地基處理課程設(shè)計(jì)-secret

1、一、工程概況和工程地質(zhì)情況為了滿足國內(nèi)外航空運(yùn)輸發(fā)展的需要，深圳機(jī)場決定擴(kuò)建停機(jī)坪。擬建場地位于珠江口東岸的濱海地區(qū)，占地面積約為290000，由于該場地地下普遍分布有厚度為4-5米，含水量該打80%的淤泥層，其上堆積了2.5米厚的粘性土夾大塊石的人工雜填土層，不能滿足停機(jī)坪道面結(jié)構(gòu)對地基的要求，需進(jìn)行加固處理。工程地質(zhì)情況1.人工填土層： 該層是機(jī)場一期建設(shè)的廢棄物，主要是粘性土夾石和風(fēng)化土夾大塊石以及建筑垃圾等。厚度在1.63.4m之間，平均厚度為2.5m。初勘中淺鉆的遇石概率為50%，最大塊徑超過2m。該層的物理力學(xué)指標(biāo)：含水量：20%35%，孔隙比：0.551.13，塑性指數(shù)：10.1

2、24.4，天然容重：1.791.94t/m3允許承載力:7090kPa2.淤泥層：該層遍布于人工填土層中，呈灰黑色，流塑狀，欠固結(jié)，有機(jī)質(zhì)含量在3%左右，屬高含水量，高壓縮性，低滲透性和低強(qiáng)度的軟土，厚度45m。其主要力學(xué)指標(biāo)為：含水量：81.6%，靈敏度：4.9，孔隙比：2.24，十字板剪強(qiáng)度強(qiáng)度：4.0Mpa，天然容重：1.52t/m3滲透系數(shù)：210-8cm/s，塑性指數(shù)：28.2，壓縮系數(shù)：2.1Mpa-1，允許承載力：30kPa3.雜色粘性土層：與淤泥底層接觸，允許承載力為140kPa,是復(fù)合地基的樁端持力層。二、停機(jī)坪對軟基處理的要求1.處理后道面下地基允許承載力達(dá)到140kPa；

3、處理后道肩下地基允許承載力達(dá)到100kPa2.處理后剩余沉降量小于5mm；3.處理后道面下地基回彈模量達(dá)到80Mpa，容重不小于2.1t/m3 。三、地基處理方案的確定在方案討論過程中，有關(guān)專家根據(jù)深圳地區(qū)的地質(zhì)情況以及有關(guān)工程的經(jīng)驗(yàn)，提出了以下幾個方案：1.堆載預(yù)壓排水固結(jié)法此方案的優(yōu)點(diǎn)是造價低，適合大面積軟基處理；但缺點(diǎn)是工期長，且場地地表填土中夾有大量塊石，使得插塑板施工十分困難。2.深層攪拌法此方案的優(yōu)點(diǎn)是施工速度快，質(zhì)量已得到保證，加過效果明顯；但是由于填土層中含有大量的塊石，攪拌法無法連續(xù)施工。3. 強(qiáng)夯塊石墩及塊石墊層復(fù)合地基法此法是采用巨大夯擊能量將塊石夯穿淤泥層并使其沉底形成

4、墩體以加固淤泥層，再在墩頂鋪設(shè)塊石墊層行成復(fù)合地基。其優(yōu)點(diǎn)：（1）施工速度快，造價低。（2）不受填土層中塊石的限制，全場地都適用（3）因地制宜，就地取材，其所有材料塊石，都可以在機(jī)場附近的山上開采。根據(jù)深圳機(jī)場的具體地質(zhì)情況并結(jié)合技術(shù)，經(jīng)濟(jì)，工期等各方面因素，對上面幾個方案進(jìn)行認(rèn)證的比較，最終確定以強(qiáng)夯塊石墩及塊石墊層復(fù)合地基法來加固機(jī)場擴(kuò)建停機(jī)坪軟基的方法。四、現(xiàn)場試驗(yàn) 為了確定設(shè)計(jì)參數(shù)和施工工藝以及施工質(zhì)量檢驗(yàn)方法，在擬建場地內(nèi)選擇了一塊6000m2的地方作為試驗(yàn)區(qū)，進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)共經(jīng)歷了35天，完成83各快石墩，進(jìn)行了夯擊擊數(shù)、夯擊能量、夯點(diǎn)間距和地面隆起等多項(xiàng)試驗(yàn)，并實(shí)地開挖塊石墩墩徑

5、進(jìn)行測量以及對石料填入量進(jìn)行估算。五、設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)參數(shù)（1）塊石墩直徑：墩徑為1.4m，截面積為1.54m2，墩長為7m，體積約為10.8m3。（2）塊石墩間距：墩點(diǎn)按正方形布置，道面下間距為3.0m，道肩下間距為4.0m，共設(shè)置27580個墩。（3）平整場地后，鋪滿1.5m厚的級配塊石作為成墩的材料，可以給每個塊石提供1.59=13.5m2的塊石。（4）承載力取值：根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)，單墩承載力取600kN；墩間土在打設(shè)塊石墩后受到擠密和脫水作用，其允許承載力得到提高，道面下取90kPa，道肩下由于墩距較大擠密效果較差，取70 kPa（5）復(fù)合地基承載力驗(yàn)算：道面下fsp.k=141.3 kPa1

6、40 kPa道肩下fsp.k=100.8 kPa100 kPa（6）塊石墊層：塊石墩施工完后，在鋪設(shè)塊石墊層，厚度為0.5m。（7）塊石級配：強(qiáng)夯塊石墩和塊石墊層所選用的石料的大粒徑不得超過600mm，且符合如下級配：300mmD600mm的塊石含量大于50%，D50mm的塊石含量小于15%，含泥量小于5%。（8）為了使上部荷載均勻的擴(kuò)散到下部復(fù)合地基，并調(diào)整不均勻沉降在塊石墊層頂部在鋪設(shè)一層厚度為0.6m的風(fēng)化石渣墊層。石渣最大粒徑不得超過150mm，大于50mm的顆粒含量不得小于40%，小于20mm的顆粒含量不得大于35%，粘粒含量不超過5%。2.施工參數(shù)（1）施工設(shè)備：強(qiáng)夯塊石墩采用起重

7、量為50t的履帶吊車作為夯擊機(jī)械，其最大起吊高度為20m夯錘選用直徑為1.0m，高為2.5m的鋼錘，錘重15t，最大單擊夯擊能為300tm；在夯擊過程中，用反鏟挖機(jī)填補(bǔ)石料。（2）單擊夯擊結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：a.累積夯擊沉降量大于12.5m，且夯擊能為200tm的前提下，最后兩擊的沉降量小于50cm；b.累積夯擊沉降量大于16.0m，且夯擊擊數(shù)不小于21擊（最后3擊的夯擊能量為300tm）；c.累積夯擊沉降量大于17.5m并夯至石料用完。以上三條標(biāo)準(zhǔn)只要滿足一條即可認(rèn)為結(jié)束。（3）塊石墊層用直徑2.0m的夯錘以100tm的夯擊能量，2.0m的間距滿夯2遍，再次整平最后用40t的振動碾壓機(jī)碾壓8遍。（4）

8、風(fēng)化石渣墊層分兩層鋪填，分別用40t振動壓路機(jī)反復(fù)碾壓，壓實(shí)后其干容重不小于2.1t/m3，表面下地基回彈模量達(dá)到80Mpa。六、施工要點(diǎn)（1）施工程序a.挖土清基并平整場地；b.回填1.5m的塊石；c.平整場地，鋪設(shè)0.5m厚的塊石墊層；d.滿夯及碾壓塊石墊層；e.鋪設(shè)及碾壓0.6m厚的風(fēng)化石渣層。（2）補(bǔ)料當(dāng)夯坑深度約為錘高時，應(yīng)暫停夯擊，待補(bǔ)料后繼續(xù)夯實(shí)。補(bǔ)料應(yīng)取墩位附近已鋪填好的塊石，不得從未夯的部位取料，填料時遇到塊石應(yīng)天在夯坑正中間，周圍鋪以較小的塊石使其級配良好，夯坑正中間填料應(yīng)盡量密實(shí)，避免架空現(xiàn)象，嚴(yán)禁將泥填入夯坑。（3）夯擊順序強(qiáng)夯塊石墩時軟土中會產(chǎn)生很大的靜水壓力，造成軟

9、土的隆起和擠出，跳夯較連夯更有利于空隙水壓力的消散。試驗(yàn)結(jié)果表明，跳夯較連夯的地面隆起小，因此施工采用跳夯。（4）定點(diǎn)復(fù)位定點(diǎn)復(fù)位是保證每次夯擊均在同一點(diǎn)的關(guān)鍵，因此要力求準(zhǔn)確。放線布置樁位時須有可靠的墩位標(biāo)志，每次填料后，必須利用夯擊能量有效地用于墩體夯沉著底，須保證每次夯擊中心與準(zhǔn)確墩位的偏差不大于10cm。（5）夯沉量測算每次補(bǔ)料前進(jìn)行夯沉量測算，如發(fā)現(xiàn)夯沉量較小時應(yīng)每夯擊一次，測量一次，以決定是否繼續(xù)夯實(shí)。測量須用水準(zhǔn)儀，塔尺，不得以目測代替。七、質(zhì)量檢驗(yàn)（1）干容重和回彈模量本工程中干容重試驗(yàn)共完成了59組，其值在2.1032.289t/m3之間，合格率為100%；回彈模量共完成了8

10、1個，其值在2.1032.289t/m3之間，合格率為100%。（2）塊石墩墩長的檢測a.斜鉆由于潛孔鉆機(jī)和工程地質(zhì)鉆機(jī)難以在塊石墩上成孔，不能直觀的檢驗(yàn)頓長，故改為斜孔鉆入的方法，即將鉆機(jī)的鉆桿與鉛直方向成角，從墩間土鉆入到墩底，再根據(jù)鉆桿中心到墩心的距離，和鉆桿入土長度即可計(jì)算得出墩長。b.地質(zhì)雷達(dá)為適應(yīng)大面積施工需要，力求快速準(zhǔn)確的檢驗(yàn)出塊石墩著底情況，選用加拿大生產(chǎn)的pulseEKKOIV型地質(zhì)雷達(dá)。為了提高其探測的豎向分辨率，采用發(fā)射電磁波為100MHz的天線，512ns時窗；為了消除機(jī)場雷達(dá)對測量的干擾，每個測點(diǎn)用128次測量結(jié)果疊加作為該點(diǎn)的實(shí)測值。發(fā)射與接收天線的距離為0.6m

11、。地質(zhì)雷達(dá)的工作原理是發(fā)射天線發(fā)出的電磁波傳入地層，由于不同物質(zhì)的介電常數(shù)的不同，接收天線接收到的電磁波的強(qiáng)弱及相位不盡相同，以此判斷地質(zhì)情況。完好的塊石墩著落在淤泥下面的粘土層上，而墩長不夠的墩底部是淤泥，電磁波在塊石墩和粘土（或淤泥）界面上形成一寬形的強(qiáng)反射波。由于塊石的介電常數(shù)比粘土（或淤泥）的要小，反射波相位反轉(zhuǎn)，強(qiáng)反射波的底界應(yīng)為塊石墩墩底，以此判斷塊石墩的長度。塊石墩墩心處的反射波形寬且強(qiáng)度大，說明墩心出的密實(shí)度大；隨著距墩心距離增大，反射波的強(qiáng)度逐漸減弱，墩間土反射波強(qiáng)度極弱。有地質(zhì)雷達(dá)共檢查了5578個墩，抽查率為20%；其中5498個墩達(dá)到設(shè)計(jì)要求，合格率為98.6%。不合格

12、的墩加夯直至合格。c.斜鉆與地質(zhì)雷達(dá)的比較在強(qiáng)夯塊石墩的質(zhì)量檢驗(yàn)中，有42個墩的墩長檢測是同時用斜鉆和地質(zhì)雷達(dá)共同進(jìn)行的，二者比較，在同一墩中地質(zhì)雷達(dá)探測的墩長要比斜鉆探測的墩長大2050cm，但考慮到斜鉆未探測到塊石墩的真是長度，他僅探明塊石墩是否著落在持力層上，即達(dá)到檢驗(yàn)墩長是否到達(dá)設(shè)計(jì)要求的目的。塊石的真長應(yīng)大于或等于斜鉆探測的墩長。因此，可以認(rèn)為二者結(jié)果相符，即證明用地質(zhì)雷達(dá)檢測強(qiáng)夯塊石墩的著底情況是可行的。（3）復(fù)合地基承載力檢驗(yàn)本工程為照顧大面積檢測的需要，又要保檢測質(zhì)量，地基承載力利用了動、靜兩種方法進(jìn)行檢測。八、復(fù)合地基沉降分析及觀測（1）沉降分析a.分析方法沉降計(jì)算以公路橋涵

13、地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 02485）中所使用的分層總和法計(jì)算，基本公式如下：s= mshi式中 S 地基總沉降量（cm）； 第i層土頂面與底面附加應(yīng)力的平均值（MPa）； h 第i層土的厚度（cm）；E 第i層土的壓縮模量（MPa）； n 地基壓縮范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)； m 沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可按規(guī)范取用。 b.復(fù)合地基變形模量由現(xiàn)場單墩和單墩復(fù)合地基的試驗(yàn)結(jié)果推求，得到變形模量為6.7818.0MPa，加權(quán)平均值為11.0MPa，底值為6.78 MPa。 c.施工荷載分析從平整場地到回填50cm厚度塊石墊層，這一系列的施工工程屬于卸載、再加載過程，并不在淤泥下臥里層產(chǎn)生附加應(yīng)力。淤泥本身由于受到嚴(yán)重?cái)_動、產(chǎn)生超靜孔隙水壓力，產(chǎn)生一定得沉降。而風(fēng)化石渣層將會產(chǎn)生一個數(shù)量為1.26t/m2的均勻荷載；結(jié)構(gòu)底基層將引起一個0.88t/m2的均布荷載；道面混凝土將產(chǎn)生一個1.032t/m2的均勻荷載。計(jì)算得到的最終沉降量在3.834.63cm之間。（2） 沉降觀測本工程共設(shè)置沉降觀測標(biāo)21個（其中永久性沉降標(biāo)9個），觀測儀器用N2水準(zhǔn)儀，達(dá)到二等水準(zhǔn)的觀察水平。從觀測結(jié)果看