地基处理工程设计概述(doc 64页).doc

1、 1 目 录 1 工程概况 . 1 1.1 建筑工程概况 . 1 1.2 场地条件 1 1.2.1 场地环境 . 1 1.2.2 场地地质构造及地震烈度 . 1 1.3 水文与气象 1 1.4 工程地质条件 . 2 2 方案选择与论证及相关技术国内外现状 3 2.1 设计要求 3 2.2 方案的选择 3 2.3 方案的论证 3 2.3.1 CFG 桩方案的论证 4 2.3.2 碎石桩方案的论证 . 4 2.3.3 水泥土搅拌桩方案的论证 . 4 2.4 地基处理国内外现状与发展趋势 . 5 2.4.1 CFG 桩国内外现状 5 2.4.2 碎石桩国内外现状 . 6 2.4.3 水泥土搅拌桩国内

2、外现状 . 6 3 方案的设计计算及最佳方案选择 7 3.1 CFG 桩的设计计算与工程预算 7 3.1.1 CFG 桩的设计计算 7 3.1.2 CFG 桩的工程预算 15 3.2 碎石桩设计计算与工程预算 16 3.2.1 碎石桩的设计计算 . 16 3.2.2 碎石桩的工程预算 . 22 3.3 水泥土搅拌桩的设计计算与工程预算 23 3.3.1 水泥土搅拌桩的设计计算 . 23 3.3.2 水泥土搅拌桩的工程预算 . 30 3.4 地基处理最佳方案选择 . 32 4 方案的优化设计计算 . 32 4.1 CFG 桩优化设计 32 4.1.1 参数的设计 . 32 4.1.2 桩身混凝土

3、强度确定 . 35 4.1.3 褥垫层厚度 . 35 4.1.4 沉降计算 . 35 4.1.5 软弱下卧层验算 . 37 4.1.6 方案优化前后工程量对比 . 39 4.2 程序设计 40 5 施工方案 . 41 5.1 CFG 桩施工方案 41 5.1.1 施工机械 . 41 5.1.2 施工流程及施工顺序 . 41 2 5.1.3 褥垫层铺设 . 44 5.1.4 施工要点及质量控制标准 . 44 5.1.5 施工中应注意的问题 . 46 5.2 资源需求量 47 5.2.1 主要施工机械、设备 . 47 5.2.2 材料计划 . 48 5.2.3 劳务计划及工程进度计划 . 48 5

4、.3 施工组织管理 . 49 5.3.1 施工人员组织管理 . 49 5.3.2 安全及文明施工保证措施 . 49 6 施工质量监测 50 6.1 CFG 桩检测目的 50 6.2 检测数量 51 6.3 检测方法 51 6.3.1 超声波法检测桩的完整性 . 51 6.3.2 静荷载试验法测桩承载力 . 54 6.4 CFG 桩施工质量监测结论 . 56 7 主要工作及创新点 . 56 7.1 主要工作 56 7.2 创新点 . 57 参考文献 谢辞 附录 摘 要 拟建工程为米易县商会大厦，地处米易县城北新区，与攀西大酒店隔路相 对，有安宁路直通场地，交通方便，地势较为平坦。拟建大厦为 21

5、 层框剪结 构，1 层地下室，占地面积 2244 。要求地基处理后，复合地基承载力达到 350kpa，沉降小于 50mm。 根据场地地质和水文条件做出了三种地基处理方案，分别是:碎石桩法，水 泥土搅拌桩法，CFG 桩法，经设计计算，三种施工方案都满足上部荷载的要 求。均可进行加固处理该场地地基。 经过初步对比,从设计方案的各项经济技术要求和周边情况综合考虑，决定 采用 CFG 桩法加固处理改良地基。经过一系列的设计计算，采用 CFG 桩直径 为 400 ，有效桩长 8.0m，桩间距 2.0m，共施工 600 根桩，总造价为 317088.38 元，沉降小于 50mm，计划工期为 42 天。同时

6、本文还介绍了 CFG 桩 的参数设计、施工设备、施工工艺和质量检测标准。 CFG 桩具有承载力高、沉降量小和工程费用低等优点，得以广泛采用，并 取得良好的经济和社会效益。 关键词 地基处理 CFG 桩 水泥土搅拌桩 碎石桩 Abstract The proposed works is Miyi county chamber of commerce building and it is located at the north of town newly developed area, with the Panxi hotel different relative, There has the

7、Anning road which can through the site. the transport is convenient and the topography is smoother. The proposed chamber of commerce building is a frame-shear wall structure of the 21-storeys,with a layer basement,and the size is 2244 . after the soil treatment, the bearing capacity need reach 350 k

8、Pa, and the settlement should be less than 50mm. According to the geological and hydrological conditions, it made three soil treatment plans : gravel piles, cement mixing pile, CFG pile. Through designed, the three construction options can meet the requirements of the upper load,so it can be reinfor

9、ced to deal with the foundation of the site. After a preliminary comparison, from the designed program of economic and the technical requirements of the surrounding circumstances which is considered, It decided to adopt the CFG pile to reinforce the foundation . After a series of design and calculat

10、ion, it uses the CFG pile,with 400 of the diameter, 8.0 meters of the effective pile length, 2.0 meters of the the pile spacing, and a total of 691 construction piles.the works that will be planed for the 42 days costs about 317,088.38 yuan, and the settlement is less than 50mm. Simultaneously this

11、article also introduced the parameters design of CFG pile, the construction equipment, the construction technology and the quality standard of testing. The CFG pile with a high bearing capacity , a small settlement and a low cost of the project can be widely used and achieved a good economic and soc

12、ial benefits. Keywords: soil treatment; cement Fly-ash gravel pile; cement mixing pile;gravel pile 前 言 在米易县，进行了一个月的毕业设计调研，收集了工程的相关资料，为毕业设计提供 了必备的参数，本次设计的主要内容为本工程中商会大厦的地基处理。 地基处理的目的是指提高软弱地基的承载力，保证地基的稳定性；降低软弱地基的压 缩性，减少基础的沉降和不均匀沉降；防止地震时地基土的振动液化；消除区域性土的湿 陷性，膨胀土的胀缩性等。 设计的主要内容共五个部分：第一部分为工程概况，包括建筑工程概况、工程地质

13、条 件和设计要求；第二部分为方案的初步选择与论证，主要包括地基处理方案初选、设计， 并对地基处理最终选择方案进行优化设计，及程序设计；第三部分为施工方案，包括施工 设备及施工工艺等；第四部分为施工质量监测，包括地基处理施工质量监测目的、数量和 方法；第五部分为主要工作及创新点。 本设计在吴丽萍副教授指导下完成，对吴老师的精心指导表示衷心的感谢。由于本人 水平有限，设计中有不妥和错误之处在所难免，敬请批评指正。 2009 年 6 月 米易县商会大厦地基处理工程设计 第 1 页 共 57 页 1 工程概况 1.1 建筑工程概况 拟建米易县商会大厦，位于米易县城北新区，与攀西大酒店隔路相对，有安宁路

14、直通 场地，交通方便。该大厦主要由主楼和裙房组成，主楼、裙房大体呈“L”型布置，建筑整体 与城市干道走向趋于一致，分别向东北、西南两个方向延伸。 建筑总高度 80.1m，建筑室内外高差 600 mm，建筑耐水等级一类，主楼结构类型为框 剪结构，裙房结构类型为框架结构。该建筑面积为 8074m 2 ，场地面积为 2244 m 2 。办公 楼为地上 20 层，地下一层，采用筏板基础，设计场平标高 1084.60m，地下室设计地面高 程为 1080.10m。主楼基础荷载最大值估算 35000KN，裾楼基础荷载最大值估算 1000KN。 场地勘探点平面图见附图一。 1.2 场地条件 1.2.1 场地环

15、境 拟建场地位于米易县城北新区，场地地貌属安宁河河谷堆积地貌，场地处在安宁河一 级阶地上，阶地平坦宽阔。 1.2.2 场地地质构造及地震烈度 拟建场地区域上处于川滇南北向构造带中南段，构造上主要受南北向构造控制，另有 北北西向构造，北东向次生构造复合。根据中华人民共和国区域地质调查报告（挂榜幅 1：50000）及相关资料，区域内分布为晋宁、澄江、“加里东”一海西、印支一喜马拉雅 等构造层。 区域断裂带主要分布有安宁河断裂带、磨盘山断裂带、昔格达断裂带和普威-横山断裂 带。场地位于安宁河断裂带西侧，安宁河断裂带是川滇南北向构造带的主体，是一条继承 性活动特征的多期活动性断裂，在西昌、德昌及其以南

16、地带属于弱活动带。场地处于德昌 会东基本稳定区，断裂对拟建场地的稳定无较大影响。 场地内细砂土在饱和和状态下属液化土，液化等级为轻微。 场区抗震设防烈度为度，设计基本地震加速度值为 0.10g，第二组。 1.3 水文与气象 拟建场地区域属于高原型亚热带气候，其特点是年温差小，日温差大，四季不明显， 但由于受海拔高程和地形的影响，垂直差异明显，小气候复杂多变。年平均气温 20 C，最 高气温 41 C，最低气温-1.8 C。每年 610 月为雨季，降雨量占全年 80%以上，年降雨量 米易县商会大厦地基处理工程设计 第 2 页 共 57 页 7601200mm，平均约 900mm；年平均蒸发量在河

17、谷地带 24002900mm，山岭地带 14001800mm；每年 11 月翌年 3 月为风季，一般风速为 13.0m/s，风向多为东南。 场地主要地表水体为安宁河，安宁河为区内最大的地表水体。 场地地下水位为 1.2m，根据调查场地水对砼及砼中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐 蚀性。 1.4 工程地质条件 据地表调查和钻探揭露，场区出露地层为： 第四系全新统素填土（Q4ml）、第四系全新统粉质粘土（Q4dl）、第四系全新统含碎 （块）石粉质粘土（Q4dl）、第四系全新统含炭质粘土（Q4 al+pl）、第四系全新统冲洪积卵石 土（Q4al+pl）、第四系全新统细砂土（Q4al+pl）、昔格达组粉

18、砂岩夹泥岩（Q1x）。 地基土工程地质分层及特征见表 1-1，其岩土的物理力学性质见表 1-2。该场地地层情况 详见工程地质剖面图（附图二，附图三）及钻孔柱状图（附图四）。 地基土工程地质分层及特征 表 1-1 工程地质分层 及编号 地层厚度 （m） 颜色 湿度 状态 密实度 地质特征描述 素填土 1.204.50 浅灰色 湿饱和 粉质粘土及少量砂岩 碎块、砾石组成 1粉质粘土 1.403.60 黄褐色 灰白色 湿饱和 软塑可 塑 松散稍 密 由粘粒组成，局部孔 砂含量较高， 2碎块石粉 质粘土 1.204.40 黄褐色 灰白色 稍湿 可塑硬 塑 砂岩、玄武岩组成,含 量约 20%45% ,粒

19、径 约 1020mm 1炭质粘土 1.304.20 灰褐色 灰黑色 湿饱和 软塑可 塑 主要由粘粒组成 2卵石土 4.807.70 灰黑色 紫红色 灰白色 湿饱和 中密密 实 坚固，亚圆圆形， 粒径 5018mm，砂土 的组分以中粗砂为主 3细砂土 0.502.70 紫红色 灰黑色 灰白色 湿饱和 稍密 粘粒含量3%，砂 土，呈条状及尖灭体 分布。 1强风化昔 格达组粉砂岩 夹泥岩 2.205.20 灰黑色 粉砂岩大部分已软化, 泥岩呈薄中厚层状 构造 2昔格达组 粉砂岩夹泥岩 10.417.8 灰黑色 薄中厚层状构造,半 成岩，裂面光滑,遇水 易软化 米易县商会大厦地基处理工程设计 第 3

20、页 共 57 页 岩土物理力学指标建议值表 表 1-2 指标 岩土 名称 天然容重 (KN/m3) 压缩模量 Es(MPa) 内聚力 C(KPa) 内摩擦 角 （ ） 承载力特 征值 fak(KPa) 桩的极限 端阻力标 准值 qpk(KPa) 桩的极限 侧阻力标 准值 qsik(KPa) 基底对 砼摩擦 系数 素填土 17.5 3 4 15 90 / / / 1粉质粘土 18 7.5 22 18 150 / 25 0.25 2碎块石粉 质粘土 19 9 26 20 180 / 45 0.35 1炭质粘土 18.5 4 18 8 100 / 22 0.20 2卵石土 22 25 0 35 40

21、0 4000 150 0.55 3细砂土 17.5 7 0 26 130 / / / 1强 风 化 昔格达组粉 砂岩夹泥岩 18.6 10 25 22 220 / / / 2昔 格 达 组粉砂岩夹 泥岩 19.2 12 28 25 280 2600 80 0.40 2 方案选择与论证及相关技术国内外现状 2.1 设计要求 本工程设计要求如下： （1）建筑物复合地基承载力350kpa； （2）建筑物基底最大沉降量50mm。 2.2 方案的选择4 地基基础工程设计根据建筑物的用途与安全等级、建筑布置与上部结构类型，充分考 虑场地和地基地质条件，结合施工技术条件以及工期、造价等要求，合理地选择工程方

22、 案，坚持因地制宜、就地取材的原则，精心设计，以保证建筑物的安全正常使用。 根据工程地质情况及工程要求，要求沉降小于 50mm，地基处理后复合地基承载力要 求达到 350 kpa。拟建工程为地上 20 层，地下 1 层，建筑面积为 2044m 2 ，采用的是笩板 基础，建筑物上部荷载为 35000kpa，场地地下水位为 1.2m。 为了达到场地地基承载力和沉降要求，对建筑物地基部分拟采用 CFG 桩、碎石桩和水 泥土搅拌桩三种地基处理方案。 2.3 方案的论证 米易县商会大厦地基处理工程设计 第 4 页 共 57 页 2.3.1 CFG 桩方案的论证 水泥粉煤灰碎石桩（CFG）加固软弱地基，通

23、过桩与桩间土在一起承担上部荷载。 CFG 桩具有一定的粘结强度的混合料，在荷载作用，CFG 桩的压缩性明显比周围软土小， 因此复合地基中 CFG 桩起到桩体作用，可提高承载力，减小变形。 CFG 桩施工中采用振动沉管灌注成桩，也可用螺旋钻孔成桩，有时用振动沉管机和螺 旋钻机联合使用成桩。采用振动沉管灌注成桩，施工中不复打，与振拔桩相比，不会由于 复打时桩身掺加进泥土，缩短单桩成桩时间，提高施工进度。CFG 桩不留振，匀速拔管， 不易造成断桩。在软土地区施工时，由于采用静压振拔技术，减小了对土和已打桩的不利 影响，施工质量容易得到保证，在市区对噪音污染严格限制的地方可用螺旋钻孔成桩。 CFG 桩

24、适用于素填土、粘土、粉土、砂土等。本工程地层有素填土、粉质粘土、碎石 块粉质粘土、碳质粘土、细砂土等，CFG 桩适用于本工程。 因此，CFG 桩地基处理方案是可行的。 2.3.2 碎石桩方案的论证 碎石桩是将碎石挤入已成的孔中，形成大直径的碎石所构成的密实桩体，能够提高地 基承载力，减小变形和增强抗液化性，还能够提高土体的抗液化性，还能够提高土体的抗 剪强度。一般经振冲加固后，地基承载力可提高一倍以上。 振冲碎石桩法应用在饱和松散粉细砂、中、砾砂、粉土、粘性土、黄土和杂填土及人 工填土都取得了令人满意的效果。振冲碎石桩能够使本工的沉降控制在 50mm 以内，复合 地基承载力达到 350kpa，

25、碎石桩适用于本工程的。 综上所述，碎石桩地基处理方案是可行的。 2.3.3 水泥土搅拌桩方案的论证 水泥土搅拌桩是将水泥等材料作为固化剂，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一 定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。 水泥土搅拌法分喷浆深层搅拌法和喷粉深层搅拌法两种，前者通过搅拌叶片将由喷嘴 喷出的水泥浆液和地基土体就地强制搅拌和均匀形成水泥土；后者通过搅拌叶片将由喷嘴 喷出的水泥粉体和地基土体就地强制和均匀形成水泥土。 水泥土搅拌桩的特性： 水泥土搅拌法由于将固化剂和原地及软土就地搅拌混合，因而最大限度地利用了原 土； 搅拌时不会使地基侧出挤出，所以对周围原有建筑物的影响较小；

26、米易县商会大厦地基处理工程设计 第 5 页 共 57 页 按照不同地基土的性质及工程设计要求，合理选择固化剂及其配方，设计比较灵 活； 施工时无振动、无噪音、无污染，可在市区内和密集建筑群中进行施工； 土体加固后重度基本不变，对软弱下卧层不致产生附加沉降； 与钢筋混凝土桩基相比，节省了大量的钢材，并降低了造价； 根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固型式。 此方法有对其他建筑扰动小而且不致产生附加沉降，对于对沉降及承载力要求较高的 本工程可以满足设计要求。 因此，水泥土搅拌桩地基处理方案是可行的。 2.4 地基处理国内外现状与发展趋势 近 50 年来，国内外在地基处理技

27、术方面发展十分迅速。我国随着大批国外先进技术的 引进，老方法得到改进，新方法不断涌现，并结合我国自身特点，初步形成了具有中国特 色的地基处理技术及其支护体系，许多领域达到了国际领先水平。同时国外现代工业的发 展，也对地基工程提供了强大的生产手段。 随着地基处理技术的实践和发展，人们在改造土的工程性质的同时，不断丰富了对土 的特性研究和认识，从而又进一步推动了地基处理技术和新方法的更新，因而地基处理成 为土力学基础工程领域中的一个较有生命力的分支，地基处理技术在国内外也都处于方兴 未艾和十分重要的地位。 2.4.1 CFG 桩国内外现状1 水泥粉煤灰碎石桩简称 CFG 桩，它是在碎石桩基础上加进

28、一些石屑、粉煤灰和少量水 泥，加水拌和，用振动沉管打桩机或长螺旋钻管内泵压成桩机具制成的一种具有一定粘结 强度的桩，桩和桩间通过褥垫层形成复合地基。 CFG 桩复合地基试验研究是建设部“七五”计划课题。于 1988 年立题进行试验研究， 并应用于工程实践。CFG 桩复合地基试验研究成果于 1992 年由建设部组织鉴定，专家们 一致认为：该成果具有国际领先水平，推广意义很大。 CFG 桩复合地基成套技术，1994 年被建设部列为全国重点推广项目，被国家科委列为 国家级全国重点推广项目。1997 年被列为国家级工法，并制定了中国建筑科学研究院企业 标准，现已列入国家行业标准建筑地基处理技术规范。为

29、了进一步推广这项新技术， 国家投资对施工设备和施工工艺进行了专门研究，并列入“九五”国家重点公关项目。1999 年 12 月通过了国家验收。CFG 桩复合地基技术目前已在国内北京、天津、江苏、浙江、 米易县商会大厦地基处理工程设计 第 6 页 共 57 页 河北、河南、山西、山东、陕西、安徽、湖北、广西、广东、辽宁、吉林、云南等 10 多个 省市应用，据不完全统计，该技术已在 1000 多个工程中应用。CFG 桩复合地基 80 年代多 用于多层建筑处理，目前大量用于高层和超高层建筑地基的加固，桩身强度等级多在 C15- C25 之间。当前由于大城市环境治理，大城市烟囱烧煤大量减少，一般烧天然气

30、，所以粉 煤灰产量减少，价格上涨，粉煤灰的价格接近于水泥价格，所以有的部门用低标号素混凝 土桩代替（即 LCG 桩）。 2.4.2 碎石桩国内外现状2 碎石桩是以碎石(卵石)为主要材料制成的复合地基加固桩。碎石桩和砂桩等在国外统 称为散体桩或粗颗粒土桩。所谓散体桩是指无粘结强度的桩，由碎石桩或砂桩等散体桩和 桩间土组成的复合地基亦可称为散体桩复合地基。 日前在国内外广泛应用的碎石桩、砂桩、渣土桩等复合地基都是散体桩复合地基。碎 石桩是散体桩的一种，按其制桩工艺可分为振冲(湿法)碎石桩和干法碎石桩两大类。采用 振动加水冲的制桩工艺制成的碎石桩称为振冲碎石桩或湿法碎石桩；采用各种无水冲工艺 (如于

31、振、振挤、锤击等)制成的碎石桩统称为干法碎石桩。当以砾砂、粗砂、中砂、圆 砾、角砾、卵石、碎石等为填充料制成的桩称为砂石桩。 振动水冲法是 1937 年巾德国凯勒公司设计制造出的具有现代振冲器雏形的机具，用于 挤密砂土地基获得成功。20 世纪 60 年代初，振冲法在德国开始用来加固粘性土地基，由 于填料是碎石，故称为碎石桩，之后，在各国推广应用。 我国应用振冲法始于 1977 年，20 多年来，我国在坝基、道路、桥涵、大型厂房及工 业与民用建筑地基处理中，振冲法已得到广泛应用。一九八三年我国研制成功大功率 (75kW)振冲器，为推广应用和发展振冲技术开拓了新领域，使以前 30kW 振冲器不能处

32、理 地基成为可能，加固效果远高于 30kW 振冲器。如四川铜街子水电站打穿了 8m 厚漂卵石 层，成功地加密了下卧细粉砂；在昆明松华坝水库加密了 15m 厚玄武岩风化碎石土坝壳； 在三峡二期围堰风化砂振冲加密深度 30m，最深达 35m。但因振冲碎石桩有泥水污染环 境，故在城市和已有建筑物地段的应用受到限制，且其还有软化土的作用；于是从 80 年代 开始，各种不同的施工工艺相应产生，如锤击法、振挤法、沉管法、振动气冲法、袋装碎 石法、强夯碎石桩置换法等。虽然这些方法的施工不同于振动水冲法施工，但是，同样可 以形成密实的碎石桩，扩大了碎石桩的内涵。目前，各种干法碎石桩施工技术蓬勃发展， 与湿法碎

33、石桩并存，是碎石桩技术发展的特色之一。 2.4.3 水泥土搅拌桩国内外现状3 米易县商会大厦地基处理工程设计 第 7 页 共 57 页 水泥土搅拌法适用于加固饱和粘性土地基的一种新方法。它是利用水泥（或石灰）等 材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液或粉体） 强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理化学反应，是软土硬结成具有整体 性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。 水泥土搅拌法加固的土质有淤泥、淤泥质土、地基承载力不大于 120kPa 的粘性土和粉 性土等地基，加固仅限于陆上，加固深度可达 18 米，所以这种方法在目前用于处

34、理软弱地 基应用非常广泛。 搅拌桩技术在 20 世纪 50 年代初起源于美国；瑞典于 1967 年开始研制石灰粉喷搅拌 法；1953 年日本从美国引进水泥搅拌技术，后于 20 世纪 70 年代初应用于工程实践取得成 功。至今，日本水泥搅拌桩技术已发展到单桩的最大施工直径超过 1.8m，一次最大加固面 积超过 9.5m2，最大加固深度节钻杆式超过 60m，搭架式也可达 30m 以上。我国于 1977 年 由冶金部建研院和交通部水规院引进开发双轴水泥浆液搅拌技术，1980 年应用于工程实 践。目前，我国的搅拌机械最大的施工直径达 1.2m，最大加固截面面积 2.1m2，最多有四 轴的，加固深度多数

35、 1518m，少数可达 2530m。 3 方案的设计计算及最佳方案选择 3.1 CFG 桩的设计计算与工程预算 CFG 桩的安全可靠性论证从桩径，桩长，桩的承载力，沉降计算，软弱下卧层验算， 等方面进行论证，经济合理性从工程预算方面进行论证。 3.1.1 CFG 桩的设计计算 1CFG 桩设计计算5 (1) 桩径 CFG 桩的桩径取 D=500mm，面积 Ap=0.196m2，周长 Up=1.571m，采用长螺旋钻孔、 管内泵压混合料成桩。 （2）桩长 以第2层卵石土层作为桩端持力层，进入持力层 0.3m，桩长为 6.0m，保护桩长为 0.5m。 （3）单桩承载力特征值 Ra 1 n apsi

36、 ipp i RUq lq A (3-1) 米易县商会大厦地基处理工程设计 第 8 页 共 57 页 1.571 (25 0.645 2.222 2.9 150 0.3) 0.196 4000 0.5 742KN 式中 a R单桩承载力特征值，kN； p U桩的周长，m； n桩长范围内所划分的土层数； si q桩周第 i 层土的侧阻力，kpa； i l第 i 层土的厚度，m； p q桩端阻力特征值，kpa； p A桩的截面积，m2。 (4) 面积置换率 m () () a spksksk p R mfff A （3-2） 742 (350 1.0 0.8 106) (1.0 0.8 106)

37、0.196 0.072 式中 spk f复合地基承载力特征值，kpa； m面积转换率； a R单桩竖向承载力特征值，kN； p A桩的截面积，m2； 桩间土承载力折减系数，宜按当地经验取值，如无经验时可取 0.75 0.95，天然地基承载力较高时取大值，本设计取0.8； 采用长螺旋钻孔时，取 1.0； sk f处理后桩间土承载力特征值，宜按当地经验取值，如无经验时，可取天 然地基承载力特征值，kpa，106 sk fKpa。 （5）桩间距确定 米易县商会大厦地基处理工程设计 第 9 页 共 57 页 CFG 桩采用正方形布桩。 1.13 d S m （3-3） 0.5 1.65 1.13 0.

38、072 m 取 CFG 桩的桩间距1.6Sm，CFG 桩桩间距如图 3-1 所示。 图 3-1 CFG 桩桩间距(单位:mm) （6）实际面积置换率 m 22 2222 0.5 0.075 1.131.131.6 d m S （7）桩数 N p mA N A （3-4） 0 . 0 7 52 2 4 4 858.7 0.196 取860N 根 式中 A地基加固的面积，m2。 （8）实际复合地基承载力 spk f (1) spkapsk fmRAm f （3-5） 0.075 742 0.196 1 0.8 (1 0.075) 106 368.1350kpakpa 根据计算，地基处理后的复合地基

39、承载力满足设计要求。 （9）桩身混凝土强度确定 米易县商会大厦地基处理工程设计 第 10 页 共 57 页 33 a cup p R f A （3-6） 311.36 a cu p R fMpa A 式中 cu f桩体混合料试块（边长 150mm 立方体）标准养护 28 天立体抗压强度平 均值，kpa； a R单桩竖向承载力特征值，kN； p A桩的截面积，m2。 混凝土强度等级可选为 C20。 （10）褥垫层厚度 褥垫层厚度一般取 150300mm，当桩径和桩距过大时，褥垫层厚度宜取高值。本工 程褥垫层厚度取 200mm，材料为碎石。 （11）沉降计算6 1）沉降量计算 CFG 桩复合地基沉

40、降由三部分组成，其一为加固深度范围内土的压缩变形 S1，其二为 下卧层变形 S2，其三为褥垫层变形 S3，由于 S3数量很小可以忽略，则有 S=S1+S2。 假定加固区复合土体为与天然地基分层相同的若干均质地基，不同的压缩模量都应扩 大 倍，如图 3-2 所示，然后按地基基础规范法计算加固区和下卧层变形求和： 图 3-2 各土层复合模量示意图 米易县商会大厦地基处理工程设计 第 11 页 共 57 页 12 00 121111 11 ()() nn siiiiiiii ii i sisi pp SSSzzzz EE （3-7） 式中 1 n加固区分层数； 2 n总的分层数； 0 p基础底面处的

41、附加应力，kpa； si E第i层土的压缩模量，Mpa； 1 , ii z z 基础底面至第i层土，第1i层土地面的距离，m； 模量提高系数， spk sk f f ， sk f是基础底面下天然地基承载力特征值，kpa； s 沉降计算经验修正系数，见表 3-1 。 沉降计算经验修正系数 s 表 3-1 s E （Mpa） 2.5 4.0 7.0 15.0 20.0 s 1.1 1.0 0.7 0.4 0.2 复合地基变形计算深度必须大于复合土层的厚度，并应符合下式的要求： 2 1 0.025 n ni i SS （3-8） 式中 n S在计算深度范围内，第i层土的计算变形值； 图 3-3 复合

42、地基沉降计算分层示意图 米易县商会大厦地基处理工程设计 第 12 页 共 57 页 i S在计算深度向上取深度厚度为z的土层变形值，z见图 3-3 ，z按 3-2 确定，z取 0.6m。 z值 表 3-2 b/m 2 2b4 4b8 8b z/m 0.3 0.6 0.8 1.0 计算沉降时，基础宽度取 3.7m,长为 5.0 m，基底压力 P65.3kpa。 复合土层压缩模量扩大系数 350 3.3 106 spk sk f f 。 CFG 桩复合地基沉降计算采用地基基础规范法，地基处理沉降计算见表 3-3。 CFG 桩地基处理沉降计算表 表 3-3 i z m l b z b i ii z

43、mm 1 1 i iii zz mm 0 si p E i s mm i s mm n i s s 0 1.4 0 1.0000 0 0.6 1.4 0.16 0.9938 596.28 596.28 0.004 2.39 2.39 2.8 1.4 0.77 0.8298 2322.6 1726.32 0.004 6.91 9.30 5.7 1.4 1.54 0.5944 3388.08 1065.48 0.007 7.46 16.76 10.2 1.4 2.77 0.3903 3981.06 592.98 0.003 1.78 18.54 11.7 1.4 3.16 0.3516 4113.

44、72 132.66 0.009 1.19 19.73 12.0 1.4 3.24 0.3440 4128.00 14.28 0.005 0.07 19.80 0.013 由表 3-3 可得，在 Z=12.0m 深度范围内的计算沉降量si=19.80 mm，相应于 Z=11.4m 至 12.0m 的土层的计算沉降量 si=0.2450.02519.80mm，满足计算深度的要 求。 2）沉降计算经验系数 s 的确定 计算深度范围内压缩模量的当量值 s E： 1 01 1 01 () () i iiii s i isi iiisi Apzz E A E pzzE （ 3-9 ） 米易县商会大厦地基处

45、理工程设计 第 13 页 共 57 页 0 0 596.28 1726.32 1065.48592.98 132.66 14.28 596.281726.321065.48592.98132.6614.28 () 7.5894.77125712.79 p p 7.0Mpa 式中 s E沉降计算深度范围内压缩模量的当量值； Ai第i层土附加应力系数沿土层厚度的积分值； si E第i层土的压缩模量，Mpa，桩长范围内的复合土层的压缩模量取值。 查表 3-1，可得沉降计算经验系数 s =0.7。 CFG 桩复合地基最终沉降量 1 0.7 19.8013.86 n ssi i sssmm 50mm，

46、沉降量满足设计要求。 （12）软弱下卧层验算7 软弱下卧层顶面以上土的加权平均容重 m i ii m h h （3-10） 式中 i 第i层土的重度； i h第i层土的厚度。 带入数值得： 3 10.19/ m kN m 软弱下卧层承载力特征值 a f (0.5) aakdm ffd （3-11） 1303.0 10.19 (60.5)298.14kPa 式中 a f修正后的地基承载力特征值； ak f地基承载力特征值； d 埋深的地基承载力修正系数，查表 3-4，3.0 d ； m 下卧层顶面以上土的加权平均重度； 米易县商会大厦地基处理工程设计 第 14 页 共 57 页 d下卧层至基础表面的距离。 承载力修正系数 表 3-4 土的类别 b d 人工填土、e 或 Il大