《华中科技大学地基处理技术课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华中科技大学地基处理技术课程设计.docx（16页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、华中科技大?地基处理技术课程设计?CFG复合地基处理方案班级：学号：姓名：指导老师：目录一、设计资料 1工程概况 1工程地质条件 1根底形式与荷载条件 2二、复合地基的设计 2复合处理地基方案的选择 2CFG桩参数设计 2布桩形式 3三、CFGM复合地基承载力计算 3单桩竖向承载力特征值计算 3面积置换率的计算 4CFG桩复合地基承载力计算 5四、变形计算 5根底底面附加压力 5确定分层厚度 6沉降计算深度 6复合土层的压缩模量 6分层沉降量的计算 6下卧层承载力验算 8五、施工技术要求及质量检测 8施工工艺 8材料要求 8褥垫层 9CFG成桩要求 9施工质量检验 9六、总结 10七、参考文献
2、 10?地基处理技术?课程设计复合地基设计当软土地基不能满足建筑物对地基强度和变形的要求时,可采用置换或挤密的方法,在软弱地 基中设置散体材料砂、碎石等或胶结材料石灰土、水泥土等构成加固桩柱体,与桩间土一 起共同承受建筑物荷载,这类由两种不同强度介质组成的人工地基,称为复合地基.复合地基中桩 柱体的作用与桩根底中桩的作用是不同的,复合地基中的桩柱体是地基整体的一个组成局部,起加 固地基的作用,且不与根底作刚性连接；而桩根底中的桩是一种根底形式,起传递上部结构荷载的 作用,且与承台或上部结构作刚性连接.一、复合地基的作用和适用范围复合地基是由桩和桩间土所组成的,其中桩的作用是主要的,因此,复合地
3、基的类型可按桩的 类型进行划分.按成桩材料分类主要有以下两类：1散体材料桩,如砂砂石桩、碎石桩等；2水泥土类桩,如水泥土搅拌桩、旋喷桩等.按成桩后桩体的强度分类主要有以下两类：1柔性桩；2刚性桩.一复合地基的作用不管何种复合地基,都具有以下一种或多种作用.1 .桩体作用由于复合地基中桩体的刚度较周围土体为大,因此桩体上会产生应力集中现象,大局部荷载由 桩体承当,桩间土上的应力那么相应较少,这样就使得复合地基承载力较原地基有所提升,沉降量有 所减少.2 .垫层作用桩和桩间土组成的复合地基,在加固深度范围内形成复合层,可起到类似换土垫层均匀地基应 力和增大应力扩散角等作用.3 .挤密作用对于砂桩、
4、碎石桩、灰土桩等复合地基,由于施工过程中的振动、挤密等原因,可使桩间土起 到一定的挤密作用.4 .加固固结作用砂桩、砂石桩、碎石桩等具有良好的透水性能,可起到缩短土体排水距离的作用,从而加速地 基的固结.5 .加筋作用复合地基中的桩体在地基中可提升土体的抗剪强度和土的抗滑水平,从而起到加筋的作用.二复合地基的适用范围6 合地基的适用范围见表 1二、设计计算复合地基设计计算的主要内容有：桩体的直径、桩间距、桩长和排列方式的选择；桩体承载力 确实定；复合地基承载力的计算；复合地基变形的计算.（1） 桩长的选择对于复合地基中加固桩体长度加固深度的选择,应该根据土层分布、工程要求等因素 确定,当相对硬
5、层的埋藏深度不大时,应按相对硬层的埋藏深度确定；当相对硬层的埋藏深度较大时, 应按建筑物地基的变形确定；在可液化地基中,桩长应按要求的抗震处理深度确定.桩长的具体选 择可参考表2进行,桩长一般不宜短于 4s表1复合地基的适用范围复合地基分类处理方法加固体材料适用范围振冲置换法适用于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土、散砂石、卵石、角砾、圆砾粉土、饱和黄土和人工填土等地基体振冲挤密法等材料适用于处理砂土和粉土等地基材料土挤密桩法质量较好的粘性土适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土等地基, 以消或除地基湿陷为主要目的柔灰土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、 素填土和杂性熟石灰与土的
6、无水拌和填土等地基,以提升地基承载力为主要目的桩砂石桩法砾砂、粗砂、中砂、圆砾、适用于挤密松散砂土、素填土和杂填土等地基角砾、卵石碎石等半深层搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地刚水泥和地基土的搅拌固基承载力特征值不大于120kPa的粘性土等地基性结体桩旋喷注浆法水泥和地基土的混合固适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、结体砂土、人工填土和碎石等地基表2桩长的选择土 层 条 件桩长软弱土层不很厚,下卧土层承载力较高且埋藏不深,或软弱土层虽很厚,但有可承托桩低的好土层按桩端进入下卧好土层12倍桩径的原那么确定软弱土层很厚,且无夹层按建筑物地基的变形允许的变形和桩低下卧土层
7、的强度确定,二者大值可液化砂层或粉土层应穿越液化土层（2） 布桩方式的选择布桩方式主要取决于根底的形式和地面尺寸.桩在根底平面内可以布置成方形、等边三角形等形式,不同的布桩方式,对桩的置换作用是无影响的,但对桩间土的挤密作用有差异.不同基础形式的布桩方式,可参考表 3选用.表3不同根底下的布桩方式根底形式常用的布桩方式考前须知整片根底等边三角形、正方形对于挤密桩,以等边三角形优于正方形布桩单独根底等边三角形、正方形或等腰三角形桩位布置应对称于根底中央和纵横轴线条形根底单排、三角形双排、正方形双排、等边三角形或正方形三排桩位应重合于根底轴线,或与根底轴线对称,且在转角处及构造柱部位均宜布桩（3）
8、 置换率及桩距和桩径的选择复合地基的面积置换率不仅影响地基处理的加固效果,还对工程造价有很大影响,置换率主要与桩距和桩径有关,因此,计算时可先确定桩的间距和直径,然后再计算置换率；亦可先根据天然土的指标和加固后要求到达的复合地基承载力,计算出所需的置换率,然后再换算出相应的桩距和桩径.面积置换率及桩距和桩径可按表4进行选择.表4置换率及桩径和桩距的选择复合地基处理方法桩孔直径dp桩的间距置换率振冲置换法1.2m2.5mdpm 9 d；振冲挤密法0.9m2.5m土或灰土挤密桩法0.6m等边三角形布置s 0.95d 二_c dmax. c dmaxd砂石桩法0.8m松散砂土地基：等边三角形布置 s
9、 0.95d p I包 pe0 e正方形布置s 0.90d p |生Ve) e粘性土地基：等边三角形布置 s 1.08dp正方形布置s dp深层搅拌法0.8m根据天然土的指标和加固后要求到达的复合地基承载力,计算出所需的置换率,然后再换算出相应的桩距Ap m Ae旋喷注浆法见表5注为地基挤密后,桩间土的平均压实系数,可取；为桩间土的最大干密度；为地基挤密前土的平均干密度；e为地基处cd maxd0理前砂土的孔隙比,可按原状土样试验确定,也可根据动力或静力触探试验确定；e为地基挤密后要求到达的孔隙比,e e D (e e 、； e 、e分别为砂土的最大和最小孔隙比,可按国家标准GBJ123-88
10、?士工试验方法标准?确定；D为el enaxr (emax emin ) maxminr地基挤密后要求砂土到达的相对密度,可取；d为等效影响圆直径,等边三角形布置,d 105s,正方形布置d113s,矩形布置,ee e de 1.13 s1s2s、s2分别为桩的纵向间距和横向间距 A为桩的平均截面积；人为一根桩承当的处理面积.表5 旋喷加固体直径设计参考值四单桩承载力复合地基中的单桩承载力宜通过现场载荷试验确定,也可通过计算确定.对于在复合地基中所形成的加固桩柱体,目前大多所采用的是散体材料砂、碎石等构成的柔性桩或胶结材料石灰土、水泥土等构成的半刚性桩两种形式,有缘两种形式桩体的破坏模式不同,
11、因此,其单桩承 载力的计算方法也不同.1. 散体材料柔性桩的单桩承载力计算散体材料柔性桩的破坏是以膨胀破坏为主要形式,其桩体单位截面积承载力特征值fpk可按下式计算： p ,fp,k 、40245.寸1式中：fp,k为桩体单位截面积承载力特征值kPa;品为天然土不排水抗剪强度kPa; p为桩柱体的内摩擦角,一般可取 35,45： ; K为平安系数,K= 2.2. 水泥土搅拌桩、旋喷桩等半刚性桩的承载力计算半刚性桩的破坏是以碎裂破坏和刺入破坏为主要破坏形式,因而其单桩承载力特征值 R：应分别按桩体材料强度和土对桩的支撑力计算,并去其中较小值,即Rdfcu,k Ap(2)RdUpqsiliApqp
12、式中：Rd为单桩竖向承载力特征值kPa； fcu,k为与桩身加固体配比相同的室内试块边长70.7mm的立方体的无侧限抗压强度平均值kPa,对于水泥土桩,去 90d龄期的强度,对于旋喷桩,去28d龄期的强度；为桩身强度折减系数,可取；Ap为桩的平均截面积m2； Up为桩的平均周长m；1为桩周第i层土的厚度m； qsi为桩周第i层摩擦力/I征值kPa,对于旋喷桩,可采用钻孔灌注桩侧壁摩擦力特征值,对于搅拌桩,淤泥可去58kPa,淤泥质土可取812kPa,粘性土可取1215kPa； qp为桩端天然地基土的承载力特征值kPa,可按GBJ7- 89?建筑地基设计标准?第三章第二节中的有关规定确定；为桩端
13、天然地基土承载力的折减系数,对于搅拌桩,可取,其他情况可取1.五复合地基承载力计算复合地基承载力特征值 fsp,k宜通过现场复合地基载荷试验确定,也可按下式计算：fsp,k mfp,k1 mfs,k3式中：fsp,k为复合地基承载力特征值kPa; f p,k为桩体单位截面积承载力特征值 kPa,fp k=呢/ Ap; fs,k为桩间土天然地基承载力特征值 kPa ； m为置换率；为桩间土承载力p ,p ,折减系数,对于散体材料柔性桩,取1,对于水泥土搅拌桩,当桩端土为软土时,可取0.51.0 ,当桩端土为硬土时,可取0.1 0.4,当不考虑桩间软土的作用时,取0,对于旋喷桩,可取0.20.6,
14、当不考虑桩间软土作用时,取对于散体材料柔性桩,当为小型工程的粘性土地基时,其复合地基承载力特征值fsp,k也可按下式计算:fsp,k 1 m(n 1)必(4)fsp,k 1 m(n 1)(3Sv)5式中：n为桩土应力比,无实测资料时可取 24,原土强度低时取大值,原土强度高时取小值;Sv为桩间土的十字板抗剪强度kPa,也可用处理前地基土的十字板抗剪强度代替.在设计时,可根据要求到达的复合地基承载力,按式 数N,即6计算复合地基的面积置换率m及总桩f sp, kf s,kfp,kfs,k(6)mA式中：A地基加固面积m2.六 软弱下卧层强度验算当复合地基下存在软弱下卧层时,除复合地基的承载力应满
15、足设计要求外,尚须对软弱下 卧层强度进行验算.其验算方法是将复合地基与软弱下卧层视为双层地基,且桩与桩间土能有效地 结为一体,以应力扩散角方法进行验算,即要求作用在软弱下卧层顶面处的附加压力与复合地基自 重压力之和不大于软弱下卧层的地基承载力,应满足下式要求：Pz Pcz f z(8)式中：Pz为软弱下卧层顶面处的附加压力kPa； pcz为软弱下卧层顶面处的复合地基自重压力kPa; fz为软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力设计值kPa).条形根底（9）矩形根底（10）式中：b为矩形根底或条形根底顶面的宽度Pzbl(pb(P Pc) b 2ztgPc)Pz (b 2ztg ) (l 2zt
16、g )m; l为矩形根底低面低面的长度 成；p为基低平均压力设计值kPa; Pc为根底低面处土的自重压力kPa; z为根底低面至软弱下卧层顶面的距离m;为复合地基应力扩散角,可按表6取值.软弱下卧层顶面处的复合地基自重压力Pcz,可按下式计算：PczP (d z)(11)式中：p为复合地基平均重度kN/m3； d为根底深度m.当按式8验算不满足要求时,须重新设计复合地基,直至满足为止.z/bEsp/Es备注3510000E为复合地基压缩模量,E为软弱下卧层压缩J sp匚 s模量01020232530表6 复合地基的应力扩散角 七复合地基的变形计算复合地基的变形沉降 s包括复合土层的压缩变形量S
17、1和桩端以下未处理土层的压缩变形量多即ss1s2(12)式中：s为复合地基最终竖向变形量cm； s为复合土层的压缩变形量cm,对于搅拌桩复合地基,可按经验取 2040cm； s2为桩端下未处理加固土层的压缩变形量cm.对于复合土层的压缩变形量Si可按下式计算:.P0PzlSi2Esp(13)式中：P0为根底底面附加压力kPa,P0pPc;p为复合平均压力设计值kPa;Pc为根底底面处土的自重压力kPa; pz为复合土层底面处的附加压力kPa; l为加固体的实际长度cm； Esp为复合土层的压缩模量kPa.复合土层的压缩模量 Esp可采用置换率加权的方法进行计算,即Esp mEp 1 mEs14
18、其中对于散体材料柔性桩复合地基,复合土层的压缩模量Esp也可按下式进行计算：Esp 1 mn 115式中：Ep为桩体的压缩模量kPa,对于搅拌桩,可取 Ep 100120 fwk,对于旋喷桩,可采用测定混凝土割线弹性模量的方法进行确定；Es桩间土的压缩模量kPa,可用天然地基的压缩模量代替；m为面积置换率；n为桩土应力比,在无实测资料时,对粘性土可取24,对粉土可取3,原土强度低取大值,原土强度高取小值.对于桩端下为加固土层的压缩变形量$2可用分层总和法按下式计算：n pz , 、s s Zi i Zi 1 i 116i 1 Esi式中：s为按分层总和法计算出的沉降量 mm；为沉降计算经验喜事
19、,应根据沉降实测资料及地区经验确定,也可按表 7取值；n为地基沉降计算深度范围内所划分的土层数；pz为加固桩群体底面处的WW压力kPa; zi、z 1为加固桩群体底面处分别至第i层土底面和第i-1层底面的距离m； i、 i 1为加固桩群体底面处分别至第i层和第i-1层土底面的平均附加应力系数,Esi为加固桩群体底面下第 i层土的压缩模量MPa.表7 沉降计算经验系数Es MPa注E为下卧层土的压缩模量. s三、设计要点及设计施工说明一设计要点1. 复合地基设计方法的选择不同的复合地基,具有不同的优势、弱点和适用条件,并且其造价和工期也不相同,因此,在 选择复合地基处理方案时,应根据工程要求、岩
20、土特性和技术水平三个方面因素,通过技术经济分 析比照确定,其一般性思路为：所选择的复合地基能否适应场地岩土特性；所选择的复合地基 能否到达要求加固目标；施工条件是否具备；环境影响(振动、噪音、排污等)是否许可； 经济适应性(造价上下、工期长短、材料与能源)情况；最后进行决策.2. 复合地基设计的根本程序当经济技术经济分析比拟决定采用某种复合地基方法后,其设计工作可按以下几本程序 进行：确定复合地基加固目标；分析勘察资料；了解当地施工条件；确定桩长、布桩 方式、桩径、桩距和置换率；进行复合地基承载力和变形验算；施工图设计；反应施工信息 修正设计.3. 护桩的考虑护桩(又称为保护桩)是指位于根底底
21、面范围之外的桩,对于复合地基的加固效果起保 证和提升作用.但由于设置护桩往往会明显增加工程量和造价,影响到复合地基的经济效益, 因此应根据桩型、土质、根底形式以及建筑物重要性等具体条件总和考虑确定.4. 顶部垫层的考虑在复合地基顶面可铺设一层厚约0.5m的沙砾料柔性垫层,以使根底压力经垫层扩散后能较均匀地作用于复合地基,但在整片根底和存在“硬壳层及地下水位埋藏较浅的场地 或用旋喷桩加固已有建筑物地基等情况,一般都没有(也不可能)设置顶部垫层.5. 对复合地基质量检验的要求对复合地基质量进行抽样试验检查,其质量中验的内容、方法和数量可参考表8进行.对复合地基进行质量检验,应考虑到复合地基的强度实
22、效,因此,在复合地基施工结束后,应 间隔一定时间方可进行质量检验.表8复合地基质量检测内容桩型检验内容根本方法检测点数量各种桩复合地基承载力多桩或单桩复合地基静载荷试验总桩数的一%且不应少于三根桩体密实度动力触探,必要时可配合取芯采用和开挖检查总桩数的2%4%,且不少于3根挤密桩桩间土挤密效果标准贯入、静力触探、动力触探、土工试验等参考中等复杂场地详勘阶段的勘察点距离布置(二)设计施工说明复合地基的施工图设计一般由桩位设计图(含剖面设计)和设计施工说明两局部组成,其设计 施工说明的内容主要有以下几个方面：(1)编制复合地基设计所依据的根本资料和标准.(2)工程的建筑特性和场地的岩土概况.(3)
23、复合地基的加固对象、加固承载力目标值及桩体质量和桩间土挤密质量的要求指标.(4)复合地基所采用的桩型、桩材(品种、规格和配合比)、桩长、桩径、桩距和置换率.(5)制桩工艺的主要要求、工艺参数、施工质量指标和施工顺序.(6)特殊技术举措的说明.(7)保证施工质量的技术举措及按信息法施工的具体要求.(8)对施工质量检测工作的要求.(9)其他有必要进行说明的问题.四、复合地基设计(一)根本设计资料(1)工程概况某六层住宅楼,建筑占地约400800 m2,建筑面积约 25005000nt(2)根底形式与荷载条件拟采用筏板根底(根底底面为16m*25m25m*32m,根底底面压力 180 kPa ,根底
24、埋深.(3)工程地质条件该场地地形较为平坦,平均地面标高在 3.90m,地下水埋深在地面下 0.52m,平均水位标高3.38m.各土层的物理力学性质见表9.表9各层土的物理力学性质指标序层 土层名称层厚含水量重度比重孔隙比塑性指数液性指数直剪固结快剪压缩性指标地 基土 承载 力特 征值c(kPa)()ai 2(/MPa)Es12(/MPa)1 素填土2 浜填土 褐黄色粉质粘土90淤泥质粉质粘土7砂质粉土0 淤泥质粘土001 粉质粘土61 暗绿色粉质粘土072 草黄色粉质粘土未穿5701801(二)设计要求(1)选择适宜的复合地基处理方案.(2)完成对所选择的复合地基方案的设计计算工作：选择桩长、桩径,确定面积置换率以及布桩形式,完成承载力计算,完成沉降计算,确定复合地基的检测方法及验收标准.(3)绘制该复合地基的桩位布置图(平面布置图、剖面图和横断面图)(4)编制复合地基的设计施工说明.