曹妃甸煤码头二期地基处理设计.docx

前 言本设计通过三周的调研实习，以在实习中所见所闻和收集到的资料为依据，初步选用高压喷射注浆法、CFG桩、振冲碎石桩法三种处理方案，对三种方案地基承载力、沉降量进行设计计算并进行工程预算，再将三种方案进行对比，选择最终的处理方案并对其进行优化设计，使最终选用的方案满足技术可行性、工程可靠性和经济合理性三个原则。该工程位工程是唐山曹妃甸港区煤码头（二期）地基处理工程，工程位于唐山唐海县南部海域中，距大陆岸线约20kM，地理坐标为北纬3855N，东经11830E，西距天津新港38海里，东北距京唐港33海里。该设计涉及范围广泛，包括土力学、桩基检测、地基处理与加固、工程预算、CAD画图等方面知识，是对大学四年来所学知识的综合，旨在于进一步提高我们对专业知识综合运用的能力，使我们能熟练的运用专业知识来解决实际工程问题，以此达到专业综合能力强化和理论知识系统化的目的。另外，在这里对本设计予以指导帮助的老师和提出宝贵建议的同学表示衷心的感谢。限于本人水平，本设计当中难免出现不当和错误，恳请各位老师和同学批评指正。 2012年6月1 工程概况1.1 建筑工程概况工程项目名称为工程位于唐山唐海县南部海域中，距大陆岸线约20km，地理坐标为北纬3855N，东经11830E，西距天津新港38海里，东北距京唐港33海里。工程的陆域土建工程可以分为两个主要部分：堆场及道路工程和机轨道基础工程。工程设计单位，施工单位是河北港口集团。1.2 工程地质条件1.2.1 地形地貌和地质构造（1）地形地貌2根据地基土的构成和特征表1-1土层物理力学性质指标土层层号土 层名 称重 度(kNm3)fak(kpa)层 厚(m)层顶标高（m）压缩模量(Mpa)粘聚力(kpa)内摩擦角()未穿透1-21-3 桩基计算参数土层编号土层名称极限侧阻力标准值qsik（kPa）极限端阻力标准值qpk（kPa）111110粉细砂151217191821施工现场场地标高约55.5m,检测结合强夯施工进行，强夯结束后间隔14天以上进行检测，施工目标:消除地基处理深度范围内土层的液化问题；本场地堆/取料机轨道梁基础区地面以上使用均载不低于150 kPa，使用荷载下残留沉降小于50mm。深层若存在软弱夹层应反馈设计进行核算。（1） 对该工程进行资料及上部结构相关资料进行分析与整理。（2） 对设计要求及相关技术的国内外资料进行分析与整理。（3） 方案的优化设计（并从技术可行性性、安全可靠性和经济合理性三方面对每个方案进行优化设计（设计参数优选）。（4）优选方案设计。（5）给出工程质量检测与监测方法、手段及措施和工程质量标准。（6）施工组织管理。（7）附录图集。2 工程方案论证及选择3.1 工程方案选择通过对该工程岩土工程勘察报告分析和所提供的数据，结合本设计已知条件的地层岩性以及目前各地区的适用经验以及地基处理方法的使用范围，初步选择了三种适合本设计的方案即高压旋喷桩法、水泥粉煤灰碎石桩法（CFG桩）、振冲碎石桩法。（1）高压喷射注浆法范围：适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑、或可塑粘土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。 高压喷射注浆法可用于既有建筑和新建建筑地基加固，深基坑、地铁等工程的土层加固或防水。1）增加地基强度,提高地基承载力，整治既有建筑物沉降和不均匀沉降的托换工程；减少既有建筑物沉降，加固持力层或软弱下卧层；加强盾构法和顶管法的后座，形成反力后座基础。2）挡土围堰及地下工程建设,保护临近建筑物，保护地下工程建设。3）增大土的摩擦力和粘聚力，防止小型塌方滑坡，锚固基础。4）减少震动、防止液化，减少设备基础震动；防止砂土地基液化。5）降低土的含水量，整治路基翻浆冒泥；防止地基冻胀。（2）水泥粉煤灰碎石桩范围：适用于处理粘性土、粉土、砂土和正常固结的素填土等地基，就基础形式而言，适用于条形基础、独立基础、箱形基础和笩板基础。其特点是：该种地基具有承载力提高幅度大，降低地基土压缩性及地基变形小等特点。工程中常用水泥粉煤灰碎石桩与桩间土和褥垫层一起构成复合地基。由于桩长、桩径及桩身强度较易控制，通过合理设计，较充分发挥桩体材料的潜力和天然地基的承载力，并利用粉煤灰代替细骨料，又起到低强度水泥的作用，使桩体具有明显的后期强度。 1）桩体作用：CFG桩具有一定粘结强度的混合料，像刚性桩一样，在荷载作用下 CFG桩的压缩性明显低于其桩周土。2）置换或挤密置换作用：当采用振动沉管工法，其振动和挤密作用使桩间土得到挤密，地基土得到置换，复合地基承载力的提高既有挤密又有置换，当采用长螺旋及循环钻进工法时，其承载力的提高只有置换作用。3）褥垫层作用：当垫层厚度为零时，桩对基础产生较大的应力集中，类似桩基础，需考虑桩对基础的受冲（剪切破坏，当褥垫层厚度达到一定程度后，基底反力即为天然地基的反力分布）。4）调整桩土竖向荷载分担比：当荷载一定时，褥垫层越薄，桩承担的荷载占总荷载的百分比约高。（3）振冲碎石桩法范围：一般适用于处理松散砂卵石、砂土、粉土、粉质粘土、 素填土和杂填土地基；同时也适用于不排水抗剪强度不少于20kPa的粘性土、粉土、 淤泥质土、 饱和黄土和素填土地基；振冲置换法加固各类砂土地基时，其振冲加固效果好。目的：1）提高地基承载力，对松散砂土地基，经振冲碎石处理后的复合地基承载力可提高 2-4倍，对饱和软土地基，当置换率达到35%-40%时，其复合地基承载力可提高1倍；2）减少地基变形量，经振冲碎石桩处理后粘性土地基变形可减少 20%-50%，松散砂土地基变形量可减少60%-75%；3）提高土体抗剪强度，增加土坡的抗滑稳定性。加固机理：主要处理以人工填土、粉质粘土、粉土为主的地基土，由于此类土含粘粒较多，颗粒间结合力强，渗透性低，碎石桩主要起置换作用，通过人工挖孔和振冲器借助自重，水平振动和高压水的作用，由向孔内填料并加振冲器侧向和竖向激振力作用下将卵石挤入孔内土体中和掺入孔底形成具有一定密实度和直径的碎石桩体，与原地基土构成复合地基，由于碎石桩的压缩模量大于地基土的变形模量，因此在建筑物的载荷作用下，桩体起应力集中，桩间土起褥垫层作用，此外，在施工中还考虑了桩身材料级配，制成的卵石桩是此类地基中一个很好的排水通道，它能起到排水砂井的功能，可以大大缩短孔隙水的水平渗透途径，加速地基土的排水固结，使建筑物的沉降稳定时间加快。技术可行性见下表：3-1 方案技术可行性表方案适用范围可行性振冲碎石桩一般适用于处理松散砂卵石、砂土、粉土、粉质粘土、 素填土和杂填土地基；同时也适用于不排水抗剪强度不少于20 kPa的粘性土、粉土、 淤泥质土、 饱和黄土和素填土地基；振冲置换法加固各类砂土地基时侯，其振冲加固效果较好。可行CFG桩适用于处理粘性土、粉土、砂土和正常固结的素填土等地基，就基础形式而言，适用于条形基础、独立基础、箱形基础和笩板基础。其特点是：该种地基具有承载力提高幅度大，降低地基土压缩性及地基变形小等特点。可行高压喷射注浆法适用于淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土。本设计地层岩性适合这种处理方法。可行3.2 设计相关技术的国内外技术现状本工程为唐山曹妃甸煤码头（二期）地基处理工程，设计拟选用CFG桩（1）高压喷射注浆法高压喷射注浆法是指用高压水泥浆通过钻杆由水平方向的喷嘴喷出，以此切割土体并与土土拌和形成水泥土加固体的地基处理方法。高压旋喷注浆法始创于日本，它是在化学注浆法的基础上，采用高压水射流切割技术而发展起来的。高压喷射注浆就是利用钻机钻孔，把带有喷嘴的注浆管插至土层的预定位置后，以高压设备使浆液成为20MP的高压射流，从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体。当能量，速度快呈脉动状的喷射动压超过土体结构时，土粒便从土体上剥落下来。部分细小的土料随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力，离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律地重新排列。浆液凝固后，便在土中形成一个固结体与桩间土一起构成复合地基，从而提高地基承载力，减少地基的变形，达到地基加固的目的。高压旋喷注浆法适用于处理淤泥、淤泥质粘土，粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土等地基。当土中含有较多的大粒径块石、坚硬粘性土、大量植物根茎或有过多的用机质时，应根据现场试验结果确定其使用程度，不失为众多地基处理方法中的一种好的地基处理方法。我国是继日本之后研究开发较早和应用范围较广的国家。1975年首先在铁道部进行单管法的试验和应用，1977年原冶金部建筑部研究总院在宝钢的工程中首次应用三重管法喷射注浆获得成功，1986年该院又开发成功高压喷射注浆的新工艺干喷法，并获得国家专利。至今，我国已有上百项工程应用了高压喷射注浆法。高压喷射注浆法所形成的固体形状与喷射流移动方向有关。一般分为旋转喷射（简称旋射）、定向喷射（简称定射）、和摆动喷射（简称摆喷）三种形式（如下图）。（2）CFG桩法：水泥粉煤灰碎石桩法又称CFG桩法，是指由水泥、粉煤灰、石屑或砂等混合料加水拌和形成的高粘结强度桩，并由桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基处理方法。水泥粉煤灰碎石桩法于1988年开始立项研究，1994年开始推广应用，目前已在23个省市，1000多项工程中使用。近年来逐渐开始在高层建筑中应用。它吸取了振冲碎石桩和水泥深层搅拌桩的优点。第一，施工工艺与普通振动沉管灌注桩一样工艺简单，与振冲碎石桩相比，无场地污染，振动影响也小。第二，所需材料仅需要少量水泥，便于就地取材，基础工程不会与上部结构争三材，这也是与水泥搅拌桩优越之处。第三，受力特性与水泥搅拌桩相似，它与一般碎石桩的差异见下表。表3-2 碎石桩与CFG桩的对比桩型对比值碎石桩CFG桩单桩承载力桩的承载力主要桩顶一下有限场地范围内桩周土的侧向约束，当桩长大于有效桩长时，增加桩长对承载力的提高作用不大，以置换率10%计，桩承担荷载占总荷载的15%-30%桩的承载力主要来自全桩长的摩阻力及桩端承载力，桩越长则承载力越高，以置换率10%计，桩承担荷载占总荷载的百分比为40%-75%复合地基承载力加固粘性土复合地基承载力的提高幅度小，一般为0.5-1倍承载力提高幅度有较大的可调性，可提高4倍或更高变形减少地基变形的幅度较小，总的变形量较大增加桩长可有效的减少变形，总的变形量小适用范围多层建筑物地基多层和高层建筑物地基水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其应用性。（3）振冲碎石桩碎石（砂）桩挤密法是指碎石桩和砂桩合称为粗颗粒土桩，是指用振动，冲击或水冲等方式在软弱的地基中成孔后，再将碎石或砂挤压入土孔中，形成大直径的碎石或砂所构成的密实桩体。振动水冲法(简称振冲法) 是1937年由德国凯勒公司设计制造出的具有现代振冲器雏形的机具，用来挤密砂石地基获得成功。利用一个能产生水平向振动的设备在高压水的帮助下使松砂地基振密或在软土地基中制造碎石桩，以提高地基强度、降低压缩性的一种地基加固方法。 最初用于松砂路基和房屋砂基的加密。在六十年代,西德和英国相继将这一方法用在软土地基中制造碎石桩, 使碎石桩群和原来的软土一起构成所谓复合地基,英国把这一方法称为碎石桩法。我国从1976 年初开始研究振冲法。1977年下半年由南京水利科学研究所、交通部水运规划设计院在南京船舶修造厂进行碎石桩法加固软基的试验研究。1978 年初, 在河北开滦煤矿钱家营矿区进行振冲法加密砂基的试验。以上两项加固工程都取得了良好的效果。我国应用振冲法开始于1977年，20多年来，我国在坝基，道路，桥梁，工业与民用建筑地基处理中，振冲法均得到广泛的应用。但因为振冲碎石桩有泥水污染环境，在城市和已有建筑物地段的应用受到限制，且有软化土的作用，于是20世纪80年代开始，各种不同的施工工艺相应而生，如锤击法，振挤法，干振法，沉管法，振动气冲法，袋装碎石法，强夯碎石桩置换法等。虽然这些方法的施工不同于振动水冲法，但是，都可以形成密实的碎石桩，所以碎石桩的内涵扩大了。从制桩工艺和桩体材料方面也进行了改进，如在碎石桩中添加适量的水泥和粉煤灰，称之为水泥粉煤灰碎石桩，即CFG。各种干法碎石施工技术蓬勃发展，与湿法碎石桩并存，是碎石桩技术发展的特色之一。多用于软土地基或路基加固。至今, 全国十五个省市约三十项工程已经或正在用这一方法加固地基。3 方案设计计算3.1 高压喷射注浆法4.1.1 高压喷射法基本参数的确定（1）设计参数1）桩端持力层的选择 以分布稳定、低压缩性、密实状态的第层作为桩端持力层。2） 桩径、桩长及桩身强度表4-1 旋喷桩的设计直径（m） 方法土质 单管法 二重管法 三重管法旋喷有效直径 （m） 粘性土0N50.5-0.80.8-1.21.2-1.8 6N100.4-0.70.7-1.11.0-1.6 11N20 0.3-0.60.6-0.90.7-1.2 砂性土0N100.6-1.01.0-1.41.5-2.011N200.5-0.90.9-1.31.2-1.821N300.4-0.80.8-1.20.9-1.5桩径取d=600mm；桩长取L=12m。3）褥垫层竖向承载旋喷桩复合地基宜在基础和桩顶之间设置褥垫层，褥垫层厚度可取200300mm，其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于30mm。对于本工程设计砂石垫层垫层300mm。4.1.2 设计计算 （1）单桩承载力根据建筑地基处理技术规范（JGJ 79-2002）,单桩竖向承载力特征值应通过现场载荷试验确定，初步设计时，可按式4-1和式4-2计算，取其中小值。按现场试验与室内试验，桩身水泥土无侧限抗压强度取。 （式4-1） （式4-2）式中：桩端天然地基土承载力特征值（）； 与旋喷桩桩桩身加固土配比相同的室内加固土试块，在标准养护条件下18d龄期的立方体无侧限抗压强度平均值；强度折减系数，取0.33；、桩的截面积、桩的周长； 第i层土的侧阻力特征值（）； 桩长范围内第i层土的厚度（）。故取。（2）复合地基承载力特征值计算根据上部结构荷载要求150，桩间土承载力折减系数，可取0-0.5，此处取=0.3：，故符合荷载要求。（3）桩间距与桩数采用正方形布桩,取=。，取，总根数为(168)根。（4）软弱下卧层验算 （式4-3）式中：假想实体基础底面经修正后的地基土承载力，；假想实体基础底面压力，；G假想实体基础自重，；复合地基承载力特征值；作用在假想实体基础侧壁上的平均容许摩阻力，；地基以上土的加权平均重度，。其中： 假想实体的自重：土层的加权平均重度：故假想实体基础底面压力：而实体基础下软弱下卧层承载力经过深宽修正后的特征值为：所以：，软弱下卧层强度满足。（5）沉降计算高压旋喷桩桩长范围内复合土层以及下卧层地基变形应现行国家标准建筑地基基础设计规范（GB500072002)的有关规定计算。即： （式4-4）式中：地基最终变形量（）；按分层综合法计算出的地基变形量（）； 沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定，也可查表求得。 基底附加压力（）； 基础底面至第i层和第i-1层土底面的距离； 基础底面计算点至第i层和第i-1层土底面范围内的平均附加应力系数；各层土的压缩模量（）。沉降计算经验系数按下表计算：表4-2 沉降计算经验系数 基底附加压力2.54.07.015.020.01.41.31.00.40.21.11.00.70.40.2地基变形计算深度Zn，应满足下式要求： （式4-5）式中：在计算深度范围内，第i层土的变形计算值； 在由计算深度向上取厚度为的土层计算变形值，按下表确定：表4-3 基底宽度b/m（m)0.30.60.81.01.21.5地基加固区的沉降计算亦按国家标准建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）中的规定进行计算，但是复合土层的压缩模量可按下式进行计算： （式4-6）式中：复合土层的压缩模量（）； 天然土层的压缩模量（）； 桩体的压缩模量（），取=130=286； 面积置换率。 也可按地区经验确定：取=57。表4-4 沉降计算表l/bz/b0501.00057000.350.151.000.30570.690.690.850.40.990.49571.141.831.650.80.960.74571.733.562.451.20.910.64571.505.063.251.60.860.56571.126.184.852.40.740.80571.317.496.053.00.690.58571.348.837.253.60.630.39570.919.748.454.20.580.33570.7710.5110.055.00.530.43570.8411.3512.056.00.470.34570.9812.3312.356.150.460.33570.8212.3214.057.00.420.243.210.6422.9716.058.00.380.203.28.8531.8218.459.20.350.363.215.9647.7820.0510.00.330.163.27.0954.8721.6510.80.310.09652.5657.4322.4511.20.300.02450.6358.0622.7511.350.290.02750.7158.77计算沉降计算深度范围内压缩模量的当量值，可按下式计算： （式4-7）式中：第i层土的平均附加应力系数沿该土层厚度的积分值，计算表达式为： 。 相应于改土层的天然压缩模量（）。 当地基计算变形=22.7，满足设计要求，即。15.68 。查表取0.28 ，总沉降量，满足沉降要求。3.2 CFG桩法4.2.1 CFG桩法基本参数的确定（1）设计参数1）桩径考虑到本场地地下水水位较高，因此，施工时宜考虑采用管内投料法，管内投料法适用于地下水位较高的软土地区，在浙江地区广泛应用。CFG桩桩径根据桩管大小而定，本次设计初选桩径为600mm。2）桩长根据建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）机械成孔管外投料时，桩长不宜超过8m，螺旋钻成孔及管内投料时可适当加长。因此，本工程桩长初步取10m。3）褥垫层设计当地基需要排水通道时，可在桩顶以上200300mm厚的砂石垫层，本工程地下水位较高，设置300mm厚砂石褥垫层。4）材料选择a.碎石。粒径2050mm，松散密度1.39t/m3,杂质含量小于5%。b.石屑。粒径2.510mm，松散密度1.47t/m3,杂质含量小于5%。c.粉煤灰。用级粉煤灰。d.水泥。用强度等级为32.5级普通硅酸盐水泥，新鲜无结块。e.混合料配合比。根据拟加固的场地的土质情况及加固后的要求达到的承载力而定。水泥、粉煤灰、碎石混合料的配比相当于强度为C1.2C7的低强度等级混凝土，密度大于2.0t/m3。掺加最佳石屑率（石屑量与碎石量之比）为1.011.47，F/C（粉煤灰与水泥重量之比）为1.021.65，混凝土抗压强度为8.81.42N/mm2。4.2.2 设计计算（1）单桩承载力设计根据建筑地基处理技术规范（JGJ 79-2002）,单桩竖向承载力特征值应通过现场载荷试验确定，初步设计时，可按式4-8和式4-9计算，取其中小值。按现场试验与室内试验，桩身水泥土无侧限抗压强度取=2.7。 （式4-8） （式4-9）式中：桩端天然地基土承载力特征值（）； 与旋喷桩桩桩身加固土配比相同的室内加固土试块，在标准养护条件下90d龄期的立方体无侧限抗压强度平均值；强度折减系数，取0.33；、桩的截面积、桩的周长； 第i层土的侧阻力特征值（）； 桩长范围内第i层土的厚度（）。故取。（2）复合地基承载力计算根据上部结构荷载要求 150，桩间土承载力折减系数，可取0.750.95，此处取=0.75：，故符合荷载要求。（3）桩间距与桩数采用正方形布桩,取=。，取，总根数为(108)根。（4）下卧层验算从以上设计可知，复合地基承载力满足要求，但由于地基土为深厚软土层，因此，需要验算下卧层承载力，根据建筑地基处理规范（JGJ792002）第13.2.7条，软弱下卧层验算应按建筑地基基础设计规范（GB500072002）验算下卧层承载力。当地基受力范围内有软弱下卧层时，应按下式计算： （式4-10）式中：相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处的附加压力值；软弱下卧层顶面处土的自重压力值；软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值。软弱下卧层顶面处的附加压力值可按下列公式简化计算： （式4-11）式中：条形基础底面的宽度（）；相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值（）；基础底面处土的自重压力值（）；基础底面下垫层的厚度（）；地基压力扩散线与垂直线的夹角，可按下表采用。表4-5 地基压力扩散角/0.250.50362351025102030注：1. 为上层土压缩模量，为下层土压缩模量；2. /0.50时值不变。基础底面处土的自重压力值：软弱下卧层顶面处的附加压力值： 软弱下卧层顶面处土的自重压力值：软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值由下式确定： （式4-12）其中：故，软弱下卧层满足要求。（5）沉降计算CFG桩处理后，地基变形应按现行的国家标准建筑地基基础设计规范（GB500072002）有关规定进行计算，计算时，褥垫层沉降可以忽略。基础底面处的附加应力：地基加固区的沉降计算亦按国家标准建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）中的规定进行计算，但是复合土层的压缩模量可按下式进行计算： （式4-13）式中：复合土层的压缩模量（）； 天然土层的压缩模量（）； 桩体的压缩模量（）； 面积置换率。 （式4-14）式中：地基最终变形量（）；按分层综合法计算出的地基变形量（）； 沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定，也可查表求得； 基底附加压力（）； 基础底面至第i层和第i-1层土底面的距离； 基础底面计算点至第i层和第i-1层土底面范围内的平均附加应力系数；各层土的压缩模量（）。表4-6 沉降计算表l/bz/b0501.00044.3000.350.151.000.3044.30.800.800.850.40.990.4944.31.302.101.650.80.960.7444.31.964.062.451.20.910.6444.31.695.753.251.60.860.5644.31.497.244.852.40.740.8044.32.279.516.053.00.690.5844.31.5411.057.253.60.630.3944.31.0312.088.354.20.580.3344.30.8712.9510.055.00.530.4344.31.1414.0912.056.00.470.3444.31.0215.1112.356.150.4670.10744.30.3215.4314.057.00.420.1366.108.2323.6616.058.00.380.206.104.3628.0218.459.20.350.363.214.9642.9820.0510.00.330.163.26.6549.6321.6510.80.310.09652.5552.1821.9511.00.3080.04951.3154.49计算沉降计算深度范围内压缩模量的当量值，可按下式计算： （式4-15）式中：第i层土的平均附加应力系数沿该土层厚度的积分值，计算表达式为： 。 相应于改土层的天然压缩模量（）。 当地基计算变形z=21.9m，说明满足设计要求，即。17.87。查表取0.28 ，总沉降量，满足沉降要求。4.3 振冲碎石桩法4.3.1 振冲碎石桩法的基本参数的确定（1）桩长当软弱土层厚度不大,则桩体可贯穿整个土层,直达相对硬层,此时桩体在荷载作用下主要起应力集中作用,从而使软土负担的压力相应减小。根据本场地的地质条件,确定加固深度至粉细砂层,且碎石桩端进入粉细砂1层0.8m ,即桩长为=14.5m。（2）桩径根据建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002），振冲桩的平均直径可按每根桩所用的填料量计算，一般为0.81.2米。本次设计初选桩径为0.8米。（3）桩间距根据建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002），振冲桩的间距应根据上部结构荷载大小和场地土层情况，并结合所采用的振冲器功率大小综合考虑。荷载大或对粘性土宜采用较小的间距，荷载小或对砂性土宜采用较大的间距。综合考虑本工程上部结构荷载大小和场地土层情况，因此，采用75的振冲器，其布桩间距可采用1.8米。（4）桩体材料的确定 根据建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002），状体材料可用含泥量不大于5%的碎石、卵石、矿渣或其他性能稳定的硬质材料，不宜使用分化易碎的石料。由于本次设计要求地基承载力不小于150，因此，根据振冲器的外径和功率，本次设计采用粒径为30100mm的碎石作为桩体材料。（5）桩顶褥垫层垫层设计 振冲桩施工完毕以后，应在桩顶和基础之间铺设一层300500mm的碎石垫层。垫层应分层铺设，用平板振动器振实。本次设计取垫层为300mm的碎石，用来协调桩顶应力与桩间土的应力，即桩土应力比。对于本工程设计砂石垫层垫层300mm。4.3.2 设计计算（1） 复合地基承载力根据建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002），振冲桩复合地基承载力特征值的计算公式计算：式中：振冲桩复合地基承载力特征值（）； 桩体承载力特征值（），宜通过单桩载荷试验确定； 处理后桩间土承载力特征值（），宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。面积置换率。桩体承载力特征值计算，采用Brauns单桩极限承载力法确定单桩极限承载力：Pmax=20.75Cu （式4-17） 式中：Pmax单桩极限承载力（）； Cu地基土不排水抗剪强度（）。查表得：Cu = 20.7522=456.5， 由公式 得：（2） 桩数与布桩（根），取7根，则总数为（84）根。（3）下卧层验算从以上设计可知，复合地基承载力满足要求，但由于地基土为深厚软土层，因此，需要验算下卧层承载力，根据建筑地基处理规范（JGJ792002）第13.2.7条，软弱下卧层验算应按建筑地基基础设计规范（GB500072002）验算下卧层承载力。当地基受力范围内有软弱下卧层时，应按下式计算： （式4-18）式中：相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处的附加压力值；软弱下卧层顶面处土的自重压力值；软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值。软弱下卧层顶面处的附加压力值可按下列公式简化计算： （式4-19）式中：条形基础底面的宽度（）；相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值（）；基础底面处土的自重压力值（）；基础底面下垫层的厚度（）；地基压力扩散线与垂直线的夹角，可按下表采用。表4-7 地基压力扩散角/0.250.50362351025102030注：1. 为上层土压缩模量，为下层土压缩模量；2. /0.50时值不变。振冲碎石桩复合土层的压缩模量宜通过桩身及桩间土压缩试验确定，初步设计时可按下式估算： （式4-20 ）式中：复合土层的压缩模量（）；桩土应力比，可取34，长桩取大值，本工程桩长8m，因此，可取=4；天然土的压缩模量（）。，取插=23。基础底面处土的自重压力值：软弱下卧层顶面处的附加压力值： 软弱下卧层顶面处土的自重压力值：软弱下卧层顶面处经深