地基處理技術課程設計

HuazhongUniversityofScienceandTechnology

地基處理技術課程設計

班級：土木工程1202班

姓名：

學號：U2022154

指導教師：章榮軍

2022年7月8日

I

一、設計資料

工程概況

某六層住宅樓，建筑占地約800m2，建筑面積約5000m2。

根底形式與荷載條件

擬承受筏板根底〔根底底面為25m*32m〕，根底底面壓力180kPa，根底埋深3.2m。

工程地質(zhì)條件

該場地地形較為平坦，平均地面標高在3.90m，地下水埋深在地面下0.52m，平均水位標高3.38m。各土層的物理力學性質(zhì)見表9。

層 土層名 層厚

含水 重度 比重 孔隙 塑性 液性 直剪固結(jié)快剪

壓縮性指標

地基

序 稱

量

比

指數(shù) 指數(shù)

c

a

12

〔kPa〕

〕

E

s12

〔/MPa〕

土承

載力

〔

〔/MPa〕

特征

值

90

70

100

60

75

170

180

表9 各層土的物理力學性質(zhì)指標

①

素填土

0.50～

1.70

①

浜填土

0.70～

②

褐黃色

1.30

1.90～

33.3

18.9

2.73

0.93

15.4

0.77

11.1

15.7

0.47

4.40

粉質(zhì)粘

2.90

土

③

淤泥質(zhì)

1.90～

43.7

17.8

2.73

1.20

15.8

1.35

8.1

13.8

0.78

3.36

粉質(zhì)粘

2.40

土

③

砂質(zhì)粉

0.50～

31.8

18.6

2.70

0.89

4.0

25.0

0.22

8.25

土

1.10

④

淤泥質(zhì)

9.30～

51.8

17.1

2.74

1.44

19.8

1.36

8.6

7.2

1.22

2.04

粘土

10.8

⑤

粉質(zhì)粘

1.4～

40.6

18.0

2.74

1.14

17.0

1.02

10.0

12.4

0.71

3.09

土

3.30

⑥

暗綠色

2.30

23.5

20.0

2.72

0.68

15.6

0.32

30.8

11.6

0.27

6.33

粉質(zhì)粘

土

⑥

草黃色

未穿

25.3

19.7

2.73

0.74

17.0

0.38

39.0

9.9

0.23

7.60

粉質(zhì)粘

土

2

二、復合地基設計

復合處理地基方案的選擇

由各土層力學參數(shù)可知，筏板根底下主要為不良土層，且厚度比較大，承載力較低。假設承受換土墊層法，則對此類根底剛度較大，對不均勻沉降較為敏感、軟土層較深的建筑處理效果不抱負。假設承受排水固結(jié)法，因工程消耗的時間過長，短期內(nèi)固結(jié)效果不抱負，因而不承受。承受CFG樁復合地基處理可以提高地基土的承載力作用，同時樁身與地基土構(gòu)成復合地基變形量小，樁身與褥墊層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，在此選擇CFG樁復合地基處理方法。

土層分布圖形如以以下圖：

3

設計計算

樁長

設CFG樁落于暗綠色粉質(zhì)粘土這一層，按樁端進入下臥好土層1～2倍樁徑的原則確定，即進入下臥層1m計算，所以樁長可取16.2m。

樁徑

樁徑0.3～0.8m，取500mm。

樁間距

樁間距s=〔3-5〕d,取s=2.0m。

褥墊層厚度及材料

褥墊層取0.2m，材料可用中砂與碎石。

布樁形式

布樁形式可以正方形布樁形式。

布樁總數(shù)nA

A

e

32253.142.262

4

199.5根，取208根。樁平面布置圖如以以下圖所示

4

單樁承載力計算

查標準《建筑地基根底設計標準》可得各土層的樁周側(cè)阻力如下表

土層序號

土層名稱

土層厚度〔m〕

樁周土側(cè)阻力特征值

〔kpa〕

①

素填土

1.4

-

①

浜填土

1.0

-

②

褐黃色粉質(zhì)粘土

2.0

18

③

淤泥質(zhì)粘土

9.5

10

③

粉質(zhì)粉土

2.0

20

④

淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土

2.0

12

⑤

砂質(zhì)粘土

1.0

22

⑥

暗綠色粉質(zhì)粘土

2.3

25

且第六層粉質(zhì)粘土的樁端端阻力特征值可取500kpa。所以，單樁豎向承載力特征值：

R u

a p

n

i1

ql

sii

qA

p p

3.140.50.7189.5102202122225

5000.52

4

3.14441.3kpa

由《建筑地基處理技術標準》〔JGJ79-2022〕得

R

3 a

A

p

3 441.3 6.7MPa

0.19625

R

樁身混凝土抗壓強度f 20Mpa3 a，樁身混凝土強度滿足標準要求。

cu A

p

面積置換率的計算

由《建筑地基處理技術標準》得

md2

d2

e

5

d 1.13l1.1322.26m

e

則

md2

0.52

0.04895

復合地基承載力計算

d2 2.262

e

由《建筑地基處理技術標準》〔JGJ79-2022〕得復合地基承載力特征值：

f

spk

m a

R

A

p

1mf

sk

其中f 170kpa，取0.8；

sk

f mRa1mf

0.04895 441.3 0.80.951170239.4kpa。

spk A sk

p

0.19625

CFG樁處理后的地基,一般寬度不作修正,根底深度的地基承載力修正系數(shù)

ηd取1.0。

則合地基承載力特征值為：

f f d0.5

a spk 0

其中

0.521881.880.88.9

9.85KN/m3

0 3.2

則

f f d0.5239.49.853.2-0.5266.0kpa

a spk 0

根底底面的壓力p

k

180kpaf

a

，故滿足要求。

脆弱下臥層強度驗算

根底底面的壓力：

根底地面土的自重應力：

p 180kpa，

k

p 0.52181.8880.88.931.52kpa，

cz

6

所以附加壓力：

p p p 18031.52148.48kpa

0 k cz

復合土層底面處的附加壓力：

p

blp

p

k c

3225145.48

52.00kpa

z b2ztan

l2ztan

〔2532.8tan30〕〔3232.8tan30〕

其中查表得

土的自重壓力：

30

p 0.52181.8888.9227.818.69.57.128110159.85kpa

cz

修正后的地基承載力：

f f d0.51708.0319.9-0.5325.78kpa

a ak 0

其中

159.85

0 19.9

故

8.03KN/m3

p p

z cz

52.00159.85211.85kpa325.78kpa

即滿足承載力要求。

復合地基的變形計算

按《建筑地基根底設計標準》〔GB50007-2022〕：

由于b=25m，可取z1.0m

則沉降計算深度為：

Z 252.50.4In2530.3m。

n

復合土層的分層與自然地基一樣,各復合土層修正后的壓縮模量等于該層自然地基壓縮模量的倍，即：

E

spi

E

si

按《建筑地基處理技術標準》〔JGJ79-2022〕，有：

f

spk

f

ak

239.4

170

1.408

7

復合地基的變形沉降s包括復合土層的壓縮變形量s和樁端以下未處理土

1

層的壓縮變形量s即：

2

ss s

1 2

〔1〕s的計算

1

根底底面附加壓力

p p p 18031.52148.48kpa，

0 k cz

由于加固區(qū)深度為16.4m

z/b16.4/250.6560.5，

復合土層的壓縮模量：

E mE 1mE 80000.048950.9513.0394.45Mpa

sp p s

其中，查標準取

E 8000kPa E

p s

故

3.0kPa

E

sp

E

S

故前面取集中角30符合

394.45

6.33

62.310,

則復合土層的壓縮變形量s為：

1

p

s 0

pl 148.4852.0016.4

z 4.17mm

1 2E

sp

〔2〕s的計算

2

2394.45

樁端以下未處理土層的壓縮變形量s可用分層總和法計算

2

處理深度為

30.316.413.9m。

以以下圖即運用分層總和法計算總沉降量，計算見下頁表：

8

(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

E

Z〔m〕

zb

s

”

1b

z

zz

ii i1i1

si

i

s”

i

E n

S

A/n

i

A/E

i si

1 1

p0

12.688

7.45MPa

p1.29872.69893.94644.744

0 6.33 7.6 7.6 7.6

查表〔當p 0.75f 〕得：

0 ak

由上表計算得：

0.65

s

s s”67.170.6543.66m。

2 s

綜上所述，總沉降量：

sss

1 2

4.1743.6647.83mm。

查《建筑地基根底設計標準(GB50007-2022)》可知：

47.83mm＜200mm

故滿足沉降要求。

三、施工技術要求及質(zhì)量檢測

施工工藝

應依據(jù)現(xiàn)場條件選用以下施工工藝：

1、長螺旋鉆孔灌注成樁，適用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密實以上的砂土。

9

2、長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁，適用于粘性土、粉土、砂土，以及對噪聲或泥漿污染要求嚴格的場地。

3、振動沉管灌注成樁，適用于粉土、粘性土及素填土地基。

材料要求

1、混凝土、混凝土外加劑和摻和料：緩凝劑、粉煤灰，均應符合相應標準要求，其摻量應依據(jù)施工要求通過試驗室確定。

2、嚴格依據(jù)協(xié)作比配制混合料。

3、長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁施工的坍落度宜為160~200mm，振動沉管灌注樁成樁施工的坍落度宜為30~50mm，振動沉管灌注成樁后樁頂浮漿厚度不宜超過200mm。

4、長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁施工在鉆至設計深度后，應準確把握提拔鉆桿時間，混合料泵送量應與拔管速度相協(xié)作，遇到飽和砂土或飽和粉土層，不得停泵待料；沉管灌注成樁施工拔管速度應按勻速把握，拔管速度應把握在1.2～1.5m/min左右，如遇淤泥或淤泥質(zhì)土，拔管速度應適當放慢。

褥墊層

1、復合地基施工、檢測合格后，方可進展褥墊層施工；

2、褥墊層材料：5～32mm碎石或級配砂石，均應符合相應標準要求；

3、褥墊層鋪設宜承受靜力壓實法，當根底底面下樁間土的含水量較小時，也可承受動力夯實法，夯實后的厚度與虛鋪厚度之比小于0.90。

留意事項

冬期施工時混合料入孔溫度不得低于5℃，對樁頭和樁間土應實行保溫措施。

CFG樁成樁要求

1、樁體連續(xù)密實，不得有斷樁、縮頸、夾砂等缺陷。

2、允許偏差：(1)樁長：≤100mm

(2)鉆孔垂直度：≤1.0％

(3)樁徑：20mm

(4)樁位：滿堂布樁:≤0.4d;條形根底:≤0.25d

10

其它應滿足《建筑地基處理技術標準》〔JGJ79-2022J220－2022〕。

施工質(zhì)量檢驗

CFG樁地基竣工驗收時，承載力檢驗應承受復合地基載荷試驗。

C