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1、地基处理课程设计指导书基本知识：一、水泥搅拌桩复合地基的工程勘察对于准备采用水泥搅拌桩工程的场地，除了常规的工程地质勘察外，尚应查明：1. 填土层的结构，特别要查明大块障碍物(石块、树根等)的尺寸和含量；2水泥搅拌桩加固深度范围内土的天然含水量；3. 有机质土层及有机质性质和含量；4. 地下水的侵蚀性。因为许多种普通水泥不适应硫酸盐的结晶性侵蚀，甚至会丧失强度。二、设计参数的选择(一) 水泥1. 水泥强度等级。水泥土强度随水泥强度等级的提高而提高，一般选用42.5号普通矿渣水泥。 2. 水泥掺合量。表示水泥掺合量的掺合比在1020之间，一般用W=15%。（二）水泥搅拌桩置换率（m） 置换率的大
2、小直接影响复合地基承载力的大小，也影响建筑物沉降量的大小。从最佳的技术经济指标衡量，一般选用m20较为恰当。三、复合地基承载力水泥搅拌桩复合地基承载力原则上应通过现场复合地基载荷试验确定，也可按下式计算： （1-1） 式中 复合地基承载力特征值(Kpa)m 面积置换率； Ap 水泥搅拌桩单桩截面积(m2) 桩间土承载力标准值(Kpa) 桩间土承载力折减系数，当桩端土软土时；=0.10.4；当不考虑桩间软土作用时；=0； 单桩竖向承载力特征值，原则上应通过单桩载荷试验确定，也可用下列两式计算，取其中较小者 （1-2） （1-3） 式中 与水泥搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内水泥土试块(70.7mm
3、 70.7mm70.7mm立方体或50mm50mm50mm立方体)在标准养护条件下90d龄期的立方体抗压强度平均值(kPa)； 桩身强度折减系数，干法0.200.30，湿法0.250.33； 桩周第i层土侧摩阻力特征值，对于淤泥=47Kpa；淤泥质土=612kPa；软塑粘性土1015kPa；可塑粘性土1218kPa； 水泥搅拌桩周长(m)； i 桩长范围内第i层土的厚度 (m)； 桩端地基土未经修正的承载力特征值（kPa），可按规范取值； 桩端天然地基土的承载力折减系数，=0.4-0.6。四、下卧层强度验算 水泥搅拌桩复合地基往往以承台下群桩的形式出现，群桩中的桩与单个桩的工作状态不尽相同。当
4、桩距不大时，亦即搅拌桩的置换率较大 (譬如m=20)且非单行排列，而桩端以下仍然存在较软弱的土层时；应验算下卧层的地基强度。设想搅拌桩与桩间土为一假想实体基础，则下卧层强度可按下式验算 式中 水泥搅拌桩复合地基承载力特征值(kPa)； F 基础(承台)总面积(m2)，详见图1；G 假想实体基础自重(kN)； 假想实体基础侧壁上的平均摩阻力特征值(kPa)； | U 假想实体基础侧面积（m2） 假想实体基础边缘软土的承载力特征值（kPa）；F1 假想实体基础的底面积(m2)， fs 假想实体基础底面修正后的地基承载力特征值(kPa)； 设 计 实 例一、工程概况某5层办公楼，砖混结构体系。楼、地
5、、屋面均采用预应力多孔板。240mm厚砖墙采用烧结普通砖实砌。钢筋混凝土条形基础；500mm水泥搅拌桩复合地基。基础剖面构造如图1-2所示。上部结构线荷载(算至室外地坪)如图1-3所示。 图1-2 基础剖面 本工程地处软弱场地地基自然地坪(同室外地坪)下50cm范围为耕植土，其下粉质粘土层厚1m，再往下则为“深不见底”的流塑状淤泥质粘士层。各土层的主要物理力学性质指标详见表1-1。常年平均地下水位在地表下1m深处。地下水无侵蚀性。 各土层物理力学性质指标 表1-1土层名称厚度（m）含水量（%）重度r（kN/m3）比重ds（g/cm3）塑性指数Ip压缩模量Es（MPa）地基承载力特征值qp（kP
6、a）桩侧摩擦力特征值qs（kPa）耕植土0.518.0粉质粘土135.318.52.7315.93.378012.0淤质粘土28.551.118.02.7419.71.68557.0图1-3 上部结构线荷载平面二、确定基础平面尺寸及复合地基承载力1 复合地基承载力估算，假定桩长L=10m置换率m15，则单桩承载力特征值(不考虑桩端土承载力)为：以下两者中取小者： 复合地基承载力标准值(桩间土地基承载力折减系数=0.8)为： 2按计算条基宽度B 由图2，基础自重按20kPa计算。根据图3上部结构线荷载平面图，条基宽度计算如下； (1) 轴条基宽度轴的最大线荷载为82kNm，若取B1 m，则基底压
7、力为82+20 102kPa。由于搅拌桩的直径为500mm，根据构造要求，条基的最小宽度应为l m。所以，轴的条基宽度取为l m。 (2) 轴条基宽度 取一个开间宽度作为计算单元，如图1-4所示。 条基总面积：（m2） 上部总荷载：KN 基础自重：（KN） 根据力的平衡条件，得： 解方程得：B1.03m 取B1.1m (3) 、轴条基宽度 单个单元：条基总面积：（m2） 单个单元：上部总荷载：kN单个单元：基础自重：（kN）根据力的平衡条件，得： 解方程得： B0.86m根据构造要求，取B=l3. 根据上述计算结果分析，复合地基承载力取值偏高。若改取Kpa，重复上述计算，得：轴条基宽度为1.0
8、m 轴条基宽度为1.29m，取1.3m、轴条基宽度为0.99m，取1.0m 图1-4横墙宽度计算单元基础平面如图1-5所示。要求复合地基承载力。基础总面积为： m2图1-5 基础平面三、计算不同置换率对应的总工程量(桩长总延米数)基础总面积：A184.8m2复合地基承戴力标准值：桩径500mm、桩周长U3.140.51.57m桩截面面积：m2桩间土承载力标准值：桩间土承裁力折减系数：=0.8桩水泥土强度折减系数：=0. 333桩端土承载力折减系数：=0桩顶施工凿桩高度：L0.5m 对应于不同置换率(m10、12.5、15、17.5、20)情况下的单桩竖向承载力、桩数n、桩身水泥土强度qu、桩长
9、L及桩长总延米数M分别计算如下。计算结果列于表1-2。= = =（kN）*m根桩身水泥土强度：（kPa）土的承承力：（kN）（m）（m）不同置换率情况下工程量计算 表1-2m（%）（kN）n（根）（kPa）L（m）M（m）10144.894217212.31203.212.5118.411617769.91206.415100.814015128.31232.017.588.216213237.21247.42078.818611826.31264.8注：考虑到工程的对称性，桩数均取为偶数。四、桩位布置 桩位的平面布置应按适当的面积置换率m和较小的总延长米数M为原则。面积置换率m不能太小，否则
10、，单桩承载力要求过高，水泥土强度或施工机械不能满足设计要求；面积置换率m也不能太大，否则桩数太多、桩距太密、影响单桩承载力的发挥，不经济。本例选择两种面积置换率(m12.5%，15%)进行试排桩，如图1-6所示。当m12.5%时，实际总桩数，n132，总延长米数M132(9.9+0.5)=1372.8m，当m15%时，实际总桩数n=148，总延长米数M148(8.3+05)=1302.4m。两者相比，m15%时的工程量较省，因而本工程实际采用面积置换率m=15%排桩。图1-6 桩位平面布置 图1-7 假想实体基础平面五、下卧层强度验算将加固后的桩群视为一个格子状的假想实体基础(平均重度取18.
11、5kN/m3)，如图1-7所示。轴由于桩距较近，视为假想实体基础的一部分。则：假想实体基础的底面积：m2假想实体基础的侧表面积： m2轴间无基础之空地面积：S=0.824.2=19.36m2实际基础底面积：A=184.8m2上部线荷载总重：P1=(66+82)25.22+12211.82+165562=20238.4kN，实际基础自重：P2=20184.8=3696kN： 轴间空地自重：P3 =(187.8+18.50.5) 19.36=353.3kN假想实体基础自重：G(18.510) 120.818.3=8523.1kN假想实体基础侧摩阻力：kN桩间土反力总和80(184.8+19.361
12、20.81)6668kN桩端下卧层平均应力： kPa 桩端下卧层承载力标准值： 55kPa， D8.3+1.09.3m，nd1.0 kN/m3 = 55 + 1.09.13（9.3 - 0.5）=126.2kPa满足要求六、地基变形验算地基沉降由桩群体压缩变形和下卧天然软土层变形两部分组成。计算从略。七、水泥掺合比确定由表2可知，本工程采用的水泥搅拌桩要求水泥土强度qu1512kPa。应根据现场土质，通过室内试验，确定恰当伪水泥掺合比，以满足水泥土强度的设计要求。当有经验时，也可不做试验，根据经验确定恰当的水泥掺合比。施工要点水泥搅拌桩复合地基的性质很大程度上取决于水泥搅拌桩的桩身质量、即桩身水泥土的强度和搅拌的均匀程度一、施工机具 国内目前所用的水泥搅拌桩机具主要有中心管喷浆的双头搅拌机和叶片喷浆的单头搅拌机，单头搅拌还有一种粉体喷搅机，前者用水泥浆作工作液体，而后者则用水泥粉体以雾状喷入加固土体，凭借钻头的叶片旋转
