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合肥博玛轻工装备制造有限公司新厂区岩土工程勘察报告.docx

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资源描述
[1]李智毅、唐辉明主编,岩土工程勘察,2000,第一版,武汉:中国地质大学出版社, [2]黄生根、张希浩、曹辉等,地基处理与基坑支护工程,1999,第二版,北京:中国地 质大学出版社 [3]陈仲颐、周景星、王洪瑾著,土力学,1994,第一版,北京:清华大学出版社 [4]史佩栋、高大钊、桂叶琨主编,高层建筑基础工程手册,2000,第一版,北京:中国 建筑工业出版社 [5]李粮纲、陈惟明、李小青主编,基础工程施工技术,2001,武汉:中国地质大学 [6]周景星、李广信、虞石民、王洪瑾主编,基础工程,2007,北京:清华大学出版社 [7]华南理工大学等四校编,地基及基础,1999,北京:中国建筑工业出版社 [8]李世京、刘晓敏、杨建林,钻孔灌注桩施工技术,1990,北京:地质出版社 [9]孟庆文、刘永超等 基础工程设计与地基处理,2000,北京:中国铁道出版社 [10] 一、前 言 - 3 - 1.工程概况 - 3 - 2.勘察工作目的 - 3 - 3.勘察工作依据 - 3 - 4.勘察工作量及完成情况 - 4 - 5. 原位测试 - 4 - 5.1标准贯入试验 - 4 - 5.2 重型动力触探 - 5 - 5.3 波速及地微振测试 - 6 - 5.4 静力触探试验 - 6 - 6土工试验 - 7 - 二、场地工程地质条件综述 - 8 - 1.地形地貌 - 8 - 2.地基岩土构成 - 8 - 3.水文地质条件 - 9 - 4.地基岩土层的物理力学性质 -9 - 4.1 岩土指标统计 - 9 - 5.区域地质构造 - 12 - 5.1构造 - 12 - 5.2地层 - 12 - 三、场地岩土工程综合评价 - 13 - 1. 不良地质作用 - 13 - 2. 场地稳定性及适宜性 - 13 - 地基土的均匀性 - 13 - 3.地基土均匀性 - 13 - 4. 地基土膨胀性 - 13 - 5. 场地和地基的地震效应 - 13 - 6. 天然地基设计参数 - 15 - 7.桩基础设计参数 - 15 - 7.1桩基参数 - 15 - 7.2地基土承载力特征值 - 16 - 7.3 地基承载力评价 - 16- 8. 地基土的变形特性预测 - 17 - 9. 地基与基础方案 - 17 - 9.1 基础设计方案的原则 - 18 - 9.1.1 基础方案设计的选择 - 18 - 9.1.2基础的作用和结构类型的选择因素 - 19 - 9.1.3 地基处理方案论证 - 19 - 9.2 地基基础变形验算 - 19 - 9.2.1地基基础变形的计算方法 - 19 - 四、结论与建议 - 21 - 图表部分: 合肥博玛轻工装备制造有限公司新厂区 岩土工程勘察报告 (详 勘) 1.工程概况 受合肥博玛轻工装备制造有限公司委托,我公司承担拟建合肥博玛轻工装备制造有限公司新厂区工程岩土工程勘察工作。。 该项目位于合肥市高新区长宁大道和湖光西路交叉口东北角。总占地面积:20006.6㎡,总建筑面积27580㎡。建筑物包括一栋5层综合楼,2栋3层车间厂房,一栋2层车间厂房,框架结构。本次勘察范围为上述全部拟建建筑物场地。 2.勘察工作目的 根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001 2009年版)规定,本工程重要性等级为二级,场地复杂程度等级为二级,地基复杂程度等级为二级,综合确定本次岩土工程勘察等级为乙级。 根据拟建建筑物的性质及有关规范的规定,本次勘察的主要目的: 1) 查明场地地层结构及各岩土层的物理力学性质,对地基土的强度与变形特性作出评价; 2) 查明场地地下水类型、埋藏条件,并分析其对砼的腐蚀性; 3) 划分场地土类型及场地类别,对场地和地基的地震效应进行评价; 4) 查明场地有无不良地质现象,评价其危害程度并提出整治方案的建议; 5) 结合工程结构与载荷条件,提供地基基础方案建议及设计施工所需的各种岩土参数; 3.勘察工作依据 本次勘察工作依照以下规范、标准进行: 《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版) 《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002) 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010) 《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002) 《膨胀土地区建筑技术规范》(GBJ112-87); 《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999) 《建筑工程地质钻探技术标准》(GTJ/T87-2012) 《岩土工程勘察报告编制标准》(CECS99:98) 《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008) 《工程地质手册》(第四版) 《房屋建筑和市政基础设施工程勘察文件编制深度规定》(2010年版) 4.勘察工作量及完成情况 根据拟建建筑物规模、性质、结构特点、场地施工条件,结合国家现行的勘察设计规范要求,本次勘察采用钻探、静力触探、室内试验等几种勘探及测试手段,共布置勘探孔33个,总进尺384.8m,其中钻探孔12个,进尺145.90m,静力触探孔21个,进尺238.1m,取原状土样16件,测高程33点。 外业勘探工作于2013年05月14日进行,室内土工试验报告于2013年05月24日提交。内业资料整理、图表绘制及文字报告编写、校审工作于05月30号完成。 5. 原位测试 勘察原位测试包括标准贯入试验、重型动力触探试验、静力触探和波速(单孔检层法)测试等等。 5.1标准贯入试验 为获得土层沿深度方向的密实变化情况,在标贯孔及取土孔中的砂层中进行标准贯入试验,试验自地面下1.5m 开始,标准贯入试验位置及间距参照取样要求。 1)适用土质类别 标准贯入试验适用于砂土、粉土和一般粘性土。 2)试验目的 通过标准贯入测试可以了解地基土在竖向、水平向的密实度变化情况,可对砂土、粉土、粘性土的物理状态,土的强度、变形参数、地基承载力等做出评价。 3)试验设备。对齐 标准贯入试验设备的主要组成部分包括标准贯入器、探杆、穿心锤锤垫和自动落锤装置。 4)技术要求 (1)标准贯入试验孔采用回转钻进,并保持孔内水位略高于地下水位。当孔壁不稳定时,可用泥浆护壁,钻至试验标高以上15cm,清除孔底残土后再进行试验; (2)采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击,并减小导向杆与锤间的摩擦力,避免锤击时的偏心和侧向晃动,保持贯入器、探杆、导向杆联接后的垂直度,锤击速率应小于30击/min; (3)贯入器打入土中15cm后,开始记录每打入10cm的锤击数,累计打入30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数N。当锤击数已达50击,而贯入深度未达30cm时,可记录50击的实际贯入深度,资料整理时换算为相当于贯入度为30cm时的标准贯入锤击数N。 (4)资料整理 现场编录员必须认真、准确地记录试验结果,标准贯入试验成果N可直接标在工程地质剖面图上,绘制单孔标准贯入击数N与深度关系曲线或直方图。统计分层标贯击数平均值时,应剔除异常值。 5.2 重型动力触探 1)规格和适用的岩土类别见下表。砂土、中密以下的碎石土、极软岩 2)试验目的 根据圆锥动力触探试验指标和地区经验,可进行力学分层,评定土的均匀性和物理力学性质(状态、密实度)、土的强度、变形参数、地基承载力等。 3)使用设备 本次试验使用的设备包括63.5kg重锤、圆锥头、触探杆、穿心锤等。 4)试验要求 (1)采用自动落锤装置; (2)重型动力触探探头的锥角为60°试验设备的各部件应由高强度的钢材制作,触探杆应平直,探杆接头的连接应牢固; (3)触探杆最大偏斜度不应超过2%。锤击贯入的过程应该连续进行,同时防止锤击偏心、探杆倾斜和侧向晃动,并且保持探杆垂直度,锤击速度宜为15~30击/min; (4)每贯入1m,宜将探杆转动一圈半,当贯入深度超过10m,每贯入20cm宜转动探杆一次; (5)现场工作 将探杆放入试验深度,连续记录每贯入10cm的锤击数为N63.5。对重型动力触探当连续三次N63.5>50时,可停止试验。或者改用超重型动力触探按上述操作再试验。 5)资料整理 (1)单孔连续圆锥动力触探试验应绘制锤击数与贯入深度关系曲线; (2)计算单孔分层贯入指标平均值时,应剔除临界深度以内的数值、超前和滞后影响范围内的异常值; (3)根据各孔分层的贯入指标平均值,用厚度加权平均法计算场地分层贯入指标平均值和变异系数; (4)试验指标统计、确定,剔除异常值,保证每层指标不少于6个; 5.3 波速及地微振测试 用单孔检层法来测定每层地基土的剪切波速,判定场地土类型及场地类别。使用仪器为SWS-3型多功能勘探与检测仪。 在场地布置3个孔的波速测试,波速测试采用单孔检层法,测点间距一般1.0~2.0m,并根据地层界限调整测点位置,波速测试孔中B01、B03测试深度不小于20.0m,B02测试深度不小于50.0m。现场进行分析,剔除干扰因素引起的异常,选取最佳参数。 波速测试由技术人员负责,测试前,技术人员要向测试工明确有关测试要求,检查测试设备是否处于校准状态,并进行联机检查,测试钻孔要达到基本垂直、孔壁基本完好、孔深满足测试要求方可进行测试。其他具体事宜按《地基动力特性测试规范》GB/T50269-97进行。 5.4 静力触探试验 1)适用土层条件:粉土、粘性土、中密以下状态的砂类土,特别适用于软土地层。 2)使用仪器 主要设备有地锚反力系统、液压贯入系统和计算机数据采集及处理系统。探头采用双桥探头。 3)试验要求 (1)所下地锚必须对称、垂直,确保反力装置有效; (2)贯入时探杆要求直立,贯入速率应不大于1.2±0.3m/min。 标准贯入试验点具体位置详见“勘探点平面位置图”,对各层的标准贯入试验实测值及修正值进行了分层统计,统计结果参见“地基土物理力学性指标分层汇总、统计表”。 静力触探试验单孔成果参见附录,“静力触探试验曲线”。 6.土工试验 土工试验包括常规物理性质试验、固结试验(最大压力1200kPa)、颗分试验、三轴剪切试验、渗透试验和自由膨胀率试验等,试验成果见附表“土工试验成果汇总表”。对物理力学指标进行了分层汇总、统计,统计时剔除了个别异常值,统计结果详见 “地基土物理力学性指标分层汇总、统计表”。 1.地形地貌 建设场地位于安徽省合肥市高新区,拟建场地原为农田,局部为池塘,现状场地经素填土回填。勘探点高程引测自合肥市测绘院的连续运行参考站(CORSS站)的基准点(场地范围外),高程系统为吴淞高程系;坐标系统为1954年北京坐标系。 周边环境情况:拟建场地东侧红线外为拟建建筑施工场地;红线东侧约11.8米外为长宁大道;红线南侧约201m外为湖光西路路。综合分析周边环境情况,呈平坦状,可不考虑周围建筑物对场地影响。 拟建场地属江淮波状平原地貌单元。 2.地基岩土构成 根据本次钻探揭露,以及静力触探pS曲线力学分层,并结合室内土工试验定名,该场地内各地层自上而下分布为: 根据钻探揭露分层,并结合室内土工试验定名,该场地内各岩土层地基自上而下分别描述如下: ①层素填土(Qml)——黄灰色,湿,粘性土填充,局部场地表层含植物根系,局部含淤泥。场区普遍分布,层厚0.60~5.90m。该层层厚西部薄东部厚。 ②层粘土(Q4al+pl)——褐黄色,硬塑,含铁锰结核及氧化物,局部铁锰结核富集,无摇振反应,切面光滑有光泽,干强度高,韧性高。场区普遍分布,层顶标高 49.006m~55.098m;层顶埋深0.60~5.90m。 各岩土层的详细分布情况见“工程地质剖面图(图5-1~5-9)”、“钻孔柱状图(图1~12)”、“静力触探单孔曲线柱状图(图6-1~6-21)”。 3.水文地质条件 本地区属亚热带和中亚热带季风型气候区,气候温和湿润,四季分明,雨量充沛,无霜期长,冬季多偏北风,夏季多偏南风,春秋季多偏东风。年平均气温为16.0℃,年平均降水量为900-1000毫米,主要集中在5至6月份。 场地地表径流主要受降雨量控制,拟建场地地下水类型为上层滞水。上层滞水主要赋存于素填土中,勘探期间测得的上层滞水水位(静止)埋深为0.33~5.2m,相应的地下水位(静止)标高为49.986~55.207m。 依据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)附录G,本工程场地环境类型属Ⅱ类环境。 根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)第12.2节及上述试验结果,评价工程场区内地下水对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋的腐蚀性。评价结果为:地下水对混凝土结构具有微腐蚀性,在干湿交替及长期浸水条件下对钢筋混凝土中的钢筋具有微腐蚀性。 根据对周边环境的调查,拟建场地附近无污染源,场地内的土层未受到污染,地基土对混凝土结构具微腐蚀性,在干湿交替及长期浸水条件下对钢筋混凝土中的钢筋具微腐蚀性。 由于地表水受施工后场地变化的影响很大,可不考虑地表水对建筑物的影响。 4.地基岩土层的物理力学性质 4.1 岩土指标统计 本次勘察工作在野外钻探之后,进行了室内试验,对每个土样都进行了物理力学指标的统计,其中有液限、塑限、液性指标、塑性指标、含水量、天然重度、天然孔隙比、饱和度、内聚力、内摩擦角、压缩模量、压缩系数,各项指标的统计见附表。 对土的物理力学指标统计如下: 4.1.1 统计过程 (1)统计步骤 ① 划分统计单元; ② 岩土指标检查、归整; ③ 指标舍弃; ④ 指标统计; ⑤ 评价划分单元的合理性; ⑥ 合理取值。 (2)划分统计单元的依据 ① 处于同一构造部位、地貌单元或同一成因年代; ② 成因、构造、构造或工程性质基本接近; ③ 影响工程性质的因素基本接近; ④ 指标虽离散,但无明显的空间变化规律。 依据土工试验及标贯资料,统计单元体按土层划分的,依据土的实际情况,将每一层土划分为一个单元体进行统计。 4.1.2 各单元体指标的整理与统计 在进行数理统计之前,应对各统计单元所属指标进行整理,逐一检查,排除不合理指标,以清除它们对数理统计结果正确的影响。 舍弃范围包括一下两类指标: (1)无代表性的指标 ① 取土工艺不当; ② 土样密封失效或保存期过长; ③ 仪器失灵或操作错误; ④ 用了重度或孔隙比、失陷性系数等结构性指标已经严重扰动数据; ⑤ 单元之外的薄层或夹层试样。 (2)过于离散,显著不合理的指标 当指标超出一下范围时,判定其为过于离散指标而舍弃。 式中: ; :标准差; :由不同标准给出系数,采用正负3倍标准差时取3。 即: 式中: :岩土的物理力学指标的算术平均值; :岩土的物理力学指标的标准差; :参与统计的样本数。 如果有超出界限的数据应该对舍弃的指标重新统计,计算平均值fm及标准差σf再次进行舍弃,直至不再有可舍弃的数据为止。经计算各指标的统计结果见附表:物理力学指标统计表。 (3)主要参数的统计计算 对各统计单元的物理力学指标进行数理统计,以便消除个别因素的影响,综合考虑,取得各单元体最具代表性的物理力学指标。 ① 算术平均值: ② 标准差: ③变异系数: (4)变异性评价: 变异系数 δ<0.1 0.1≤δ<0.2 0.2≤δ<0.3 0.3≤δ<0.4 δ≥0.4 变异系数等级 很低 低 中等 高 很高 对齐方式 (5)主要参数的划分合理性评价 利用指标的回归修正系数γs检查单元划分的合理性: 当γs<0.75时,应分析过大的原因,如分层是否合理,试验有无差错,数据数量是否过少等,并应同时增加试验的数量。 当γs0.75时,说明单元体的划分合理。 按上式计算的回归修正系数ψf均大于0.75,说明单元划分合理。 (6)岩土指标的标准值: 式中: :统计修正系数,式中正负号的取用按不利组合考虑,如C、值取负号,e、a值取正号。也可以按岩土工程的类型和重要性参数的变异性和统计时数据的个数,根据经验选用。 各岩土层主要物理力学指标及静力触探比贯入阻力ps值统计详见“附表2物理力学统计表”。 5.区域地质构造 5.1构造 合肥地区属于下扬子海槽和淮阳古陆边缘地带。合肥市位于安徽省中部,跨长江、淮河两大流域。地理坐标:东径116°40′~117°52′,北纬31°30′~32°37′。震旦纪前,该地为烟波浩淼的海浸区,吕梁造山运动,产生了淮阳高地与古大别山。白垩纪的燕山运动,江淮间出现皱褶,形成了江淮丘陵。第四纪的喜马拉雅运动,地壳升降、断裂、波折,出现西东走向的江淮分水岭,形成江淮分水格局。   合肥地区断层较为发育,除郯庐(山东省郯城至安徽省庐江)深断裂通过其东部外,境内尚有纵横九道断层。从北向南依次为:孤堆至七里塘断层、瓦埠湖至护城岗断层、年家岗至吴山庙断层、朱巷至双墩断层、肥中断层、蜀山断层、桥头集至东关断层、巢湖断层和六安断层(亦称肥西—韩摆渡断层)。   5.2地层 合肥市地区地层,除局部地区为太古界、元古界和古生界地层外,大部分为中生界地层。肥东郯庐断裂带以东低山残丘区,为古淮阳地质延伸部分,有太古界片麻岩、元古界震旦纪前磷片岩和震旦纪变岩裸露。断裂带以西以垩纪地质为主,堆积约四千余米厚中生界地层。长丰北部属舜耕山脉地质,为古生界寒武纪、奥陶纪地层。岩持以灰岩和沉积岩为主,太古界片麻岩、元古界震旦纪石英砂岩、页岩、白云岩亦有出露。中南部及合肥市城郊多为白垩纪地层。肥西县境内,大部分为大别山沉降地层(又称中生代合肥凹陷地层),除坊虎山南麓呈东西向狭窄地带有少数前震旦纪变质岩裸露外,其余皆为中生界侏罗纪陆相地层,地下分布着红砂岩、砾岩及大别山杂岩。全市境域内地层上部,广为第四纪松散沉积物覆盖,其厚度,据钻探资料:肥东八斗9米、护城岗29米、梁园33米、路口集38米、店埠44米、撮镇63米,郯庐断裂附近分别为103米和144米以上。郊区从西北向东南由薄变厚,在10~100米之间。肥西县境内大柏店—上派——柿树岗—洪桥一线以西厚度在10米以内,五十小庙—花岗—桃溪以东厚度在20米以上,再东达40米。岩性以粉砂、粘土为主。巢湖北岸平原,为近代冲积型地层,堆积着数十米厚的内陆湖泊沉积物。   1. 不良地质作用 根据本次勘探揭露的地层和区域地质资料分析,该场地无构造断裂带、古河道、暗塘、人工洞穴等不良地质作用现象存在。 2. 场地稳定性及适宜性 根据本次钻探揭露及区域地质资料,结合本项目工程特点综合分析,场地内各土层物理力学性质好,场地与地基整体稳定,适宜本工程的建设。 3.地基土均匀性 拟建场地地层比较单一,地层分布比较均匀,且具有较好的物理力学性质,故本场地为均匀场地。 4. 地基土膨胀性 由室内土工试验结果表明,本场地的②层粘土自由膨胀率平均值为39%,属弱膨胀性潜势;因此判定该场地为弱膨胀土场地。 5. 场地和地基的地震效应 按国家地震局有关文件及《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2010),合肥市的抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g,设计地震分组为第一组。 根据区域地质资料及现场波速测试数据,拟建场地20m深度范围内的土层等效剪切波速,500 ≥Vse(m/s)>250m/s,该场地内覆盖层厚度大于5.0m,依据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)判定,场地土类别为中硬场地土,该建筑场地类别为Ⅱ类,属对建筑抗震的有利地段。 本工程的抗震设防类别为标准设防类(丙类)。 6. 天然地基设计参数 拟建场地各层土的地基承载力特征值fak和压缩模量Es1-2见下表: 天然地基设计参数表 表 层 号 岩土名称 地基承载力特征值 fak(kPa) 压缩模量 Es1-2(MPa) ① 素填土 50 / ② 粘土 280 19.54 注: *为经验值。 7.桩基础设计参数 7.1桩基参数 根据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008),结合现场钻探、原位测试结果及我单位在合肥市所做的工程经验,有关人工挖孔桩、钻孔灌注桩和预应力管桩的侧阻力标准值qsik与桩的端阻力标准值qpk可按下表采用: 桩基设计参数表 表 层序 土层名称 人工挖孔桩 钻孔灌注桩 预应力管桩 qsik (kPa) qpk (kPa) qsik (kPa) qpk (kPa) qsik (kPa) qpk (kPa) ② 粘土 80 1800 90 1200 90 4000 注:⑴、全文统一,表中干作业钻孔桩及人工挖孔桩有效桩长按照不小于6米考虑,各桩型进入持力层的深度不小于1倍桩径。 ⑵、预应力管桩的有效桩长L>9m。 ⑶、CFG桩基参数可参照钻孔灌注桩。 ⑷、qsik指桩的极限侧阻力标准值 qpk指桩的极限桩端阻力标准值。 7.2地基土承载力特征值 7.2.1按地基规范承载力表确定土层承载力 根据室内物理力学指标平均值查《岩土工程勘察》【1】表12—10确定地基土承载力基本值(),再利用回归修正系数()求得承载力标准值(),根据本地区经验,求得的标准值()需乘以经验系数()。—经验系数,对新近沉积土取为0.6~0.7,对老沉积土取为1.0。 式中: :参与统计的指标个数 :变异系数 当表中并列两个指标时,按下式计算: 式中: :第一指标的变异系数 :第二指标的变异系数 :第二指标的折减系数,粉土为0,粘性土为0.1。 7.2.2按原位测试标贯及动探试验确定土层承载力 查《岩土工程勘察》【1】表4-8根据杆长确定实测击数的校正系数。 校正系数(N)=实测击数(No)× 查《基础工程》【6】表2-15,据校正击数确定地基土承载力标准值()。 根据本次设计的所取资料,确定承载力的方法有查表法、标准贯入试验及动探的数据为依据并结合合肥地区经验:压缩模量(Eo为变形模量)取值主要依据室内压缩试验确定。 杆长修正系数表 钻杆长度/m ≤3 6 9 12 15 18 21 1.0 0.92 0.86 0.81 0.77 0.73 0.70 标贯承载力表 N 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Fak(kpa) 105 145 190 235 280 325 370 430 515 600 680 7.2.3 静力触探法 用静力触探法确定地基土基本承载力的相关公式如下: 单位MPa 式中: :土层比贯入阻力; 、:为土类修正系数,可参见《岩土工程勘察》62页表4-4。 合肥地区承载力经验公式是: 粘土、粉质粘土:fak=104Ps+26.9 单位KPa 单位不对且需加标点 粉土、粉砂 :fak=36Ps+44.4 单位KPa 按《建筑地基础设计规范》(GB50007-2002),根据钻探、原位测试、土工试验,并结合本区建筑经验,综合给定各岩土层的承载力特征值(fak)如下: 各岩土层的承载力特征值 ① 层 填土 不宜做为天然地基持力层 ② 层 粘土 fak=280kPa 7.3 地基承载力评价 7.3.1 修正后地基承载力特征值的计算 拟建建筑基础埋深13.5m时,⑤层粉质粘土(混砂)为持力层,据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第5.2.4条计算⑤层粉质粘土(混砂)修正后的承载力特征值如下: 式中: :地基承载力特征值,; 、:基础宽度和埋深的地基承载力修正系数, : 基础底面以下土的浮重度,; :基础底面以上土的加权平均重度,; : 基础底面宽度,大于6.0m时取6.0m; : 基础埋深,; 计算得:。 如果设计所采用的基底压力与以上计算取值不同,应重新计算。 7.3.2 持力层承载力的验算 持力层,直接支承基础的地基土层,要求作用在持力层上的平均基底压力不能超过该土层的承载力,表示为: 式中: :基底平均压力值,kpa ; :地基承载力特征值,kpa 。 各种类型的基础,包括筏形和箱形基础,在验算地基承载力时,基底压力均简化为按直线分布,用材料力学的的方法求之,当作用为中心荷载时,为 式中: F:上部结构传至基础顶面的竖向力值,kN; G:基础自重和基础上土重,kN ; A:基础底面积,。 8. 地基土的变形特性预测 ①层素填土层厚变化较大,但该层需挖除,①层素填土挖除后,则持力层②层粘土的层厚变化较小,并且该层压缩性较小,所以由上部荷载引起的差异沉降较小,则建筑物发生倾斜及局部倾斜的可能性较小。 9. 地基与基础方案 9.1 基础设计方案的原则 9.1.1 基础方案设计的选择 当地基承载力不足或压缩性过大,不能满足设计要求时,可以针对不同的情况,对地基进行处理以增强地基土的强度和稳定性,减少地基变形,提高地基承载能力。经过处理后的地基成为人工地基。当人工地基不满足要求时可采用桩基础。桩基础也是一种地基处理方法,即把建筑物支撑在桩基上,荷载通过桩传到深处地层上,从而满足地基稳定和变形允许量的要求。 判断是否需要进行地基处理的依据,一是地基条件,一是建筑物的性质和要求。前者包括地形和地质成因、地基土层分布、软土层的厚度和范围、持力层的埋深、地下水位及补给情况,地基土的物理力学性质等。后者包括建筑物等级、平面和立面布置、结构类型和刚度、基础类型和埋置深度、对地基稳定性和沉降的要求以及临近建筑物的情况等。 近二三十年来,国内外在地基处理方面发展十分迅速,老方法不断改进,新方法不断涌现。在比较方案的过程中,常常会难以得出理想的处理方法,这时需要或者将几种处理方法进行有利的组合,或者稍微修改建筑物的条件,甚至需要另辟途径。一般说来,完美无缺的方案是很难求得的,只能选用利多弊少的方案。此外需要注意的是,地基处理工作大多都是地下隐蔽工程,加固效果很难在实施过程中直接检验,因此一定要做好施工中和施工后的监测工作,及时发现问题,验证效果。 需要进行地基处理的地基土一般都属于软弱土,它主要包括淤泥质土、松砂、冲填土、杂填土、泥炭土和其他高压缩性土。由这几类土所构成的或占主要组成的地基称为软弱地基。地基的软弱程度是否达到需要进行地基处理,还与建筑物的性质有关。建筑物很重要,对地基的稳定和变形要求很高,即便地基土的性质不很软弱,可能也要求对地基进行处理。相反,建筑物的重要性小,对地基的要求不高,即便地基土比较软弱,也可能不必进行地基处理。所以地基处理是一个综合考虑地基土质和建筑物性质的复杂问题。 对地基内一定范围的软弱土采取某种改善措施,以达到以下几个目的: ①提高土一定抗剪强度,防止过大的剪切变形和剪切破坏,提高地基承载力; ②改善土的压缩性,减少地基变形; ③改善土的渗透性,减少渗流量,防止渗透破坏; ④改善土的动力特征,减轻振动反应,防止土体液化。 存在一定的不均匀性时,地基基础方案除应考虑承载力外,还应考虑地基土的不均匀性。 地基的基础设计,必须坚持因地制宜、就地取材的原则。根据地质勘察资料,综合考虑结构类型、材料供应与施工条件等因素,精心设计,以保证建筑物的安全和正常使用。由于天然地基不能满足拟建工程设计要求,为了解决地基的强度和变形问题,需要对其进行地基处理或采用深基础。在选择地基处理方案时,需要了解地基处理的目的、建筑物对地基的要求、设计要求的地基承载力、施工工艺及设备、对施工期的要求、材料来源等。 9.1.2基础的作用和结构类型的选择因素 基础的作用就是把建筑物的荷载安全可靠地传给地基,保证地基不会发生强度破坏或产生过变形,同时要充分发挥地基的承载能力。因此,基础的结构类型必须根据建筑物的特点(结构类型、荷载的性质和大小等)和地基土层的情况来选定。天然地基中的浅基础一般造价较低,施工简易,因此工业与民用建筑应尽量优先采用。但当上部建筑物荷载较大,而适合作为持力层的土层又埋藏较深,用天然浅基础或仅作简单的人工地基加固仍不能满足要求时,常用的一种解决办法就是做桩基础。 9.1.3 地基处理方案论证 经过对上述各种方案的施工工艺、适用条件、适应范围、工程投资以及施工方案对工程目的的满足程度和施工方案对环境的影响等各方面的综合比较论证,拟建建筑的基础形式选为桩基础方案。 根据地基土物理性指标、标准贯入试验指标、静力触探试验指标综合分析, 9.2 地基基础变形验算 9.2.1地基基础变形的计算方法 计算地基变形时地基内的应力分布,可采用各项同性均质线性变形体理论。其最终变形量可按下式计算。 式中: :桩基最终沉降量,mm; :按分层总和法计算出的桩基沉降量,mm; :沉降计算经验系数,由地区经验确定; :对应于荷载效应长期效应组合基础底面处的附加应力,kPa; :桩基沉降计算深度范围内所划分的土层数; :第i土层的压缩模量(MPa),采用地基土在自重压力至自重压力加 附加压力时用的压缩模量; 、:基础底面至第i层土、第i-1层底面的距离,m; 、:基础底面至第i层土、第i-1层底面深度范围内平均附加应力 系数可按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)的附录K采用。 拟以桩端作为深基础底面。对应于荷载效应长期效应组合基础底面处的附加应力近似取基底平均附加压力,取P0=280kPa。 沉降计算经验系数 沉降计算经验系数 2.5 4.0 7.0 15.0 20.0 1.4 1.3 1.0 0.4 0.2 1.1 1.0 0.7 0.4 0.2 注:为变形计算深度范围内压缩模量的当量值,应按下式计算: 地基变形计算深度应符合下式要求(如下图6-1所示): 式中: —在计算深度范围内第i层土的计算变形值; —在由计算深度向上取厚度为的土层的计算变形值,按下表 确定。 如确定的计算深度下部仍有较软土层时,应继续计算。 : b(m) b≤2 2<b≤4 4<b≤8 8<b (m) 0.3 0.6 0.8 1.0 居中 1) 拟建5层综合楼宜采用天然地基基础方案,基础形式可采用条形基础或独立基础,可选择②层粘土作为天然基础持力层。 2) 拟建1#2#厂房宜采用天然地基基础方案,基础形式可采用条形基础或独立基础,可选择②层粘土作为天然基础持力层。场地东侧局部填土较厚,基坑开挖至基础底标高时,存在素填土局部未挖除的情况,建议对该部分加大基底埋深。 3) 拟建3#厂房宜采用人工挖孔桩基础,可选择②层粘土作为天然基础持力层。 1 拟建场地各岩土层具有较好的物理力学性质,结构简单,无不良地质现象存在
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