住宅楼地基处理方案毕业论文.doc

前 言
根据城市规划的要求和城市建设的发展，一些建筑，特别是重要建筑只能在被指定的规划用地上。这些规划用地往往可供选择的、理想的地基越来越少，不少建筑物只能建在需要处理的杂填土、软弱土、膨胀土、地质条件复杂的地基上。
我们知道，地基处理的目的在于提高承载力，增加稳定性；减少地基的沉降量，避免产生过大的差异沉降；防止饱和砂土层液化；减少沉降量对地基的影响。因此，因地制宜，根据不同的土层条件选用合适的地基处理方法，不但满足建筑物的安全可靠，还赢得可观的经济效益。这种思想在建筑行业势在必行，迫在眉睫。
由于成都地区所处位置属高原盆地，土层分布情况由上自下大多数为素填土（杂填土）（淤泥）、粘土（粉质粘土）、粉砂、卵石土。土层条件不复杂，可用的地基处理方法很多，但根据建筑物特点具体选用哪一种，是值得认真考虑的。下面借用具体工程实例探讨方案的优化选择。因为地基处理方案的确定，是地基处理设计的首要问题，应根据建筑物上部结构情况、基础形式及建筑场地的地质条件，做出地基处理多种方案，经认真推敲，确定最佳处理方案。

1 工程概况
1.1 工程简介
黄金海岸6#～8#住宅楼位于四川省成都市双流县华阳镇，是黄金海岸三期建筑群的三幢砖混结构住宅，为六层建筑，基础形式采用墙下条形基础，设计要求复合地基承载力特征值fspk≥260KPa。建筑物长59.14m，宽13.95m，净面积825.003m2，总净面积2475.003m2。
1.2 场地工程地质条件
1.2.1地形地貌
拟建场地北东邻华阳迎宾大道，北向约300m为南延线，地理环境优越，交通便利，场地主要为耕地和少量拆迁旧址，现有场地被推平回填，场地地面标高介于480.331m～485.208m之间，高差4.898m。场地地貌单元以成都平原岷江水系府河Ⅱ级阶地为主。
1.2.2区域地质构造
工作区属成都平原，位于川西褶皱带中的成都坳陷区，处于周围微弱的活动环境中的地壳稳定区。
1.2.3场地土层结构
该场地土层结构自上而下为：
①素填土（局部地段为杂填土）：色杂，松散，湿，以粘土为主，夹少量砖块，部分地段为流塑状淤泥质土，饱水，层厚0.3～5.9m，平均厚度3.0m。
②粘土：黄色，黄褐色，白灰色，硬塑，稍湿，以粘粒为主，厚度0.5～7.4m，平均厚度4.0m。
③粉土：褐黄色，浅黄色，稍密，稍湿～湿，以粉粒为主，含云母、粘粒，场地局部分布，层厚0.3～3.2m，平均厚度1.75m。
④粉砂：褐色，黄褐色，稍密～中密，呈层状或透镜体分布，层厚0.3～2.6m，平均厚度1.45m。
⑤卵石土：黄色，棕黄色，该层层位稳定，承载力高，未揭穿。
1.2.4地下水及地震液化情况
场地内卵石土为地下水主要储存场所，特别是Ⅰ级阶地的砂卵石层含水丰富，Ⅱ级阶地卵石土由于充填物以粘土为主，具有较好的隔水性，其含水量较少。在Ⅱ级阶地施工时，测得地下水静止水位7.5m左右，Ⅰ级阶地测得地下水静止水位6.0m左右。据区域水文地质资料显示，地下水位变化幅度在2.0～4.0m左右。
根据《建筑抗震设计规范》的划分，本场地区抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度值为0.1g，特征周期为0.35s。由于场地土粉土、粉砂属Q3地层，按规范规定可判定为不液化土层。
1.3各土层力学性质指标
各土层物理力学指标
项目
土名
天然重度r
（KN/m3）
内聚力Ck
（KPa）
内摩擦
角ø（º）
压缩摸
量Es（MPa）
变形摸量E0（MPa）
承载力特征值fspk（KPa）
素填土
19.0
18
12
4.5

80
粘 土
19.9
73
17
8.7

230
粉质粘土（Q4al）
19.0
24
14
5.0

170
粉土（Q4al）
19.5
18
11
4.0

100
粉土（Q3al）
19.0
20
12
4.5

120
粉 砂
19.5

15
7.5
6.0
100
松散卵石
20.0

25
13.3
11.0
200
稍密卵石
21.0

35
25.9
22.0
350
中密卵石
22.0

40
37.5
33.0
570
密实卵石
23.0

50
50
45.0
900
2 工程方案的可行性论证与方案选定
根据勘察资料表明，拟建建筑物的6#～8#楼地基持力层起伏大，设计基础地面有相对较软弱层（主要为素填土）分布，其厚度和埋深变化较大，不能满足设计要求，且甲方已提供了基础形式（条形基础）的设计，故用天然地基作基础持力层不可行，即不另行设计基础形式。这样需要进行地基加固处理，采用复合地基，须满足复合地基承载力特征值≥260KPa。
由建筑结构及场地土层条件知，可用的地基处理方法有：
（1）强夯法，以素填土、粘土层为夯实对象；
（2）钢筋混凝土预制桩，以松散卵石层为桩端持力层；
（3）干作业钻孔灌注桩，以松散卵石层为桩端持力层；
（4）干振冲碎石桩，以松散卵石层为桩端持力层；
（5）夯实水泥土桩，以粉质粘土层为桩端持力层；
（6）CFG桩，以松散卵石层为桩端持力层。
2.1初步判定方案
由于施工场地所处位置属四周都有刚建好的建筑物，且相隔不远，用强夯法处理虽然具有施工简单，加固效果好，使用经济等优点，但施工时噪音和振动较大，对周围已建建筑物有严重影响，施工期相对较长，不保证与甲方的承诺，故此法不可行。而钢筋混凝土预制桩，虽然桩不算长，属短桩（<10m）形式，但由于桩须穿过很厚的硬塑粘土层，含粘粒量挺大的粉土层及粉砂层，加上设备的限制，桩不能打到预设深度，再有桩的材料费用也挺大，故此法对本工程而言不可行。对干作业钻孔灌注桩，，虽然此桩适用于各类土层，对建筑物的稳定可靠来说是很理想的，但由于场地及设备的限制，再加上工作量大，耗钢筋量与混凝土量大，费用较高，对本工程而言也不可行。至于干振碎石桩、夯实水泥土桩及CFG桩，各有各的优点，就本工程而言，这三种加固处理方法都可行，但具体选用哪一种还得进行技术可行、经济合理、施工可靠三方面的严格对比分析，最后定出处理方案。
2.2方案优化
2.2.1技术可行性分析
根据场地土层（素填土、粘土、粉土、粉砂、卵石土）来看，土层不复杂，素填土及粘土层厚度变化相对较大，在加固范围内无地下水，下面分别对干振碎石桩、夯实水泥土桩及CFG桩进行各参数设计对比，讨论技术可行性，优化论证方案。
2.2.1.1干振碎石桩设计
加固机理：在本工程中，由于粘土层厚度相对较厚，且其它层粘粒含量多，粒间结合力强，故碎石桩的作用不仅起挤密作用，还起置换作用。又碎石桩的刚度比桩间土的刚度大，通过基础传递给碎石桩与土组成的复合地基的外菏载，随着土的等量变形而集中到碎石桩的桩体上，大部分外菏载将由碎石桩承担，从而使桩间土承担的菏载相应减少。碎石桩的桩土应力比一般为3～5，与原天然地基相比，碎石桩复合地基承载力有所提高，压缩摸量减小。另外，由于碎石桩在粘土地基中是一个良好和竖向排水通道，可以起到排水砂井的作用，加速软土的排水固结，使沉降稳定加快。
总之，碎石桩作为复合地基其加固作用，除了提高地基承载力、减小地基的沉降量和差异沉降外，还可用来提高土体的抗剪强度，增大土体的抗滑稳定性。
1、基槽开挖
根据地勘报告及设计要求，基槽开挖深度2.4m，基槽开挖宽度、长度以周边基础外边线扩2.5～3.0m，确保基础周边线外有二排保护桩，要求基槽开挖平整。
2、桩孔布置及加固范围
根据复合地基承载力特征值fspk≥260KPa的要求，场地工程地质条件及基础形式（条基），本工程拟采用等边三角形满堂布桩，并在基础周边线外布设二排保护桩的形式设计。
3、桩长l的确定
据地勘报告及场地土层条件知，相对硬层不太深，根据规范规定，把该层作为桩端持力层，则初步确定桩长为7.5m。
4、桩径d的确定
根据施工工艺和振冲器型号（ZCQ-30）桩径设计为800mm。
5、桩体材料、褥垫层材料及铺设厚度
根据规范及当地多年的施工经验，桩体材料为含泥量小于5%的2～8cm的级配卵石；褥垫层材料为粒径小于3cm的级配砂卵石，铺设厚度为30cm。
6、复合地基承载力各参数设计
根据规范规定，对小型工程在无现场荷载试验资料时，初步设计可按下式估算复合地基承载力特征值：
与
式中 ——复合地基承载力特征值，KPa，设计要求≥260Kpa；
——桩土应力比，根据当地经验和JGJ79-2002规范，n取2.6；
——处理后桩间土承载力特征值，KPa，宜按当地经验取值，如无经验可取天然地基土承载力特征值，这里按当地经验取160Kpa；
——面积置换率，计算得m=0.391；
——桩体直径，mm，d=800mm；
——等效影响圆半径，mm，布桩按等边三角形布，de=1.05S；
S——桩间距，m，计算得S =1.22m，排距为1.06m；
初步确定桩间距S=1.2m，排距为1.1m，此时 =0.40，
则得复合地基承载力=263.168KPa≥260KPa，满足设计要求。
7、布桩根数确定
根据式子
式中 ——面积置换率，=0.403；
——桩加固面积，m2，=3570.18m2；
——桩截面面积，m2，=0.5024m2；
计算得2864根
8、沉降变形计算（如图1所示）
（1）加固区变形量S1
①计算基底平均附加压力
根据式子
式中——基底平均压力，Kpa，
其中——作用在基础上的竖向力，KN，由于建筑物属砖混结构 ，按一层15KN/m2估算，故六层为90KN/m2；
——基底面积，m2，由于基础形式为条基，长方向上按每延 米算，而宽为2.4m，则基底面积为2.4m2；
——基底标高以上天然土的加权平均重度，KN/m319 KN/m3；
——从天然地面算起的基础埋深，m，2.4m；
计算得=138Kpa，=92.4Kpa。
②计算S1
根据公式 与
式中——第i层土的平均附加压力，Kpa；
——加固区第i层土的复合摸量，KPa，，根据地勘报告可求；
——第i层土的厚度，m；
——第i层土的附加应力系数，查土力学课本表3—10，具体的计算结果见下表：
分层厚度Z（m）

Espi（MPa）
Poi（KPa）
Z=0
0
1.00

92.4
Z=1
0.4
0.876

80.9
Z=2
0.8
0.646
8.7
59.7
Z=3
1.25
0.46

42.5
Z=4
1.7
0.366
11.5
33.8
Z=5
2.1
0.23
7.4
27.7
Z=6
2.5
0.26
8.7
24.0
Z=7
2.9
0.22
9.9
20.30
最后计算得S1=28.3mm。
（2）计算下卧层变形量S2
①下卧层顶面处的附加压力
根据公式=
式中 —— 条形基础底边的宽度，m，=2.4m；
——基地平均压应力，Kpa，=138Kpa；
——基础底面处土的自重压力，Kpa，=19×3=57Kpa；
——基础底面至软弱下卧层顶面（桩底面）的距离，m，h=7.5m；
——地基压力扩散线与垂直线的夹角（压力扩散角），°；
其中压力扩散角的计算可根据下表确定：（单位：°）
材料
/b
卵石土
素土
灰土
粉煤灰（矿渣）
<0.25
0
0
30
22
0.25
20
6
30
22
≥0.5
30
23
30
22
有/b≥0.5，且为卵石土，故取30度。
带入上式计算得=17.58Kpa。
②确定地基受压计算深度
根据公式计算得约16m。
③确定分层厚度h
满足h≤0.4b，约4.0m。
④确定各层底面处的附加应力系数
具体数据见下表：
分层厚度（m）

Z0=0
0
1.00

0.938
0.761
0.553
0.298
Z1=1
0.4
0.876
Z2=2
0.8
0.646
Z3=3
1.25
0.46
Z4=4
1.67
0.366
Z5=5
2.1
0.23
⑤计算压缩摸量当量值ΕS
根据公式ΕS=
式中——第I层土附加应力系数沿土层厚度的积分值；
——相当于该层土的压缩摸量，Mpa,由于下卧层土层均匀（卵石土），这里计算取用下卧层顶面处土层的压缩模量，为13.3Mpa；
代入相关数据，根据上表计算得ΕS=13.3Mpa。
⑥查表确定沉降计算经验系数
根据压缩摸量当量值查土力学表5-3，内差计算得=0.5。
⑦确定沉降计算平均附加应力系数
在前面分层的基础上大致分两层：Z1=2，Z1/b =0.8，查工程地质学概论表14-7得δ1=0.860；Z2=5，Z2/b=2.1，查表得δ2=0.594;
⑧下卧层沉降计算S2
根据公式S2=
把上面所计算得的相关数据代入上式计算得S2=2mm。
最终沉降量为=30.3mm，满足规范要求。
2.2.1.2水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）设计
加固机理：CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，由碎石、石屑（砂）、粉煤灰掺适量水泥加水拌合，用振动沉管打桩机或其它成桩机具制成的具有可变粘结强度的桩型。通过调整水泥掺量及配比，可使桩体强度多在C5～C20之间变化。桩体骨干材料为碎石或卵石，石屑为中等粒径骨料，可使级配良好，粉煤灰具有细骨料和低标号水泥作用。
桩和桩间土一起通过褥垫层形成CFG复合地基，这种复合地基由于承载力提高幅度具有很大的可调性，沉降变形小，造价低，施工简单，具有明显的社会经济效益。
1、桩径d的确定
根据施工工艺和振冲器型号（ZX－100型）桩径设计为400mm。
2、桩间距S的确定
考虑到设计要求复合地基承载力、土性与施工机具，同时也为了减小施工时新打桩对已打桩的影响，本工程设计桩间距为桩径d的3倍，即1.20m，布桩采用沿基础轴线两排布桩，大致呈等边三角形，具体施工时可调。
3、桩长l的确定
由于各土层厚度变化较大，故取其每层土的平均厚度参与考虑，在有相对硬层（松散或稍密卵石层）埋藏不深，是较理想的桩端持力层，这样设计桩长为7.5m。
4、复合地基承载力各参数计算
根据公式= +与
式中 fspk——复合地基承载力特征值，Kpa；
——面积置换率，=，其中桩径d=400mm，等效影响半径de=1.05S；
——处理后桩间土承载力特征值，KPa，宜按当地经验取值，如无经验可取天然地基承载力特征值，这里取经验值，以最小的承载力100KPa算；
——桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，这里取用0.8；
——单桩截面面积，m2，0.1256m2；
——单桩竖向承载力特征值，KN；
——单桩周长，m；
——第I层土的厚度，m；
——桩周第i层土的侧阻力特征值，KPa，由于在桩周范围内土质结构较松散，故这里不计桩周侧阻力;
——桩端端阻力特征值，KPa，由于桩端坐落于松散或稍密卵石层上，且经重锤夯实，故取用为2000KPa，计算得=251.2KN；
以上数据代入得=273.5KPa>260KPa，满足要求。
5、桩体强度值
满足式子≥3
式中——桩体混合料试块边长150mm立方体标准养护28天立方体抗压强度平均值，Kpa；
——单桩竖向承载力特征值，KN，=251.2Kpa；
——单桩截面面积，m2，0.1256m2；
计算得≥6Mpa，故CFG桩混合料强度值设计为。
6、桩体材料、褥垫层材料及铺设厚度
根据规范及当地多年的施工经验，桩体材料中的粗骨料为含泥量小于1%的20～50mm的级配卵石；垫层材料为粒径小于3cm的级配砂卵石，铺设厚度为25cm。
7、沉降变形计算
具体计算过程见干振碎石桩沉降计算部分，最后结果为30.3mm，满足规范要求。
8、布桩根数
根据式子
式中 ——面积置换率，=0.1008；
——桩加固面积，m2，=783.36m2；
——桩截面面积，m2，=0.1256m2；
计算得1884根。
9、CFG桩桩体材料配合比计算
设混合料体积为1m3，一般混合料的密度为2.2～2.3g/cm3，这里取2.2g/cm3，混合料塌落度控制在2cm，单方用水量为156Kg，设计≥6Mpa。
根据经验公式=0.366（－0.071）
式中——桩体混合料试块边长150mm立方体标准养护28天立方体抗压强度平均值，Kpa，取=6Mpa；
——水泥标号，用425#水泥，抗压强度值为42.5Mpa；
——单方水泥用量，Kg；
——单方用水泥量，Kg；
代入相关数据得单方水泥用量=71.76Kg，=2.17。
又根据经验工式=0.187+0.791
式中——单方粉煤灰用量，Kg；
代人数据得=2.51，=180.25Kg。
则剩下的卵石与砂为2200－71.76－180.25=1947.99Kg；
最后根据石屑率公式=
式中——单方混合料中石屑用量，Kg，由于施工中用砂代替石屑了，故这里计算的为砂的用量，Kg；
——单方混合料中卵石用量，Kg；
这里取用石屑率=0.25，计算得=487Kg，=1460.99Kg。从而得出CFG桩的初步配合比（重量比）为： ：： ： ：=2.2：1.0：6.8：20.4：2.5。在试验过程中可具体调整。
2.2.1.3夯实水泥土桩设计
加固机理：夯实水泥土桩复合地基适用于地下水位以上的粘性土、粉土、粉细砂土 、杂填土、素填土等复合地基处理。它是界于柔性桩与刚性桩之间的一种桩体，是将水泥与土按一定的比例拌和后，填入已钻好的孔中，分层夯实成桩，其作用原理是水泥与土经过物理的、化学的作用形成强度达到C4～C6左右的固体桩体，同时水泥与桩周土通过胶结作用形成摩阻力，利用夯实水泥土桩桩体材料模量较高和具有良好的纵向传递荷载能力的特点，将上部荷载很好的传递到桩端处，使桩的端承效应得以发挥。桩通过侧阻力和端阻力将荷载传至深层土中，桩和土共同承担荷载，使土中应力区增大，从而提高地基的承载能力。
1、桩径d的确定
根据规范、土层条件与成孔设备，本工程设计桩径为400mm。
2、桩长l的确定
根据土层条件知，场地标高以下不深处存在粘土层，承载力较高，可作为桩端持力层，但该层土以下有不厚的相对软弱土层，为减小下卧层沉降变形量，应穿越这些软弱层，让桩端坐落于松散或稍密卵石土层上，很厚，是较理想的桩端持力层，故初步确定桩长为7.5m。
3、单桩承载力Ra计算
夯实水泥土桩的单桩承载力应依据《建筑桩基技术规范》中桩基竖向承载力设计值和关于水泥土桩计算的有关资料确定。但在设计工程中可按下式估算：

式中——桩体混合料试块边长150mm立方体标准养护28天立方体抗压强度平均值，KPa，夯实水泥土桩的fcu强度为C4～C6之间，根据当地经验及现场试验配比，现确定为 =6000Kpa；
——桩体截面面积，m2，0.1256m2；
所以=1/3×6000×0.1256=251.2KN。
4、单桩影响面积计算
根据公式=
式中——单桩竖向承载力值，KN，=251.2KN；
——天然地基土发挥能力系数，一般取0.85～0.95，这里取0.85参与计算；
——处理后桩间土承载力特征值，KPa，宜按当地经验取值，如无经验可取天然地基土承载力特征值，这里按当地经验取160Kpa；
——桩体截面面积，m2，0.1256m2；
——复合地基承载力特征值，KPa，设计要求≥260Kpa；
代入数据计算得=1.89m2；
5、桩间距S的确定
根据规范，夯实水泥土桩也是沿基础轴线布桩，本工程设计两排布桩，大致呈等边三角形，则桩间距S=1.05=1.44m，初步确定为1.4m。
6、复合地基承载力验算
根据公式=+ 与=
式中 ——复合地基承载力特征值，Kpa；
——面积置换率，=，其中桩径=400mm，等效影响半径=1.05S，计算得 =0.074；
——桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，这里取用0.8；
——单桩截面面积，m2，0.1256m2；
——单桩竖向承载力特征值，KN，=251.2KN；
——处理后桩间土承载力特征值，KPa，宜按当地经验取值，如无经验可取天然地基土承载力特征值，这里按当地经验取160Kpa；
代入相关数据得=266.5KPa>260KPa，满足设计要求。
7、桩总根数计算
根据式子=
代入面积置换率=0.074，总面积=2350.08m2，单桩截面面积=0.1256m2，计算得桩总根数为1385根。
8、桩体材料、褥垫层材料及铺设厚度
夯实水泥土桩的桩体材料就是均质土与水泥拌和后的混合固体，根据现场条件，均质土可用成孔时取出来的土，而水泥，主要有42.5Mpa矿渣水泥与普通硅酸盐水泥两种，根据所选用的均质土来选择水泥。由于场地土大部分为粘土，故水泥选用42.5Mpa矿渣水泥。
由于夯实水泥土桩的桩体模量相对较高，为了调节桩与桩间土的承担荷载的比例，减小基础地面应力集中，须铺设一定厚度的垫层，根据当地经验，褥垫层材料为小于30mm的级配砂卵石或中、粗砂，铺设厚度为30cm。
9、夯实水泥土的配合比
拌合料固化后的强度，无论何种土料，谁泥土的强度均随着水泥掺合量的增加而增大，只是减小不同，增大速率不等。但当水泥掺入量小于5%时，水泥与土的反映过弱，固化强度偏低，因此，根据大量资料及当地经验，夯实水泥土桩的水泥掺入量要大于5%，为便于准确计算施工中宜采用重量比，故本工程配比采用最低配比，即水泥与土的重量比为1：5。
10、夯实水泥土桩沉降计算
具体计算过程见干振碎石桩沉降计算部分，最后结果为30.3mm，满足规范要求。
技术可行性分析中的设计计算结果小结：
干振碎石桩：桩径800mm，桩长7.5m，桩间距1.2m，排距1.1m，等边三角形满堂布桩，面积置换率0.403，桩总根数2864根，复合地基承载力达263.2Kpa，沉降变形量为30.3mm。
水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）：桩径400mm，桩长7.5m，桩间距1.2m，沿基础轴线下双排布桩，面积置换率0.1008，桩总根数1884根，复合地基承载力达273.5Kpa，沉降变形量为30.3mm。
夯实水泥土桩：桩径400mm，桩长7.5m，桩间距1.4m，沿基础轴线下双排布桩，面积置换率0.074，桩总根数1385根，复合地基承载力达266.5Kpa，沉降变形量为30.3mm。
2.2.2经济合理性分析
通过技术可行性分析，三种方案都能满足工程设计要求（承载力要求及沉降变形要求），仅此还不能选择出更好的方案，须进行下一步分析——经济合理性分析。在进行对比过程中，由于这三种方案在吉林“九三”定额中没有，故以下造价估算除了运用当地价格外还套用吉林“九三”定额和上海“九三”定额。
2.2.2.1干振碎石桩
1、估算工程量
加固总面积：
=3570.18m2
制桩根数：2864根
制桩总长：2864×7.5=21480m
桩总体积：0.5024×7.5×2864=10791.552m3
加固总体积：3570.18×7.5=26776.35m3
铺设垫层体积：2350.1×0.3=705.03m3
2、施工造价估计
机械费：28.48元/m3×10791.552m3=307343.40元
人工费：6.50元/m3×10791.552m3=70145.09元
材料费：17.28元/m3×10791.552m3=186478.02元
铺设垫层费按50元/m3计
成桩费：307343.40+70145.09+186478.02=563966.51元
垫层费：705.03×50=35251.50 元
施工直接费估算为：563966.51+35251.50=599218.01 元，约60万。
2.2.2.2水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）
1、估算工程量
加固总面积：=236.89m2
制桩根数：1884根
制桩总长：1884×7.5=14130m
制桩总体积：0.1256×7.5×1884=1774.728m3
加固总体积：236.89×7.5=1776.675m3
铺设垫层体积：2350.1×0.25=587.525 m3
2、施工造价估计
桩体材料费（包括水、水泥、砂、卵石、粉煤灰）由设计配合比知每种材料的单方用量或者是每种材料的体积，然后查吉林省93年版定额得到下列材料费：
用水体积：（156×1776.675）÷1000=277.161m3
用水费用：277.161×1.38=382.482元
水泥用量：71.76×1776.675=127494.198Kg
用水泥费用：127494.198×0.35=44622.970元
粉煤灰用量：180.25×1776.675=320245.669Kg
用粉煤灰费用：320245.669×0.04=12809.827元
用卵石体积：（1460.99×1776.675）÷2000=1297.852m3
用卵石费用：1297.852×56.51×1.3=95344.101元
用砂体积：（487×1776.675）÷1900=455.390m3
用砂费用：455.390×37.64=17140.880元
材料费用为：170300.26元（即桩体材料价为95.95元/m3）
机械费：40.08元/m3×1774.728=71131.10元
人工费：17.17元/m3×1774.728=30472.08元
铺设垫层按50元/ m3算
成桩费：170300.26+71131.10+30472.08=271903.44 元
垫层费：587.525×50=29376.25元
施工直接费估算为：271903.44+29376.25=301279.69 元，
2.2.2.3夯实水泥土桩
1、估算工程量
加固总面积：×0.074=173.906m2
制桩根数：1385根
制桩总长：1385×7.5=10387.5m
桩总体积：0.1256×7.5×1385=1304.67m3
加固总体积：173.906×7.5=1304.295m3
铺设垫层体积：2350.1×0.3=705.03 m3
2、施工造价估计
桩体材料费：根据查阅的相关资料及实际施工配比，选用水泥掺入比为10%，则其费用为：（54.07元/m3-2×4.47元/m3）×1304.67m3=58879.76元
人工费：7.17元/m3×1304.67m3=9354.48元
机械费：28.1元/m3×1304.67m3=36661.23元
垫层费：705.03×50=35251.50元
施工直接费估算：58879.76+9354.48+36661.23=104895.47元
通过经济合理对比分析，三种方案干振碎石桩、水泥粉煤灰碎石桩、夯实水泥土桩估算造价分别约为60万元、30万元、10万元。可以看出，干振碎石桩与水泥粉煤灰碎石桩造价较高，夯实水泥土桩相对便宜，故从经济合理性对比来看可以排除干振碎石桩与水泥粉煤灰碎石桩。
2.2.3工程可靠性分析
通过前面技术可行与经济合理分析对比，最后选出本工程地基加固处理方案为夯实水泥土桩。由于夯实水泥土桩也是一种施工简单、施工周期短、造价低、施工文明、质量容易控制的地基处理方法，且其施工工艺对现场条件来说极为有利，故选用此法对本工程而言是比较适合的。
根据本工程建筑物的特点（六层砖混结构）及场地条件，进行夯实水泥土桩施工完全有一套当地简单的施工设备与施工工艺，处理后不但满足建筑物对复合地基承载力要求，地基最终变形值也在规范规定值内，而且较经济。可见采用此法对本工程的可靠性来说是有保障的。
3工程设计计算
3.1夯实水泥土桩设计计算
3.1.1加固机理
夯实水泥土桩复合地基适用于地下水位以上的粘性土、粉土、粉细砂土 、杂填土、素填土等复合地基处理。它是界于柔性桩与刚性桩之间的一种桩体，是将水泥与土按一定的比例拌和后，填入已钻好的孔中，分层夯实成桩，其作用原理是水泥与土经过物理的、化学的作用形成强度达到C4～C6左右的固体桩体，同时水泥与桩周土通过胶结作用形成摩阻力，利用夯实水泥土桩桩体材料模量较高和具有良好的纵向传递荷载能力的特点，将上部荷载很好的传递到桩端处，使桩的端承效应得以发挥。桩通过侧阻力和端阻力将荷载传至深层土中，桩和土共同承担荷载，使土中应力区增大，从而提高地基的承载能力。
1、桩径d的确定
根据规范、土层条件与成孔设备，本工程设计桩径为400mm。
2、桩长l的确定
根据土层条件知，场地标高以下不深处存在粘土层，承载力较高，可作为桩端持力层，但该层土以下有不厚的相对软弱土层，为减小下卧层沉降变形量，应穿越这些软弱层，让桩端坐落于松散或稍密卵石土层上，很厚，是较理想的桩端持力层，故初步确定桩长为7.5m。
3、单桩承载力Ra计算
夯实水泥土桩的单桩承载力应依据《建筑桩基技术规范》中桩基竖向承载力设计值和关于水泥土桩计算的有关资料确定。但在设计工程中可按下式估算：

式中——桩体混合料试块边长150mm立方体标准养护28天立方体抗压强度平均值，KPa，夯实水泥土桩的fcu强度为C4～C6之间，根据当地经验及现场试验配比，现确定为 =6000Kpa；
——桩体截面面积，m2，0.1256m2；
所以=1/3×6000×0.1256=251.2KN。
4、单桩影响面积计算
根据公式=
式中——单桩竖向承载力值，KN，=251.2KN；
——天然地基土发挥能力系数，一般取0.85～0.95，这里取0.85参与计算；
——处理后桩间土承载力特征值，KPa，宜按当地经验取值，如无经验可取天然地基土承载力特征值，这里按当地经验取160Kpa；
——桩体截面面积，m2，0.1256m2；
——复合地基承载力特征值，KPa，设计要求≥260Kpa；
代入数据计算得=1.89m2；
5、桩间距S的确定
根据规范，夯实水泥土桩也是沿基础轴线布桩，本工程设计两排布桩，大致呈等边三角形，则桩间距S=1.05=1.44m，初步确定为1.4m。
6、复合地基承载力验算
根据公式=+ 与=
式中 ——复合地基承载力特征值，Kpa；
——面积置换率，=，其中桩径=400mm，等效影响半径=1.05S，计算得 =0.074；
——桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，这里取用0.8；
——单桩截面面积，m2，0.1256m2；
——单桩竖向承载力特征值，KN，=251.2KN；
——处理后桩间土承载力特征值，KPa，宜按当地经验取值，如无经验可取天然地基土承载力特征值，这里按当地经验取160Kpa；
代入相关数据得=266.5KPa>260KPa，满足设计要求。
7、桩总根数计算
根据式子=
代入面积置换率=0.074，总面积=2350.08m2，单桩截面面积=0.1256m2，计算得桩总根数为1385根。
8、桩体材料、褥垫层材料及铺设厚度
夯实水泥土桩的桩体材料就是均质土与水泥拌和后的混合固体，根据现场条件，均质土可用成孔时取出来的土，而水泥，主要有42.5Mpa矿渣水泥与普通硅酸盐水泥两种，根据所选用的均质土来选择水泥。由于场地土大部分为粘土，故水泥选用42.5Mpa矿渣水泥。
由于夯实水泥土桩的桩体模量相对较高，为了调节桩与桩间土的承担荷载的比例，减小基础地面应力集中，须铺设一定厚度的垫层，根据当地经验，褥垫层材料为小于30mm的级配砂卵石或中、粗砂，铺设厚度为30cm。
9、夯实水泥土的配合比
拌合料固化后的强度，无论何种土料，谁泥土的强度均随着水泥掺合量的增加而增大，只是减小不同，增大速率不等。但当水泥掺入量小于5%时，水泥与土的反映过弱，固化强度偏低，因此，根据大量资料及当地经验，夯实水泥土桩的水泥掺入量要大于5%，在7%～15%之间为宜，本工程取用水泥掺入比为10%。
10、夯实水泥土桩沉降变形计算
（1）加固区变形量S1
①计算基底平均附加压力
根据式子
式中 ——基底平均压力，Kpa，
其中 ——作用在基础上的竖向力，KN，由于建筑物属砖混结构，按一层15KN/m2估算，故六层为90KN/m2 ；
——基底面积，m2，由于基础形式为条基，长方向上按每延 米算，而宽为2.4m，则基底面积为2.4m2；
——基底标高以上天然土的加权平均重度，KN/m3，
19 KN/m3；
——从天然地面算起的基础埋深，m，2.4m；
计算得=138Kpa，=92.4Kpa。
图2:沉降计算简图
区
下
卧
层
加
②计算S1
桩
固
根据公式 与
式中——第i层土的平均附加压力，Kpa；
——加固区第i层土的复合摸量，KPa，，根据地勘报告可求；
——第i层土的厚度，m；
——第i层土的附加应力系数，查土力学课本表 3—10，具体的计算结果见下表：
分层厚度Z（m）

Espi（MPa）
Poi（KPa）
Z=0
0
1.00

92.4
Z=1
0.4
0.876

80.9
Z=2
0.8
0.646
8.7
59.7
Z=3
1.25
0.46

42.5
Z=4
1.7
0.366
11.5
33.8
Z=5
2.1
0.23
7.4
27.7
Z=6
2.5
0.26
8.7
24.0
Z=7
2.9
0.22
9.9
20.30
最后计算得S1=28.3mm
（2）计算下卧层变形量S2
①下卧层顶面处的附加压力
根据公式=
式中 —— 条形基础底边的宽度，m，=2.4m；
——基地平均压应力，Kpa，=138Kpa；
——基础底面处土的自重压力，Kpa，=19×3=57Kpa；
——基础底面至软弱下卧层顶面（桩底面）的距离，m，h=7.5m；
——地基压力扩散线与垂直线的夹角（压力扩散角），°；
其中压力扩散角的计算可根据下表确定：（单位：°）
材料
/b
卵石土
素土
灰土
粉煤灰（矿渣）
<0.25
0
0
30
22
0.25
20
6
30
22
≥0.5
30
23
30
22
有/b≥0.5，且为卵石土，故取30度。
带入上式计算得=17.58Kpa。
②确定地基受压计算深度
根据公式计算得约16m。
③确定分层厚度h
满足h≤0.4b，约4.0m。
④确定各层底面处的附加应力系数
具体数据见下表：
分层厚度（m）

Z0=0
0
1.00

0.938
0.761
0.553
0.298
Z1=1
0.4
0.876
Z2=2
0.8
0.646
Z3=3
1.25
0.46
Z4=4
1.67
0.366
Z5=5
2.1
0.23
⑤计算压缩摸量当量值ΕS
根据公式ΕS=
式中——第I层土附加应力系数沿土层厚度的积分值；
——相当于该层土的压缩摸量，Mpa,由于下卧层土层均匀（卵石土），这里计算取用下卧层顶面处土层的压缩模量，为13.3Mpa；
代入相关数据，根据上表计算