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1、华北理工大学轻工学院课程设计任务书2016-2017 学年第 1 学期课程名称： 地基处理课程设计 设计题目： 变电站场地站址地基处理工程设计 一、设计说明地基处理是一门理论与实践并重的课程。本课程设计，是继地基处理课堂教学结束后的一门实践性课程，是与地基处理理论学习相配套的一个重要的实践环节。通过课程设计，深入理解和巩固地基处理的基础理论，牢固掌握地基处理的基本原理和基本公式，熟悉地基处理设计的基本技能和计算方法，灵活准确地应用于工程实践的实际具体问题。了解并掌握实际地质和荷载条件下不良地基处治设计的一般方法；熟练地质资料的使用；培养运用土力学基本原理解决实际工程问题的能力；练掌握地基处理施
2、工工艺和监测技术，培养初步的独立设计能力。通过理论联系实际的课程设计，重点提高学生的动手能力，综合分析和解决问题的能力，锻炼和培养学生严谨求实、开拓创新的作风和意识，提高学生的整体素质、增强专业的适应能力和竞争能力。1、设计目的（1）提高地基承载力结构的荷载最终都将传到地基上，结构建筑物的强度很大，而基础能够承受的强度却很小，压缩性很大。通过适当的措施，改善和提高土的承载能力。（2）改善剪切特性地基的剪切破坏以及在土压力作用下的稳定性，取决于地基土的抗剪强度。因此，为了防止剪切破坏以及减小土压力，需要采取一定措施以增加地基土的抗剪强度。（3）改善地基土的压缩特性主要是采用一定措施以提高地基土的
3、压缩模量，以减少地基土的沉降。另外，防止侧向流动（塑性流动）产生的剪切变形，也是改善剪切特性的目的之一。（4）改善透水特性由于地下水的运动会使地基出现一些问题，为此，需要采取一定措施使地基土变成不透水层或弱透水层以减小其水压力。（5）改善动力特性地震时饱和松散粉细砂（包括一部分轻亚粘土）将会产生液化。因此，需要采取一定措施防止地基土液化，并改善其振动特性以提高地基的抗震特性。（6）改善特殊土的不良地基特性主要是指消除或减少黄土的湿陷性和膨胀性等特殊土的不良地基特性。2、设计依据建筑地基基础设计规范 （GB50007-2011）建筑地基处理技术规范 （JGJ79-2012）地基处理手册（第三版）
4、 “中国建筑工业出版社，龚晓楠，2008 工程使用地基处理手册中国建筑工业出版社，2005.7 3、设计要求根据建筑地基基础设计规范 （GB50007-2011）和建筑地基处理技术规范 （JGJ79-2012） ，对比分析可选择的地基处理方案，结合工程的要求和天然地基存在的主要问题，结合上部结构的类型、荷载的性质，并认为主要考虑复合地基处理方法与均质人工地基处理方法同时要求：（1）对所选用的地基处理的方案进行比选后的可行性论证，同时要考虑经济、施工周期等各项条件进行的必要分析；（2）绘制平面布置图、剖面图；（3）编写设计计算说明书一份，内容包含完整的计算说明书，内容参照设计要求，详细叙述每一步
5、设计的细节；书写清楚，字体端正，列入主要过程的计算步骤，计算公式；（4）图件：布图合理，图面整洁，线条及字体规范，图中书写字体一律采用仿宋体。4、设计原则 考虑建筑地基处理工程存在工程量大、工期紧张、施工条件差等观因素，因而设计在安全可靠的前提下，确保工期的情况下、在确保工程质量不受影响的情况下，力争做到施工便利，经济合理，缩短工期。二、课程设计资料1、工程概况拟建 220kv 变电站场地站址主要属海积地貌单元，西侧 150m为冲沟入海口，场地地形平坦，高程在 1.202.92m 之间，按 4.9m 整平标高，场地全部为填方区，现场地东北角种有蔬菜、果树和铁树苗，其余地段已经三通一平。根据区域
6、地质资料，站址处主要岩性为花岗岩，场地范围内未发现活动断裂通过。场地附近未发现坟墓，文物、矿产等存在，场地交通条件较好。2、地质概况根据野外钻探取芯肉眼鉴别及原位测试手段，并结合室内试验成果，确定场地内自上而下地基岩土层划分及各特征分述如下：耕植土：灰黄色、灰褐色，湿，软可塑，干强度中等，韧性中等，切面稍有光泽，无摇震反应，以粉质粘土为主，含较多植物根系，均匀性差。本层场地内原始地貌均有分布，一般厚度约0.300.50m卵石：冲洪积成因，灰色、灰黄色，饱和，稍密-中密，粒径以 26cm 为主，卵石含量 50%55%，其中 24cm 占 30%40%，粒径 4cm 占 15%20%，其余多为粘性
7、土充填，局部含有个别20cm 的漂石。场地除东北侧地段缺失外，其余地段均有分布，厚度约 0.42.7m，层顶高程 1.713.23m。淤泥：海积成因，灰色、深灰色，饱和，流塑，干强度中等，韧性中等，稍有光泽，切面较光滑，该层下部含有少量卵石，该层全场低均有分布，厚度为 3.308.90m，层顶高程为-0.132.33m。卵石：冲洪积成因，灰黄色、灰色，饱和，稍密-中密，该层全场地均有分布，卵石岩性主要为中风化花岗岩、凝灰岩等，呈亚圆、扁平状，粒径以 24cm 为主，少数 10cm，局部地段存在个别40cm 的块石，呈交错排列、级配较差，卵石含量一般 50%60%，骨架间隙由 30%40%软塑状
8、粘性土充填，该层重型动探击数一般为915，平均为 10.47 击。厚度为 1.49.0m，层顶高程-3.18-15.68m，层顶埋深 5.718.7m。粉质粘土：冲洪积成因，褐黄色、褐红色，可塑硬塑，稍湿，干强度中等，压缩性中等，韧性中等，切面稍有光泽，局部含少量碎石，经杆长修正后标贯标准值 N=6.8 击。该层全场地少数钻孔有分布，厚度为 0.46.8m，层顶高程-21.73-7.33m，层顶埋深9.225.1m。淤泥质土：深灰色，饱和，流塑，干强度中等，韧性中等，切面稍有光泽，摇震反应慢，局部孔段含少量卵石。该层全场地少数钻孔有分布，厚度为 0.64.0m。卵石：冲洪积成因，灰黄色、灰色，
9、饱和，稍密-中密，该层全场地仅 SK14、SK16 孔段缺失，卵石岩性主要为中风化卵石岩性主要为中风化花岗岩、凝灰岩等，呈亚圆、扁平状，粒径以 24cm 为主，少数 10cm，局部地段存在个别50cm 的块石，呈交错排列、级配较差，卵石含量一般 50%60%，骨架间隙由 30%40%软塑状粘性土充填，该层重型动探击数一般为 813 击，平均为 9.45 击。厚度为 0.920m，层顶高程-37.3-13.27m，层顶埋深 16.139.8m。残积性粘性土：灰黄色、褐红色，可塑，湿饱和，主要成分为粉质粘土，干强度中等，韧性中等，该层性质不均匀，原岩结构依稀可辨认，矿物成分多已风化成高岭土，经杆长
10、修正后标贯标准值 N=9.2 击，该层场地部分钻孔有分布，该层厚度 1.715.0m，层顶高程-37.99-12.87m ，层顶埋深 15.340.1m。该层天然状态下属中等压缩性土，力学强度较一般，但具泡水易软化、崩解的不良特性。强风化花岗岩：灰黄色、褐红色，湿，密实状，干强度高，韧性较差，原岩结构清晰，矿物成分多已风化成高岭土，该层场地内少数钻孔有分布，厚度 0.57.5m，层顶高程 -50.68-16.17m，层顶埋深 19.152.9m。该层风化裂隙发育，岩体极易破碎呈散体状结构，岩芯呈砂土状或砂砾状，局部夹有碎块状，手捏易散，属软岩，岩体几本质量等级为级。该层实测标贯击数50 击，压
11、缩性低，力学强度较高。中风化花岗岩：灰白色，矿物成分由石英、长石及少许云母组成。节理裂隙较发育，岩体较破碎，呈块状结构，岩芯呈短柱状及块状，属软硬岩，岩石饱和单轴抗压强度为 38.3769.07MPa，岩体基本质量等级属级。该层基本不可压缩，其揭露厚度为4.14.2m（全场地均未揭穿） ，力学强度高。3、水文地质条件 1）地下水类型及埋藏条件拟建场地西侧离冲沟入海口约 150m，地下水位动态变化主要受海水的控制。钻探施工结束后，统一观测各钻孔混合地下稳定水位埋深为 0.040.82m，标高为 1.202.92m（具体详见工程地质剖面图标示） 。拟建场地地下水主要为赋存于卵石层松散类孔隙潜水及赋
12、存于、卵石层的孔隙承压水和赋存于风化岩层基岩裂隙承压水，基岩风化带孔隙裂隙中的基岩风化孔隙潜水。现就以上地下水类型埋藏及赋存条件分述如下。1）松散岩类孔隙水含水层有卵石、层组成，各层之间由于介质结构松散，孔隙度大，且连通性好，因此透水性强。其中卵石地下水类型属孔隙潜水，且受上覆耕植土相对隔水作用具微承压性；卵石、连通性好，透水性强，补给源远，富水性强，具承压性；该场地地下水主要接受附近海水的侧向补给，水量丰富。2）风化带基岩裂隙承压水含水层由风化岩层组成，导水性和富水性受构造裂隙的控制和影响，具各向异性，透水性一般较弱，总体风化带基岩裂隙承压水水量不大，但不排除局部破碎带存在导水性较强、富水性
13、较好的可能。其余各土层淤泥、粉质粘土、淤泥质土及残积粘性土均属弱透水、弱 微含水或相对隔水层。4、地基处理要求该站址整平后所有区域均为填方区，且上部普通存在淤泥软弱层，该地层分布均匀，厚度变化不大，土质较均匀，建议对软土采用堆载预压排水固结法或对整个场地采用搅拌桩处理方法，以增强其整体承载力能力，处理完后须检测其复合地基强度，并进行软弱下卧层的稳定性验算方可进行下道工序的施工。通过取淤泥样进行渗透性分析，结果显示，水平渗透系数cm/s，垂直渗透系数 cm/s。通过高压固结试验，得6-108.46-1097.3出淤泥层先期固结压力为 80.67kPa，300kPa 压力下水平固结系数平均值为 3
14、cm/s，垂直固结系数平均值为 cm/s。3-4.2 3-10.2根据场地特征情况，地基处理要求工程堆载面标高（包括预留沉降量）5.30m ；处理后淤泥固结度 90%以上；处理后场地交工面（场地设计标高）承载力特征值约 120kPa。当采用堆载预压排水固结法进行地基处理时，因淤泥层普遍存在，且厚度变化不大，土质较均匀，处理后效果将会较好，但需要的时间比较久。当采用搅拌桩或其他桩基进行地基处理时，桩基础应穿透淤泥层，但因淤泥层整个场地均有分布，采用此方案费用较高。三、课程设计内容 根据场地的工程地质和水文地质条件，选择不同的地基处理方案，要求进行二到三个地基处理设计（每个方案中可以是不同处理的组
15、合） ，并进行经济、施工周期等各项条件的比选，从而给出推荐的设计方案。 每种地基处理设计方案均要给出施工要求、质量检测和监测的方案。各种地基处理方法设计内容要求如下： 1. 排水固结 砂井或塑料排水板的布置，包括塑料排水板型号的选择、砂井直径、间距、长度、排列方式等，制定加载预压计划，计算地基固结度，计算排水固结法的施工时间，预测沉降量。水平排水砂垫层设计，砂料的选择。 提供的图纸有塑料排水板或砂井的大样图、水平排水垫层的大样图。2. 水泥搅拌桩 水泥搅拌桩的直径、间距、长度、排列方式、搅拌加固型式选择、水泥土的配合比、单桩承载力的计算、复合地基承载力计算、置换率的确定、下卧层地基强度的验算、
16、沉降计算、褥垫层的设计。提供的图纸有水泥搅拌桩的大样图，排列方式。 3. 换填法 垫层厚度和宽度的确定、软弱下卧层计算、垫层材料，选择提供层的剖面大样图。 4. 强夯法 夯锤、落距、锤的底面积、夯击次数、遍数、夯击顺序的确定、夯击点布置方式、处理范围，有效加固深度的确定、地基的竖向沉降量。是否置换、置换材料选择、桩径、桩距、桩长的选择、复合地基承载力计算。 提供的图纸有强夯的大样图，布置方式。 表层素填土是否进行处理，请给出详细的施工方案。 以上设计方案仅供参考。 四、质量要求1方案论证：能够根据具体设计资料，并依据地基处理方法的原理给出选择方案的可行性论证；2. 图件：布图合理，图面整洁，线条及字体
