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1、地基工程处理与检测技术课程设计成都理工大学环境与土木工程学院课程设计课 程： 地基处理与测试技术 专 业： 勘查技术与工程 姓名（签名）： 朱 洪 良 学 号： 201003040306 成 绩 ： 教师（签名）： 2014年01月12日13目 录1.工程概况及地基土石层的工程地质性质21.1建筑物21.2地基土石层特征22.处理方案A - 换填垫层32.1垫层材料32.2垫层承载力32.3垫层厚度32.4垫层宽度62.5沉降计算62.6设计断面82.7检测的技术方法及质量控制标准83.处理方案B - 复合地基93.1处理范围93.2桩体布置形式93.3桩体材料93.4桩间距及排距93.5桩长
2、113.6复合地基承载力113.7复合地基的压缩模量123.8检测的技术方法及质量控制标准13某综合写字楼软弱地基加固处理方案设计1.工程概况及地基土石层的工程地质性质1.1建筑物某综合写字楼主楼8层，无地下建筑，拟采用条形基础，埋深2.00m，荷载效应标准组合时基础底面的平均压力320KN/m。1.2地基土石层特征根据勘察资料，地基土分为6层，其工程地质性质如下所述，主要物理力学指标见表1-1。 杂填土：以粘性土为主，含大量煤渣、碎砖等建筑垃圾； 粉土：稍密中密，稍湿，局部含少量有机质； 含淤泥质粘土：软可塑，含微量细砂颗粒和大量有机质；粉质粘土：灰褐色，可塑，稍湿；粘土：硬塑-坚硬，稍湿，
3、底部普遍有一层约30cm厚的粉质粘土夹层；闪长花岗岩，弱-强风化，节理较发育。表1-1 场地土主要力学指标 指标土层地层顶面埋深（m）重度（kN/m3）压缩模量(MPa)承载力特征值f ak (kPa)杂填土0.0015.64粉土0.5016.05.2140含淤泥质粘土1.216.23.8160粉质粘土4.8019.012180硬塑-坚硬状粘土9.2020.518.5310密实状卵石层18.105002.处理方案A - 换填垫层该写字楼主楼8层，无地下建筑，拟采用条形基础，埋深2.00m，荷载效应标准组合时基础底面的平均压力320KN/m，按上述工程条件及参数,作出如下换填垫层的设计方案。 2
4、.1垫层材料因为基础埋深为2m,据表1-1场地土主要力学指标可知，场地土2m处有含淤泥质粘土，其承载力仅为160KPa，且压缩模量为3.8MPa,略微偏低，不能承受建筑物的荷载。因此要对地基进行处理，由于淤泥质粘土分布厚度较小，因此选择换填垫层法。结合地层分布情况，垫层材料选择灰土进行换填，灰土适用于处理1-4m厚的软弱土层。材料要求：灰土垫层采用灰土比例为2:8，土料选用粉质粘土，因为黏粒或胶粒具有一定活性和胶结性，所以要求黏粒含量越高越好，石灰颗粒不大于5mm，消石灰粉质量应符合级以上的标准，活性CaO+MgO含量不低于50%，并且要求在最优含水率情况下分层回填夯实。2.2垫层承载力依据地
5、基工程处理与检测技术12页表1.6灰土垫层的承载力参考值表，灰土容许承载力为300KPa,根据表1.2可知灰土垫层的承载力特征值为200-300Kpa. 考虑实际工程情况及垫层材料配比，本工程灰土垫层承载力特征值取250Kpa. 垫层铺设后再用检测技术进行测试，确保承载力特征值控制在250Kpa以上。2.3垫层厚度垫层厚度的确定度，须先确定基础的宽度，由于埋深d=2m0.5m,因此基础底面承载力要进行深度修正，公式如下：fa= fak+b(b-3)+dm(d-0.5)式中：fa- 地基承载力的设计值；fak-地基承载力的标准值；b -基础底面宽度(m)，当b6m时，按6m计算；d -基础底面的
6、埋置深度(m)，室外地面标高算起； - 基底下持力层土的天然容重；m- 基底以上土的容重(如为多层土时用换算容重）；b ，d - 基础宽度和深度方面的修正系数。根据工程地质条件资料可确定本工程项目基本参数如下：fak=250Kpa.rm=16.0KN/m3.d=2m.Fk=320KN/m .G=20KN/m3又根据表2-1承载力修整系数表，人工填土d取1表2-1承载力修整系数表一般来说先对地基承载力进行深度修正，然后按计算得到的基底b，若基础宽度大于3m，再考虑是否需要对fak进行宽度修正，现进行承载力特征值深度修正如下：fa= 250 +16.0(2-0.5)=274Kpa由于基础为条形基础
7、，因此基础宽度：所以基础宽度b=1.4m，基础宽度确定后，再假设灰土垫层厚度为1m。若满足Pz+Pczfaz，即垫层底面的自重应力Pcz （kPa）与附加应力 Pz （kPa）之和，小于同标高处经深度修正后的地基承载力特征值faz（kPa）时，则垫层厚度合理，反之则应重新设置垫层厚度。对于条形基础而言: 其中： P k-相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力（kpa）；P c-基础底面处土的自重应力（kpa）；B-基础底面的宽度（m）；Z-基础底面下的垫层厚度（m）；-垫层的应力扩散角；（）各种材料垫层应力扩散角见表2-2，由表2-2可确定灰土的应力扩散角去28表2-2材料垫层应力扩散
8、角Z/b置换材料中砂、粗砂、砂砾、圆砾、角砾、卵石、碎石、矿渣粉质粘土、粉煤灰灰土0.2520628=0.5302328Pc= 0.515.6+0.716+0.816.2 =32kpa而B=1.4m,Z=1m，查表可知为28。因此Pz=134.46kpaPcz= 0.515.6+0.716+1.816.2=48.2kpa查表1-2可得: d=1而垫层底部经深度修正后的地基承载力Pz+Pcz=134.46+48.2=182.66kpafa=200.2kpa满足要求，垫层厚度1m合理。2.4垫层宽度垫层厚度Z=1m，垫层的宽度根据下式确定B=B+2Zxtan得知B1.4+21.0tan 28=2.
9、46m因此垫层宽度B取2.5m。2.5沉降计算由于灰土是细粒转换材料，除考虑下卧层变形外，还必须计算置换垫层自身的变形。沉降计算公式采用分层总和法规范修正公式，灰土的压缩模量取为17 MPa。附加应力P0=Pk-Pc=274-32=242Kpa.计算详细见下表2-3：表2-3沉降计算详表根据计算在4.8米深度处:s(mm)=1.13mmfak1.41.310.40.2p00.75fak1.110.70.40.2因为Po/fa=0.97所以依据上表可得s=1.08，因此地基最终变形量S=s=1.08142.72=153.36mm2.6设计断面根据上述设计参数绘制该地基换填垫层断面图如图2-1所示
10、图2-1地基换填垫层断面示意图2.7检测的技术方法及质量控制标准检测的技术方法：对于灰土垫层，可采用环刀法，贯入法，静力触探，标准贯入试验，或者轻型动力触探检验；垫层的质量检验必须分层进行。应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层土。质量控制标准：压实系数c要求大于等于0.95,承载力特征值要求大于等于250Kpa.压缩模量要求大于等于17Mpa。3.处理方案B - 复合地基主楼8层，地下室2层。采用框剪结构，箱形基础。基础埋深为地面以下6m。设计要求处理后的复合地基承载力特征值280kPa。根据上述工程条件及参数，作出复合地基处理方案的初步设计。3.1处理范围 处理范围包括平面范围，要求达到
11、基础范围外一定范围，深度处理范围到硬塑-坚硬状粘土拟设计桩长为5.5m,因此处理深度为基础底面下11.5m。3.2桩体布置形式基础内满堂处理，基础外缘再设置2排桩体，平面布置为等边三角形，以保证工程安全。3.3桩体材料由于基础埋深为6m，基础底面为粉质粘土，其承载力较低，不满足建筑物荷载要求，选用块石或者卵石等粗粒材料组成碎石桩，并与原地基土共同构成复合地基。碎石桩法适用于处理砂土，粉土，粉质粘土，素填土和杂填土地基。要求碎石桩材料选取含泥量不大的碎石，卵石，角砾，圆砾等硬质材料。3.4桩间距及排距桩间距和排距可用公式进行反算，及根据建筑设计的要求荷载进行反算布桩参数，依据地基工程处理与检测技
12、术第51页公式3.16可知，对于小型工程的粘性土地基，如无现场试验资料时，复合地基的承载力特征值可按下式计算：其中：fsp,k复合地基承载力(kpa)；fs,k桩间土承载力特征值（kpa）；m复合面积置换率；n桩土应力比,当无实测资料时可取24，原土强度低取大值，反之取小值。由前述勘察资料可得在6m深度处粉质粘土fs,k=180Kpa,按工程要求 fsp,k 280KPa。假设复合地基中桩承担80%的应力，原状土承担20%的应力，及桩土应力比n=4,在24之间，因此符合要求。反算m:又因为桩体按等边三角形布置，依据地基工程处理与检测技术第50页公式3.2:式中：d桩体直径（m）,本次设计取0.
13、7m；S等边三角形布桩时的桩间距（m）；因此可依据上述公式反算桩间距s：m本次复合地基处理取碎石桩桩间距S为1.5m。由于布桩形式为等边三角形布桩，因此排距h= S/2=1.39m，因此排距h=1.3m.桩孔平面布置图如下:图3-1 桩孔平面布置图3.5桩长所谓桩长，指的是垫层底面以下的实用长度；本次碎石桩设计桩长为5.5m，桩端置于第五层土中：硬塑-坚硬状粘土，其承载力为310MPa和压缩模量18.5MPa，均满足承载力和沉降要求。碎石桩桩体全部制成后，桩体顶部1m左右要挖去，而且还要铺垫30cm厚的碎石垫层，因此为了达到5.5m设计桩长，实际施工时，要将桩长做成6.8m。基础设计埋深为6m即地基开挖深度到达4.7m时，就开始挖孔做碎石桩，碎石桩做成后，再除去顶部桩体1.3m,再铺垫30cm厚的碎石垫层。3.6复合地基承载力依据地基工程处理与检测技术第57页复合地基地基承载力由公式3.37计算，具体见下式：fsp,k=1+m(n-1)fs,k
