m，地下水埋深在地面下0.52m，平均水位标高3.38m。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
层序
土层名称
层厚
含水量
重度
比重
孔隙比
塑性指数
液性指数
直剪固结快剪
压缩性指标
地基土承载力特征值

（kPa）

（）

（/MPa）

（/MPa）
①
素填土
0.50～1.70

90

70

100

60

75

170

180
①
浜填土
0.70～1.30

②
褐黄色粉质粘土
1.90～2.90
33.3
18.9
2.73
0.93
15.4
0.77
11.1
15.7
0.47
4.40
③
淤泥质粉质粘土
1.90～2.40
43.7
17.8
2.73
1.20
15.8
1.35
8.1
13.8
0.78
3.36
③
砂质粉土
0.50～1.10
31.8
18.6
2.70
0.89

4.0
25.0
0.22
8.25
④
淤泥质粘土
9.30～10.8
51.8
17.1
2.74
1.44
19.8
1.36
8.6
7.2
1.22
2.04
⑤
粉质粘土
1.4～3.30
40.6
18.0
2.74
1.14
17.0
1.02
10.0
12.4
0.71
3.09
⑥
暗绿色粉质粘土
2.30
23.5
20.0
2.72
0.68
15.6
0.32
30.8
11.6
0.27
6.33
⑥
草黄色粉质粘土
未穿
25.3
19.7
2.73
0.74
17.0
0.38
39.0
9.9
0.23
7.60
二、复合地基设计
2.1 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：

2.2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16.2m。
（2） 桩径
桩径0.3～0.8m，取500mm。
（3） 桩间距
桩间距s=（3-5）d,取s=2.0m。
（4） 褥垫层厚度与材料
褥垫层取0.2m，材料可用中砂与碎石。
2.3 布桩形式
布桩形式可以正方形布桩形式。
布桩总数根，取208根。桩平面布置图如下图所示

2.4 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

土层序号
土层名称
土层厚度（m）
桩周土侧阻力特征值（kpa）
①
素填土
1.4
-
①
浜填土
1.0
-
②
褐黄色粉质粘土
2.0
18
③
淤泥质粘土
9.5
10
③
粉质粉土
2.0
20
④
淤泥质粉质粘土
2.0
12
⑤
砂质粘土
1.0
22
⑥
暗绿色粉质粘土
2.3
25

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：
由《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）得

桩身混凝土抗压强度，桩身混凝土强度满足规范要求。
2.5 面积置换率的计算
由《建筑地基处理技术规范》得

则

2.6 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：

其中，取0.8；
。
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1.0。
则合地基承载力特征值为：

其中

则

基础底面的压力，故满足要求。
2.7 软弱下卧层强度验算
基础底面的压力：
，
基础地面土的自重应力：
，
所以附加压力：

复合土层底面处的附加压力：
其中查表得

土的自重压力：
修正后的地基承载力：

其中

故

即满足承载力要求。
2.8 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
则沉降计算深度为：
。
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倍，即：
 z
按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002），有：

复合地基的变形沉降包括复合土层的压缩变形量和桩端以下未处理土层的压缩变形量即：

（1）的计算
基础底面附加压力
，
因为加固区深度为16.4m
，
复合土层的压缩模量：

其中，查规范取

故
,
故前面取扩散角符合
则复合土层的压缩变形量为：

（2） 的计算
桩端以下未处理土层的压缩变形量可用分层总和法计算
处理深度为
。
下图即运用分层总和法计算总沉降量，计算见下页表：

(MPa)

(mm)

(mm)
0
1.28
0
1.000
0

1.3
1.28
0.052
0.999
1.2987
1.2987
6.33
8.09
8.09
4
1.28
0.16
0.9994
3.9976
2.6989
7.60
14
22.09
8
1.28
0.32
0.9930
7.944
3.9464
7.60
20.47
42.56
13
1.28
0.52
0.9760
12.688
4.744
7.60
24.61
67.17

查表（当）得：

由上表计算得：
。
综上所述，总沉降量：
。
查《建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)》可知：

故满足沉降要求。

三、施工技术要求与质量检测
3.1  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， 以与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、粘性土与素填土地基。
3.2  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1.2～1.5m/min左右，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度应适当放慢。
3.3  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0.90。
3.4  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。
3.5  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： ≤1.0％
       (3)桩径：20mm
       (4)桩位： 满堂布桩: ≤0.4d; 条形基础: ≤0.25d
       其它应满足《建筑地基处理技术规范》 （JGJ 79-2002 J220－2002）。
3.6  施工质量检验
       1.CFG桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。
      2.CFG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0.5%~1.0%，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，和承载力计算以与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.