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1、扬州混凝土搅拌站地基处理工程设计 共 37 页 第 1 页1. 概况1.1 工程概况由中国十七冶筹建的扬州混凝土搅拌站位于扬州市邗江区瓜洲镇，拟建工程主要包括搅拌系统和上料系统，高度为 10.0m，二层框架结构，采用矩形基础，砌置深度为 2.0m。地基承载力设计值为 270kpa。拟建工程场地东临古运河，北接沿江公路，南侧和西侧为邗江化工厂为原瓜洲混凝土制品预制厂厂址。场地地势平坦，中部为原预制厂预应力张拉地坪，覆盖约30cm 厚的钢筋混凝土，南北长约 150m，东西宽约 25m；场地中西部为一葫芦形水塘，水深约 2.0m，东部和北部零星布置数栋一、二层平房。在宏观地貌上场地属于长江漫滩，微观
2、地貌属于古运河河漫滩。1.2 地层及水文地质条件本次勘察查明，场地地层单一，在钻探所达深度范围内主要地层属第四全新统冲积饱和松散粉砂层。现分述如下：第层杂填土层（Q ml）：层厚均匀，约 0.51.2m，主要成分是砼和砂浆碎屑、粗砂、粘性土，杂色，呈松散，稍湿状态，含植物根茎，最大揭露厚度为 1.5 m。第层第四系全新统冲积粉质粘土(Q 4al)：灰色、灰黑色，很湿饱和、软可塑软塑状态，主要成分是粉质粘土、粉土，局部夹粉砂和现代沉积的塘泥，场地内均匀分布，厚度约 0.41.0m，该层为大气影响层，含腐植物。第层第四系全新统冲积饱和松散粉砂层(Q 4al)：灰色、青灰色，饱和、松散状态，有震陷析
3、水反应，由石英、云母等矿物碎屑组成，偶见灰白色风化螺壳。场地均有分布，本次勘探未穿透，最大揭露厚度 15.5 米。工程地质剖面图见附录。在本次勘察深度范围内，地下水类型为孔隙潜水，埋藏浅，平均埋深约为0.5m，水位起伏小，主要分布于第、层土中，含水量大，渗透系数各土层差别大，接受大气降水、地表水的补给，通过蒸发和侧向渗流排泄；地表水源丰富，由古运河上游地表水汇集并接受大气降水和地下水的补给，主要通过侧向渗流向运河排泄。地表积水时间受汛期决定，集中在 68 月份。根据地下水和地表水的水质分析报告及邻近环境判定，场地地下水对混凝土无腐蚀性。扬州混凝土搅拌站地基处理工程设计 共 37 页 第 2 页
4、1.3 土的物理力学性质详见表 1-1 表 1-1 土的物理力学性质孔号及土号 ZK7-1 ZK7-2 ZK7-3 ZK7-4 ZK7-5 ZK7-6试样深度（m）2.52.655.25.357.07.158.99.0511.111.2512.812.95颗粒组成百分数0.075mm%50.2 51.0 58.2 57.8 50.1 50.2室内定名 粉砂 粉砂 粉砂 粉砂 粉砂 粉砂1.4 岩土工程分析评价1.4.1 场地的稳定性和适宜性本次勘察结果表明，场地无地下埋设物，场地和地基主要由可液化的粉砂层构成，需采取全部消除液化沉陷的措施后，方可进行本工程的建设。1.4.2 岩土工程分析第层杂
5、填土结构不均、松散（原路面经碾压较密实） ，差异大，施工时应剥除；第层粉质粘土层，根据钻孔揭露，埋藏浅、土层差异大，层厚及层底坡度变化较大，高压缩性、欠压密土，承载力较低，工程特性较差，可以通过处理用作复合地基的桩间土；第层饱和松散粉砂，分布稳定，埋藏较浅，层厚较大，平均标贯击数 N=8，承载力较低，属可液化土层，工程特性差，必须进行消除液化处理。根据统计，各层土的地基承载力特征值和压缩模量、渗透参数建议详见表 1-2： 表 12 土的性质1.4.3 场地地震效应地层编号岩土名称 状态标贯击数压缩模量Es(MPa)渗透系数k(cm/s)地基承载力特征值fsk(kPa) 粉质粘 土 软塑软可 塑
6、 3.0 8.010-6 80 粉砂 饱和松散 8 6.0 8.010-4 110扬州混凝土搅拌站地基处理工程设计 共 37 页 第 3 页根椐国家标准建筑抗震设计规范(GB500112001)的规定，扬州市及所辖区抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.15g(第一组)；从场地土的性质判定，属于软弱场地土，场地类别为类，属于对抗震不利地段。根椐场地土质和地下水埋藏条件，按建筑抗震设计规范规定判定，本场地有地震液化，015m液化指数大于 15，属严重液化等级。2 工程方案的可行性论证及方案选定2.1 方案可行性论证根据勘察初步判定场地第层饱和粉砂，平均标贯击数 N=8，承载力较低，
7、液化指数大于 15，属于严重液化土层。工程特性差，必须进行消除液化处理。液化地基处理措施的基本出发点是改变它的内在条件，即增加土体的密实度和改善排水条件。常用的处理措施有：强夯法、振冲法、高压喷射法、电动化学灌浆法等，还可以采用桩基础中预制桩及灌注桩和近些年刚刚兴起的水泥粉煤灰碎石桩（CFG 桩） 。其中强夯法虽然可以改善土的密实度，是土中颗粒重新排列达到防止液化的效果，但处理深度比较低，在本工程中不适用。而电动灌浆法施工设备比较复杂，使用化学胶凝物质及消耗大量能量，因此费用较大，在我国很少采用。预制桩挤土量大，难以穿透厚的砂层，且工程造价过高。灌注桩成桩质量难以控制，不易穿透厚的砂层。桩径变
8、化范围小，施工不当易产生缩径、桩身错位、断桩和局部夹泥等质量事故，噪音较大。综合工程场地具体条件判定不适用。初步选定振冲法高压喷射法水泥粉煤灰碎石桩法三种方案。2.1.1 水泥粉煤灰碎石桩（CFG）初步设计2.1.1.1 概述水泥粉煤灰碎石桩（Cement Fly-ash Gravel Pile）简称 CFG 桩，是在碎石桩基础上加进一些石屑，粉煤灰和少量水泥，加水拌制成的一种具有一定粘结强度的桩，也是近年来新开发的地基处理技术。CFG 桩的单桩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，桩承载的荷载的百分比为 40%75%。复合地基承载力可提高 4 倍或
9、更高。在多层及高层建筑物的地基处理中有很广泛的应用。扬州混凝土搅拌站地基处理工程设计 共 37 页 第 4 页2.1.1.2 加固机理CFG 桩不同与碎石桩，是具有一定粘结强度的混合料。在荷载作用下 CFG 的压缩性明显比周围软土小，因此基础传给复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中到桩体上，出现应应力集中现象，复合地基中的 CFG 桩起到了桩体作用。另外 CFG桩复合地基的桩土应力比明显大于碎石桩的桩土应力比，亦即其桩体作用显著。其桩身具有一定强度，在荷载作用下桩身不会出现压胀变形，桩承受的荷载通过桩周的摩阻力和桩端阻力传到深层地基中，其复合地基承载力会有较大幅度的提高。CFG 桩采用振动沉
10、管法施工，由于振动和挤压作用使桩间土得到挤密。经加固后的地基含水量、孔隙比、压缩系数均有所减小；重度、压缩模量均有所增加，说明经加固后桩间土已挤密。2.1.1.3 设计计算（1） 设计参数 桩长：由于砂层深度较厚，且液化指数大于 15，属于严重液化，所以砂层需全部处理，初步拟订桩长 L=15m。 桩径：由于需要对地进行振密，改善其孔隙比，可选用振动沉管法。根据经验选择桩径 d=400mm。 布桩形式和桩间距：由于基础为矩形基础，基底液化砂层需全部处理，所以可以采用正方型满堂布桩。在砂土层中桩间距一般取 S=（46）d ，这里取 S=5d=50.4=2m。（2） 验算承载力 根据 m = d 2
11、/de2d 桩径 ； m 面积置换率 ； d e 等效影响圆半径 d e=1.05S ； S桩间距；则 m= 0.4 2/2.12=0.036 根据 f spk = m Rk/Ap+（1-m）f skfspk 复合地基承载力特征值；fsk 桩间土承载力特征值（勘察报告提供 fsk=110kpa）Rk 单桩竖向承载力特征值；m面积置换率； 桩间土承载力折减系数 取 = 0.9；n扬州混凝土搅拌站地基处理工程设计 共 37 页 第 5 页Rk = qp Ap + qsi 2R L ii=1qp 桩端端阻力特征值（6200 kpa） ；R 桩的半径；qsi 桩的侧摩阻力（50 kpa） ； L i
12、第 I 层土的厚度；Ap 桩的截面积；Rk = 5023.140.415+62003.140.42=4998.88kpa则 f spk = m Rk/Ap+（1-m）f sk= 0.036 4998.88/3.140.42+0.9（1-0.036）110= 358.2+95.436=453.636kpa270kpa满足设计要求；（3） 复合地基压缩模量计算Esp=1+m（n-1） E sEsp 复合地基压缩模量；n 桩土应力比（经验值） ；Es 地基土压缩模量 （勘察报告提供） ；则 E sp=1+0.036（25-1） 6=11.18Mpa（4） fcu3 R k/Ap=34998.88/0
13、.5024=29850kpa=29.9Mpa故 CFG 桩混合材料强度设计为 C30；2.1.1.4 工程量计算及工程预算表（1）工程量计算：单桩工程量=设计桩断面积设计桩长=3.140.2 215=1.88m3）总工程量=单桩工程量总桩数= 1.88462=868.56 m 3定额费用如下： 表 2-1 定额费用表其 中工程项目 单位（m 3） 单价（元）人工费 材料费 机械费CFG 10 1843.86 133.4 1140.7 509.76直接费=868.561843.86=16（万元）人工费=868.56133.4=1.2（万元）材料费=868.561140.7=10（万元）机械费=8
14、68.56509.76=4.5（万元）扬州混凝土搅拌站地基处理工程设计 共 37 页 第 6 页 工程预算表 表 2-2 工程预算表序号 取费项目 计算公式 金额（万元）一 直接工程费 1+2+3 17.41 直接费 868.561843.8 162 其它直接费 + 0.56 夜间施工增加费 0.000381.515 0.0086 雨季施工增加费 160.25% 0.04 流动施工津贴 162.30% 0.36 生产用具使用费 161.04% 0.163 现场经费 + 0.79 现场管理费 163.71% 0.59 临时设施费 161.27% 0.20二 间接费 163.92% 0.63三 上级管理费 160.75%0 0.012四 劳动保险费 161.83% 0.29五 计划利润 （一+二+四）5.78% 1.10六 其它 1+2 0.0281 预算定额编制管理费 （一+二+五）1% 0 0.022 劳动定额测定费 （一+二+五）0.4% 0 0.008七 税金 （一+二+六）3.41% 0.66八 合计
