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1、地基处理与加固课程设计,要求： 1、明确地基处理的作用与目的。 2、了解地基处理的基本方法和各种方法的作用功效。 3、了解地基处理与建筑物特征的关系及地基处理的重要性。 4、以实际地基条件和建筑物特征作一次地基处理措施的选择、设计与施工工艺说明，巩固所学的课程内容。,题目（一） 一栋八层砖混结构住宅,承重墙下为条形基础,宽1.2m,埋深为1.0m,上部建筑物作用于基础的荷载为120kN/m,基础的平均密度为2.0t/m3。 地层岩性自地表向下 第一层为粉质粘土,厚1.0m,密度为1.75 t/m3; 第二层为淤泥质粘土,层后为15.0m,密度1.78 t/m3,含水量w为65%; 第三层为密实
2、砂砾石层,地下水距地表为1.0m, 根据工程地质条件作地基处理方案设计(进行方案比较后, 选择适宜处理方案)。,设计方案的分析与比较,1.换土垫层 当建筑物基础下的持力层较软弱,不能满足上部荷载对地基的要求时,常用换土垫层法来处理软弱地基,这时先将基础下一定深度范围内的土层挖出,然后回填强度较大的砂碎石素土等,并夯击密实。实践证明,换土垫层方法可以有效地处理荷载不大的建筑物地基问题。,在这里,采用砂垫层为宜,它的作用主要表现在以下几个方面: (1)提高浅基础下地基的承载力: 一般来说,地基中的剪切破坏是从基础底面开始的,并随着应力的增大逐渐向纵部发展。因此,以强度较大的砂代替可能产生剪切破坏的
3、软土,就可以避免地基的破坏。 (2)减少沉降量: 一般情况下,基础下浅层地基的沉降量在总沉降量中所占的比例是比较大的。同时由侧向变形引起的沉降,在理论上也是浅层部分所占的比例较大,以密实的砂土代替上部软土层,那么就可以减少这部分的沉降量。由于砂垫层对应力的扩散作用,作用在下卧土层上的压力较小,这样会相应地减少下卧层的沉降量。,(3)加速软土层的排水固结: 建筑物的不透水基础直接与软土接触时,在荷载的作用下,软土地基中的水被迫绕基础两侧排出,因而使基低下的软土不容易固结,形成较大的空隙水压力,还可能导致由于基础强度降低而产生的塑性沉降量破坏的危险。砂垫层提供了基底下的排水面,不但可以使基础下面的
4、孔隙水压力迅速消散,避免基础土的塑性破坏,还可以加速砂垫层下软土层的固结以及其强度的提高.但是固结的效果只限于表层,对于深部的影响就不那么显著了。,2.桩基设计,1.确定在的类型和几何尺寸 如果采用第二层淤泥质粘土为持力层,可以试用短桩处理;因为持力层为软弱土体,故采用摩擦桩,桩长2m左右。 2. 单桩承载力确定 按静荷载上试验 slogt 曲线确定单桩容许承载力 3.桩数确定及布置 4.承台设计 采用现浇板式承台,其厚度为300mm,承台混凝土为150号,共计5个承台,每个承台为5根短桩(其中中间一个承台考虑应力集中,短桩布置为6根) 。从安全性方面考虑,采用第三层最好,因为该层为密实砂砾石
5、层,承载力好。,2.砂桩挤密法,利用机械振动或冲击荷载在软弱土体中成孔,再将砂桩挤入土中形成较大直径挤密砂桩,以提高地基强度的处理方法.对淤泥土可达到200Kpa。 1. 加固原理 (1) 置换作用；桩周围的软土被较大体积的砂体置换,即软土的强度被桩体的强度所置换,形成复合地基。 (2) 排水作用；砂土的透水性远远优于软土,砂桩相当于排水井的作用.即通过砂桩可以降低整个软土中的含水量,土体失去水固结。 (3) 挤密作用；砂桩的沉桩或或少对软土有一定的挤密作用,且砂桩周边大部分砂体都有挤入土中现象。,砂垫层的设计方案:,1.砂垫层厚度 2.砂垫层宽度,题目（二） 某高层住宅楼，设计地上2628层
6、，地下2层，设计要求地基承载力特征值(不做深度修正)为465kPa，建筑物的绝对沉降量小于等于60mm，差异沉降量符合国家现行规范要求。基础底面以下各土层的物理力学指标见下表。,基础底面以下各土层的物理力学指标见下表,某高层住宅楼，设计地上2628层，地下2层，设计要求地基承载力特征值(不做深度修正)为465kPa，建筑物的绝对沉降量小于等于60mm，差异沉降量符合国家现行规范要求。基础底面以下各土层的物理力学指标见下表。,孔隙比,液性指数,压缩模量,地基承载力特征值,地基处理方案采用CFG桩复合地基，CFG桩桩径400mm，桩长16.5m，正方形布桩，桩距1.55m，设计桩身强度等级C20。
7、 此外，该工程在基坑开挖结束，验槽时发现,地基土表面有一层软弱土夹层。补勘得到其相应物理力学指标为： 粉质粘土层，孔隙比0.85，液性指数0.78，压缩模量 5.5MPa，侧阻力特征值18kPa,地基承载力特征值110kPa，土层厚度1.1m。根据工程地质条件作重做地基处理方案设计。,由于有软弱夹层存在，如果不采用辅助处理措施，则CFG桩设计时，桩间土的承载力特征值只能取110kPa，明显造成浪费。因此应先进行一定的辅助处理，使软弱夹层的承载力特征值达到或接近土的180kPa，再作CFG桩复合地基设计。 辅助地基处理措施选用人工成孔的夯实水泥土桩复合地基，桩径350mm，为便于布桩，桩距采用C
8、FG桩的设计桩距1.55m，使每相邻CFG桩桩间土中布置一根夯实水泥土桩。也就是说，每水泥土桩要补足1.55m1.55m面积内软弱夹层土的承载力. 夯实水泥土桩需要单桩承载力特征值Ra等于：,1.CFG桩设计,基底下第一层细中砂层的桩端端阻力特征值可取700kPa，设水泥土桩进入细中砂层长度为 ，则有：,确定桩长L,解得水泥土桩桩长 1.97m，取为2.0m，则水泥土桩总桩长为L=1.1+1.3+2=4.4m。 经过辅助地基处理措施对软弱夹层进行加固，浅层夯实水泥土桩复合地基的承载力特征值达到层土的180kPa，则CFG桩复合地基设计时，桩间土的承载力特征值按180kPa计算。,CFG桩单桩承
9、载力特征值为：,2CFG桩复合地基验算,CFG桩混合料材料强度（C20)等级验算：,1.CFG桩置换率：,2.CFG桩复合地基估算承载力特征值为:,题目（三） 某拟建建筑物总高25层。出地面高度76.6m，大厦主楼结构为钢筋混凝土筒中筒，采用箱型基础。箱底25m40m，箱底埋深7.5m。本工程场地地形较为平坦，地下水位较浅，约-1.5m。上部结构设计荷载约为260000kN，根据地区规范要求，本场地允许变形量不应大于100mm。该工程要解决的主要工程问题是地基承载力和变形不满足要求，而需要进行的地基处理。 根据工程地质条件作地基处理方案设计(进行方案比较后, 选择适宜处理方案),土层分布及其主
10、要物理力学性质指标,25层建筑物地基压力为250kPa，而作为基础持力层的的第3a层的砂质粉土，其天然地基土容许承载力仅为100 kPa，且要求场地的变形量不大于100mm。因此，必须对地基土进行处理。 若采用桩基，需达到的土层必须持力层承载力较高的土层上，桩长则达到20多米，费用较昂贵。而需加固的土层范围内广泛存在砂质粉土和砂质粉砂，基地的平均压力达到350kPa，持力层的承载力需要提高3倍多，采用砂石桩显然不能满足承载力要求，因此可以考虑选择采用CFG桩复合地基，强夯法，灌浆法方案进行地基处理。采用强夯法虽然也可以满足承载力和沉降的要求，且经济效果好，但是施工振动噪音大，对邻近建筑物的影响
11、比较大，且强夯法适用于大面积处理地基。,设计思路,25层建筑物地基压力为250kPa，而作为基础持力层的的第3a层的砂质粉土，其天然地基土容许承载力仅为100 kPa，且要求场地的变形量不大于100mm。因此，必须对地基土进行处理。 若采用桩基，需达到的土层必须持力层承载力较高的土层上，桩长则达到20多米，费用较昂贵。而需加固的土层范围内广泛存在砂质粉土和砂质粉砂，基地的平均压力达到350kPa，持力层的承载力需要提高3倍多，采用砂石桩显然不能满足承载力要求，因此可以考虑选择采用CFG桩复合地基，强夯法，灌浆法方案进行地基处理。采用强夯法虽然也可以满足承载力和沉降的要求，且经济效果好，但是施工
12、振动噪音大，对邻近建筑物的影响比较大，且强夯法适用于大面积处理地基。,设计思路,题目（四） 为了满足国内外航空运输发展的需要，深圳机场决定扩建停机坪。拟建场地位于珠江口东岸的滨海地区，占地面积约为290000，由于该场地地下普遍分布有厚度为4-5米，含水量该打80%的淤泥层，其上堆积了2.5米厚的粘性土夹大块石的人工杂填土层，不能满足停机坪道面结构对地基的要求，需进行加固处理。,1.人工填土层： 该层是机场一期建设的废弃物，主要是粘性土夹石和风化土夹大块石以及建筑垃圾等。厚度在1.6-3.4米之间，平均厚度为2.5米。初勘中浅钻的遇石概率围殴50%，最大块径超过2米。 该层的物理力学指标含水量
13、：20%-35%，孔隙比：0.55-1.13。塑性指数：10.1-24.4，天然容重：1.79-1.94t/m3 允许承载力:70-90kPa 2.淤泥层： 该层遍布于人工填土层中，呈灰黑色，流塑状，欠固结，有机质含量在3%左右，属高含水量，高压缩性，低渗透性和低强度的软土，厚度4-5米含水量：81.6%，灵敏度：4.9，孔隙比：2.24，十字板剪强度强度：4.0Mpa，天然容重：1.52t/m3 渗透系数：2*10-8cm/s，塑性指数：28.2，压缩系数：2.1Mpa-1，允许承载力：30kPa 3.杂色粘性土层： 与淤泥底层接触，允许承载力为140kPa,是复合地基的桩端持力层。,二.停
14、机坪对软基处理的要求 1.处理后道面下地基允许承载力达到140kPa,；处理后道肩下地基允许承载力达到100kPa; 2.处理后剩余沉降量小于5mm； 3处理后道面下地基回弹模量达到80MPa,容重不小于2.1t/m3 三提出以下方案 1.堆载预压排水固结法 2.深层搅拌法 3.强夯实块石墩及块石垫层复合地基法 试进行方案比较后进行设计。,1.堆载预压排水固结法 造价低，适合大面积软基处理，但缺点是工期长，夹有块石，塑料板施工困难。 2.深层搅拌法 施工速度快，质量易得到保证，加固效果明显，填土中含有大量块石，搅拌法无法连续施工。 3.强夯实块石墩及块石垫层复合地基法 采用巨大夯击能量 试进行方案比较后进行设计。,
