复合地基处理设计方案综述Word格式.docx
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4.5褥垫层-13-
4.6设计工程量-13-
5.复合地基施工工艺及施工方法-13-
5.1素混凝土桩施工工艺及施工方法-13-
5.2高压旋喷桩施工工艺及施工方法-16-
5.3褥垫层铺设技术要求-18-
6.复合地基加固质量检测-18-
附图：
1、1号楼大直径素混凝土桩平面布置图
2、2号楼大直径素混凝土桩平面布置图
3、6号楼高压旋喷桩平面布置图
1.前言
该地块规划总占地面积36335.28㎡，净用地面积20230.25㎡，本项目主要由5栋高层建筑和1栋为6F多层商业建筑组成，红线范围内设二层地下室，高层建筑主楼拟采用框剪结构，天然地基，筏板基础，多层商业建筑及纯地下室拟采用天然地基，独立柱基。
拟建建筑物简况如下表1.1。
拟处理建物的基本性质一览表表1
建筑
物编
号
层数
或
高度（m）
结
构
类
型
拟采用基础
建筑物对差异沉降的敏感程度
形式
±
0标高
预计基础埋深
（m）
基底
压力（kN）
地下室
或地下
设备情况
1#楼
20F/99.20m
框剪
筏板基础
484.50
472.60
15800kN
2F
敏感
2#楼
484.60
12000kN
6#楼
3F/15.9m
框架
独立柱基
484.10
4300kN
不敏感
本工程详细勘察由XXXX勘察有限公司完成，受建设单位所托，我公司对本项目1#、2#、6#主楼范围复合地基处理工程进行方案设计。
2.编制依据
1）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）
2）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）
3）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
4）《四川省建筑地基基础检测技术规程》（DBJ51/T014-2013）
5）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2011）
6）《成都地区建筑地基基础设计规范》（DB51/T5026－2001）
7）《复合地基技术规范》（GB/T50783-2012）
8）《东时置业成都有限公司“乐活公社”岩土工程勘察报告》（XXXX勘察有限公司，2016年12月）
9）建设单位提供的本项目建筑设计文件（电子版,地下室基础图及大样图，2017年2月）
3.场地工程地质条件
3.1地形、地貌
拟建场地位于XXXX，现为空地，场地地势开阔，交通便利。
地面标高最大值485.40m,最小值482.49m,地表相对高差2.91m。
地貌单元上属成都平原岷江水系
级阶地。
3.2地层结构
根据钻探揭示，场地地层结构简单，主要由第四系全新统人工堆积（Q4ml）的填土层、第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）的粉质粘土、粉土、细砂、中砂、卵石层及白垩系上统灌口组泥岩等组成，现自上而下分述如下：
1.第四系全新统人工填土层（Q4ml）
素填土①：
杂色，稍湿，结构松散，其成分以粉质粘土为主，夹杂砖、瓦、砾石、混凝土块、陶瓷、塑料及植物根茎。
该层在场地内普遍分布，层厚0.5～6.50m。
局部可见淤泥质填土，黑灰色，很湿，有异味，分布厚度约1.5～3.0m，为以前厕所或粪池位置。
2.第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）
粉质粘土②：
褐黄色、褐灰色，湿～很湿，可塑，含少量铁锰质氧化物，稍有光滑，干强度一般，韧性一般，该层在场地内普遍分布，层厚0.5～3.60m。
局部偶见褐灰色淤泥质粉质粘土或粉土，厚度不均匀。
粉土③：
褐灰色、湿，稍密，含少量铁锰质结核，轻微摇振反应，稍有光泽，干强度差，韧性差，该层在场地内普遍分布，层厚0.8～3.50m。
细砂
：
褐灰色，黑灰色，湿～饱和，稍密，主要由长石、石英、云母等矿物颗粒组成，轻微摇振反应，稍有光泽，干强度差，该层在场地内分布不连续，层厚0.6～2.80m。
砂卵石层
褐灰色、青灰色，湿～饱和，松散～密实，卵石含量约为50～80%，粒径2-8㎝，充填物以中砂为主，少量泥质，卵石成分主要以岩浆岩为主，卵石级配及分选性较差，磨圆度中等，全场地分布，顶板埋深4.4～7.20m。
根据N120超重型动力触探击数将卵石层划分为
中砂、
-0松散卵石、
-1稍密卵石、
-2中密卵石、
-3密实卵石五个亚层。
中砂
青灰色，湿～饱和，稍密，主要由长石、石英、云母等矿物颗粒组成，轻微摇振反应，该层在场地内普遍分布，层厚0.5～2.90m。
-0松散卵石：
褐灰色、青灰色,湿～饱和，其成份以花岗岩为主,以中等风化和微风化者居多，少量强风化。
颗粒呈圆形～亚圆形，粒径一般2～3cm，卵石含量小于50～55%，排列十分混乱，颗粒绝大部分不接触。
卵石粒间充填约占50%，以中砂及圆砾为主。
N120超重型动力触探修正击数一般小于4击。
-1稍密卵石：
卵石含量55～60%，排列混乱，粒径一般3～5cm，最大可达8cm，颗粒大部分不接触。
N120超重型动力触探修正击数一般4～7击。
-2中密卵石：
卵石含量60～70%，粒径一般3～8cm，最大粒径可达10cm，骨架颗粒交错排列，大部分接触。
N120超重型动力触探修正击数一般7～10击。
-3密实卵石：
卵石含量大于70%，粒径一般4～10cm，最大粒径可达到15cm，骨架颗粒交错排列，连续接触。
N120超重型动力触探修正击数一般大于10击。
3.白垩系上统灌口组泥岩（K2g）
泥岩
棕红、紫红色，泥质结构，厚层构造，岩层倾角近于水平。
根据风化程度可分为强风化泥岩
-1，中等风化泥岩
-2两个亚层。
强风化泥岩
-1：
该层分布厚度不大，裂隙较发育，岩体较破碎，岩性软硬不均。
钻探取芯多呈碎块或碎屑状，锤击声闷，遇水易软化，手稍用力可折断，锤轻击易碎，底部冲击钻进困难。
中等风化泥岩
-2：
岩体结构清晰，岩体较完整。
钻探取芯多呈柱状，少量长柱状，岩芯用手难以折断，锤稍用力敲击可断，锤击声脆。
根据钻探揭露，其完整性为较完整，RQD约为88～95，岩体基本质量等级分类为Ⅴ类。
地基土的工程特性指标建议值表3.2
土层名称
及编号
重度
（kN/m）
压缩
模量
Es
（MPa）
变形
E0
内聚
力C
（kPa）
内摩
擦角（Ø
。
）
（度）
承载力
特征值
fak
高压旋喷桩
极限侧阻力标准值qs（kPa）
极限端阻力标准值qp（kPa）
素填土
17.5
3.0
/
5
粉质粘土
18.0
5.5
22
14
160
粉土
18.5
3.5
12
100
19.0
10
20
19.5
20.0
110
25
松散卵石
-0
15
25.0
180
35
稍密卵石
-1
21.0
30.0
350
45
1200
中密卵石
-2
22.0
32
38.0
500
60
2200
密实卵石
-3
23.0
40
42.0
800
80
3000
8.0
300
120
中风化泥岩
10.0
850
3200
3.3场地水文地质条件
根据钻探揭露，场地内场地内水体主要为上层滞水、孔隙型潜水及深层基岩裂隙水。
上层滞水，主要赋存于场地上部的人工填土层和粉质粘土层中，局部分布，靠大气降水、地表水及沟管渗漏补给，埋藏较浅，无统一自由水面，水量较小，易于疏排；
基岩裂隙水埋置较深，以上两种水体对本工程地基基础设计和施工影响不大。
第四系松散堆积层孔隙型潜水主要赋存于第四系砂卵石层中，略具承压性，是场地内主要地下水，卵石层为主要含水层，主要受大气降雨，以地下径流、蒸发等方式排泄，其透水性较强，富水性较好，水量丰富，水位变化主要受季节性控制。
勘察期间为平水期，在勘探孔中实测得地下水位埋深为4.00～7.00m，相应水位标高为478.0～478.4m，该水位随季节、雨水量而变化，正常年变幅为2.0～3.0m左右。
根据该区域已有的地下水动态变化观测资料，场地历史最高水位标高可达标高481.0m,可作为抗浮设计水位。
根据判定结果：
地下水及地基土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，仅根据pH值判定场地地基土对钢结构具有微腐蚀性。
4.复合地基处理方案设计
4.1设计原则
（1）设计方案必须保证1号、2号、6号楼基础范围内的地基承载力和变形模量满足设计要求。
（2）设计安全可行、经济合理、符合国家相关规范和法规。
（3）满足设计单位提供设计资料相关复合地基设计要求。
（4）设计参数：
根据勘察报告和成都地区经验值及业主提供的资料，大直径素混凝土桩和高压旋喷桩复合地基设计所需各土层侧阻力特征值及桩端端阻力特征值建议值如下：
各土层侧阻力特征值及桩端端阻力特征值表4.1
指标
岩土层名称
大直径素混凝土桩
桩侧阻力特征值qsa（kPa）
桩端阻力特征值qpa（kPa）
50
55
65
85
2000
4.2设计要求
根据地质勘探揭露，建筑物1号、2号、6号楼基底下一定深度范围内存在中砂、松散卵石等软弱层，承载力极低，经过设计复核计算均不能作为该建筑基础持力层，因此，须对此区域内的软弱地基土进行加固。
根据设计单位要求，设计建议采用高压旋喷桩复合地基进行处理，1号、2号楼处理后复合地基承载力特征值fspk≥550kPa，压缩模量Es≥22MPa；
6号楼处理后复合地基承载力特征值fspk≥350kPa，压缩模量Es≥15MPa。
4.3复合地基处理设计方案选择
根据场地勘察报告资料揭露，1号、2号楼为筏板基础，基底2～3m范围内地层为中砂、松散卵石、稍密卵石、中密卵石、密实卵石，基底2～3m以下为强风化泥岩、中风化泥岩，设计建议采用高压旋喷桩复合地基进行处理，由于高压旋喷桩对强风化泥岩处理效果极差，因此，1号、2号楼复合地基处理选用大直径素混凝土桩复合地基。
根据场地勘察报告资料揭露，6号楼为独立柱基，基底6m范围内地层为中砂、松散卵石、稍密卵石、中密卵石、密实卵石，选用高压旋喷桩复合地基。
4.4复合地基设计计算
4.4.11号、2号楼复合地基设计
4.4.1.1大直径素混凝土桩加固机理
大直径素混凝土桩即是大直径CFG桩，CFG桩复合地基，实际是在卵石及中砂中掺入适量的水泥和水，用专用成桩机具制成的具有可变粘结强度、可变桩径的复合地基。
通过调整水泥掺量和配比，可使桩体强度等级在C5～C20之间变化，CFG桩是刚性桩。
在外载作用下，大部分荷载由桩承受，桩周摩阻力得到充分发挥，端阻力随荷载作用的时间及桩侧阻力发挥的程度而逐渐增高。
同时，桩顶褥垫层则发挥调节作用，使桩间土与桩身共同作用，逐渐形成复合地基CFG桩具有可通过改变桩长、桩距、褥垫层厚度和桩体材料配比，使天然地基的承载力提高幅度有很大的可调性和具有使基础变形减小等能力，同时这种桩具有提高承载力幅度大、施工简便、造价较低、噪音小及作业时不易缩径不易塌孔等诸多优点。
这种地基施工方法的工程造价适宜，工期较短，文明施工容易保证，适宜本场地。
根据本工程特点，主楼要求地基土的承载力高、变形小、地层变化较大，故为更好的满足设计要求，经过经济技术对比，1号、2号楼采用大直径素混凝土桩（同样为刚性桩），其地基处理效果更为有效。
4.4.1.2确定桩端持力层及桩长
根据本工程建设场地岩土工程地质条件，选择中等风化泥岩为桩端持力层。
根据该场地的勘察报告《地质钻孔剖面图》3-3、4-4、1-1、2-2号剖面计算，1号楼大直径素混凝土桩进入中等风化泥岩不小于1.0m，且截桩后最短有效桩长不小于5.0m，平均施工桩长7.1m；
2号楼大直径素混凝土桩进入中等风化泥岩不小于1.0m，且截桩后最短有效桩长不小于5.0m，平均施工桩长5.0m。
现场施工根据地勘报告和具体情况确定桩长，且均不小于以上最短桩长。
4.4.1.3桩径的确定
本工程大直径素混凝土桩加固对象为基底至中等风化泥岩之间的地层，主要为中砂、松散卵石、稍密卵石、强风化泥岩层，根据相关规范及地区经验，大直径素混凝土置换桩有效桩径取1000mm。
4.4.1.4确定复合地基桩间和桩端土承载力特征值
确定桩间土承载力特征值
根据场地的地层条件和土的物理力学参数，桩间土承载力特征值fsk综合取180kPa。
确定桩端土承载力特征值
桩端持力层为中等风化泥岩，桩端土桩端阻力特征值取qp=2000kPa。
4.4.1.5复合地基计算公式
大直径素混凝土桩为有粘结强度增强复合地基。
根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）第7.1节相关规定，按下列式计算且结合地区经验确定。
（7.1.5-2）
（7.1.6-1）
（7.1.5-3）
式中：
——复合地基承载力特征值，取550kPa；
——面积置换率；
λ——单桩承载力发挥系数，取1.0；
——单桩竖向承载力特征值；
——桩的平均截面积，根据本工程土质情况，桩径取1.00m，平均截面积为0.785m2；
——桩间天然地基土承载力特征值；
——桩间土承载力折减系数，根据经验取0.8。
——第i层土的厚度，按照地勘资料取值；
αp——桩端端阻力发挥系数，有粘结强度增强复合体桩根据经验取1.0。
——单桩分担的处理地基面积的等效圆直径；
——与素混凝土桩桩身水泥土配合比相同的室内加固土试块在标养条件下28d龄期的立方体抗压平均强度，本工程桩身混凝土采用商品混凝土，混凝土强度C20，取20.0MPa；
——桩周长，取3.14m；
——桩长范围内划分的土层数；
——桩周第i层土的侧阻力特征值，详见表4.4.1-1、4.4.1-2；
——桩端地基土承载力特征值。
4.4.1.6复合地基计算
对照地勘报告及相关参数对各栋楼按每钻孔，根据公式
计算结果如下：
1号楼场地各岩土层参数表4.4.1-1
孔号
中砂（m）
松散卵石厚度（m）
稍密卵石厚度（m）
中密卵石厚度（m）
密实卵石厚度（m）
强风化泥岩厚度（m）
中等风化泥岩厚度（m）
桩长
单桩承载力（KN）
9
2.0
1.1
1.2
1.0
5.3
1948.37
1.8
1.4
5.4
2442.92
11
0.7
2.5
1.6
7.7
2617.19
2.1
8.6
3118.02
13
0.6
1.9
1.3
5.0
2086.53
0.8
5.1
1912.26
2.9
3.1
9.8
2293.77
16
3.3
3.2
9.9
2981.43
2号楼场地各岩土层参数表4.4.1-2
1
0.5
0.4
2012.74
2
2199.57
3
1.7
2133.63
4
2402.10
2158.75
6
2237.25
7
2168.17
8
2.6
1965.64
本工程桩身混凝土采用商品混凝土，混凝土强度C20，根据公式
＝0.25×
20000×
0.785＝3925kN
综合以上两种计算，并结合地区类似桩长单桩承载力载荷试验经验，取单桩承载力特征值1910kN。
根据公式
，
取550kPa，
求得地基处理置换率m＝0.177。
本工程大直径素混凝土桩按照正方形布置，根据m=d2/de2，de=1.13s,求得s＝2.10m（其中d=1.00m）。
4.4.1.7复合地基验算
按照正方形布桩，最小桩距取2.10m。
则m=d2/de2=0.178（当桩正方形布置时，de=1.13s），通过公式7.1.5-2：
计算得fspk＝551.46kPa≥550kPa，满足设计对复合地基承载力要求。
根据Esp=ζEsa（式中：
ζ=fspk/fak）
Esp—复合地基土层的压缩模量（MPa）
Esa—桩间土层压缩模量（MPa），根据场地地质条件，综合考虑Esa取12.0MPa。
验算得复合地基的压缩模量
Esp=ζEsa=550/180×
12=36.6
36.6MPa≥22MPa，满足设计要求。
4.4.26号楼复合地基设计
4.4.2.1高压旋喷桩加固机理
旋喷注浆是近年来发展起来的一项土体加固新技术。
它是利用工程钻机，将旋喷注浆管置于预定的地基加固深度，通过钻杆旋转，徐徐提升钻头，将已经配置好的浆液，用一定的压力从喷嘴中喷射液流，冲击土体，把土和浆液搅拌成混合体，随后凝聚固结，形成一种新的有一定强度的人工地基。
同时，桩顶褥垫层则发挥调节作用，使桩间土与桩身共同作用，逐渐形成复合地基，桩具有可通过改变桩长、桩距、褥垫层厚度和桩体材料配比，使天然地基的承载力提高幅度有很大的可调性和具有使基础变形减小等能力，同时这种桩具有提高承载力幅度大、施工简便、造价较低、噪音小及作业时不易缩径不易塌孔等诸多优点。
根据本工程特点，主楼要求地基土的承载力高、变形小、砂卵石层较厚、基岩埋深较大，故为更好的满足设计要求，经过经济技术对比，6号楼地基处理采用高压旋喷桩。
4.4.2.2确定桩端持力层及桩长
根据本工程建设场地岩土工程地质条件，选择中密、密实卵石为桩端持力层。
根据该场地的勘察报告《地质钻孔剖面图》11-11、12-12号剖面计算，进入持力层不小于0.50m，且截桩后最短有效桩长不小于4.0m，平均施工桩长4.7m。
现场施工根据地勘报告和具体情况确定桩长，且均不小于最短桩长。
4.4.2.3桩径的确定
本工程高压旋喷桩加固对象为基底软弱下卧层，主要为中砂、松散卵石、稍密卵石，根据相关规范及地区经验，高压旋喷桩有效桩径取500mm。
4.4.2.4确定复合地基桩间和桩端土承载力特征值
桩端持力层为中密、密实卵石，桩端土桩端阻力特征值取中密卵石层未经修正的天然地基承载力特征值qp=500kPa。
4.4.2.5复合地基计算公式
高压旋喷桩为有粘结强度增强复合地基。
——复合地基承载力特征值，取350kPa；
λ——单桩承载力发挥系数，取0.9；
——桩的平均截面积，根据本工程土质情况，桩径取0.50m，平均截面积为0.196m2；
——桩间天然地基土承载力特征值，取180kPa；
——与旋喷桩桩身水泥土配合比相同的室内加固土试块在标养条件下28d龄期的立方体抗压平均强度，取7.5MPa；
——桩周长，取1.57m；
——桩周第i层土的侧阻力特征值，本工程中按最短桩长4.0m且进入中密卵石层0.5m计算，详见表4.4.2-1；
4.4.2.6复合地基计算
6号楼场地各岩土层参数表4.4.2-1
单桩承载
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