地基处理毕业设计16Word格式文档下载.docx
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0.051
天然重度γ（KN/m2）
8
14.8-18.8
16.6
1.293
0.078
干燥重度γd（KN/m2）
12.2-15.5
13.7
0.996
0.073
孔隙比e
0.718-1.186
0.949
0.140
0.148
天然孔隙度n（%）
41.8-54.3
48.5
3.746
0.077
饱和度Sr（%）
49.2-81.1
62.5
11.864
0.190
液限WL（%）
27.6-30.3
28.9
0.965
0.033
塑限WP（%）
10.7-12.2
17.5
0.468
0.027
塑性指数IP
0.17-0.39
11.4
0.564
0.049
指数IL
0.32-1.11
0.28
0.070
0.248
系数a1-2
2.0-5.4
0.70
0.264
0.376
压缩模量ES1-2
2.0-41.1
3.2
1.289
0.404
表1-2
③层黄土状土
范围值
σ
δ
24.0-31.9
27.2
2.832
0.104
天然重度r（KN/m2）
17.2-19.5
18.2
0.842
0.046
干燥重度γ（KN/m2）
13.4-15.4
14.2
0.663
0.047
0.721-0.993
0.874
0.090
0.103
75.2-100.0
86.4
10.795
0.125
25.7-33.6
30.5
2.581
0.085
16.3-20.0
18.4
1.181
0.061
9.4-13.6
12.1
1.154
液性指数IL
0.48-0.99
0.73
0.178
0.243
压缩系数a1-2
0.28-0.73
0.51
0.169
0.330
2.6-6.1
4.0
1.213
0.305
2.方案的可行性论证及方案选定：
根据该工程地质勘察报告，基础将位于②黄土状土，可设计基础埋深d=1.5米，结合本场地的地质水文情况，可考虑如下几种方案：
（1）采用强夯法进行处理，不但能够清除地基的湿陷性，而且提高地基的承载力。
（2）采用碎石桩复合地基进行处理。
（3）采用土桩进行处理。
分别对每一种方案进行技术、经济效果的分析、论证。
2.1方案一的论证：
采用强夯法进行加固处理地基。
设计参数如下：
①强夯加固影响深度：
夯锤重和落距是影响夯击能和加固深度的重要因素。
我国夯锤一般为10-20吨，最大夯锤为40吨，落距一般为8-20米。
本工程可采用单击夯击能为2000KN·
m,查关于强夯法的有效加固深度表得：
对于湿陷性黄土，有效加固深度为5.0-6.0米。
②加固范围：
根据有效加固深度，加固范围应超出基础边缘的宽度为处理深度的1/2-1/3，并不宜小于3米，本工程可取3米。
③夯点布置：
由于该建筑物为教学楼，只需对基础以及基础边缘进行加固，所以夯点可按等腰三角形布置。
如下图所示：
④夯点间距：
第一遍夯点间距为5-6米，以后各遍荐举适当减小，整个场地共分三遍进行夯击。
⑤基础埋置宽度的确定：
由于该基础是条形基础，所以基础底面积A=b，根据基础宽度确定方法：
b>
=F/f-20d
式中b—基础的埋置深度，
F—上部结构传至基础底面处的竖向设计值,F=280KN/m,
F—地基承载力设计值,f=fk+ηdγ0（d-0.5）
fk—地基承载力标准值,fk=150KPa
ηd—地基承载力深度修正值,ηd=1.0,
γ0—地基土以上土的加权平均重度,γ0=18KN/m,
d—基础埋置深度,d=1.5m
f=150+1.018（1-0.5）=168KPa
所以,b>
=280/（168-201.5）=2.0m,可取b=2.0m。
基础示意图如下
夯击点的确定：
一般夯击击数为4—10击，本工程设计为每个夯击点6击，
夯击范围A可按下式计算：
A=（B+2/3h）（L+2/3h）
式中A—夯击范围面积；
B，L—分别为加固区的宽度与长度；
H—加固区的有效加固深度。
北侧教学楼的夯击范围面积A1=（8+2/3×
6）×
（85+2/3×
6）=1068m3
南侧教学楼的夯击范围面积A2=（8+2/3×
（33+2/3×
6）=444m3
所以，整个工程的夯击范围面积A=A1+A2=1512m3。
⑦工程量及工程费用的估算：
一．土方工程量费用的计算：
根据本场地的情况，本工程开挖可采用人工挖槽的方法进行施工，查定额得：
100m3作为一个工程量，则整个工程的工程量n=A/100=15.12个，而每个工程量所需的费用是353.79元，则整个工程土方工程费用=15.12×
353.79=8023.96元。
二．强夯施工工程预算：
本工程采用强夯机械能力为200mt,，该工程机械台班数n=1512/100=15.12个，可按16个台班进行计算，查国家建筑预算定额得：
强夯施工总的工程费用=448.35×
16=7173.6元。
三．人工回填土费用：
根据有效加固深度H=5-6米，可取H=5.6米，则回填土方量=1512×
5.6=8467.2m3，则人工回填土费用=8467.2/100×
273.75=23178.96元。
根据以上一、二、三的数据，采用强夯进行加固地基处理工程总基价=8023.96+7173.6+23178.96=38376.52元。
2.2方案二的论证：
采用土桩挤密复合地基进行加固处理，以下是该方案的设计计算：
①土桩尺寸、位置的设计：
按规范规定，桩孔直径以30-60cm为宜，本工程可设计d=40cm，桩孔按等边三角形布置，桩孔排数为3排，如下图所示：
②处理范围:
处理厚度Z自基础底面算起至桩孔下端1/2桩长度处，处理面范围应超出基础边缘，其边界自最外侧一排桩的有效挤密区d/2算起。
对于非自重湿陷性黄土地基，处理厚度应为基础下湿陷性起始压力小于附加、压力与上覆土饱和自重压力之和的所有土层或基础下到附加压力等于土自重压力25%处的深度内所有土层。
可采用以下公式进行计算：
PZ=0.25PCZ
式中：
PZ—处理层底面处的附加压力；
PCZ—土桩和处理层底面处的自重压力。
又因为：
PZ=P-PCZ=0.25PCZ
而P=（F+G）/b（条形基础）=（280+20×
1.5）/2=155KPa
PCZ=γ（Z+d）（γ:
PZ=0.25PCZ处的土的加权重度）
所以就有：
155=1.25×
18（Z+1.5）可得出：
Z=5.4m.处理范围示意图如下：
③桩孔间距：
由于桩孔按等边三角形，桩孔间距L可用下式进行计算：
L=0.952{γd/（γd-γdo）}1/2d
式中：
L—桩孔中心间距；
γ—要求桩间土挤密后达到的平均干重度（KN/m3）;
d—桩孔直径；
γdo—土的原始干重度（根据加权平均重度，γdo=14KN/m3）.
根据实验得：
挤密间土的平均干容重为15—16KN/m3，可取γd=15.5KN/m3。
所以，L=0.952×
{15.5/（15.5-14）}1/2×
0.4=1.2m
则桩孔排距：
M=0.87L=0.87×
1.2=1.1m
④容许承载力的验算:
根据以上计算,基底平均压力P=（F+G）/A=155KPa
而地基极限承载力特征值f=fk+γdηd（d-0.5）
=150+18×
1.0×
（1.5-0.5）
=168>
P=155KPa
所以，地基极限承载力满足设计要求.
⑤施工方法的选择:
采用沉管发进行成孔,使用柴油打桩机下沉打管.桩孔填料充实使用偏心轮夹杆式夯实机,人工定量填料,填桩孔用土料和石灰,土料使用一般粘土,生石灰使用消石灰消解,灰土比常为2:
8.
⑥工程量及工程费用的计算.
一．工程量的计算：
根据桩孔间距和排距的布置,北侧教学楼共布置426个根桩,而南侧教学楼共布置198根桩.则整个工程共布置686根桩，按平均每日完成28根桩来计算一个台班,则需要的天数n=686/23=30天可完成土桩施工.而基底以上开挖土方量（人工土挖）V=V1+V2，
V1-南侧教学楼的人工挖槽量;
V2-北侧教学楼人工挖槽量.
V1=（9.3-4）×
2.8×
1.5+33×
1.5=160.86m3
V2=85×
1.5+5.3×
1.5=379.26m3
材料工程量的计算：
V土=∏/4×
0.42×
5.4×
0.8×
686=372.22m3
V灰=∏/4×
0.2×
686=93.06m3
二.工程费用的计算：
1.土方工程费用=540.12/100×
353.79=1910.90元
2.打桩费用=686/23×
1046.42=31392.60元
3.材料费用：
查工程预算定额，粘土费用3.29元/m3，石灰费用87.62元/m3
则材料费用=372.22×
3.29+93.06×
87.62=9378.6元
所以，整个工程基价=1910.90+31392.60+9378.6=42682.10元。
2.3方案三的论证：
碎石桩复合地基处理设计
设计内容：
①桩位布置和间距的确定：
可采用等边三角形布置进行加固，桩中心间距可采用下面公式进行计算：
L=0.95×
d×
{（1+e0）/（e0-e1）}1/2
L—桩距；
d—碎石桩的直径，桩径可取1m;
e0—天然土的孔隙比；
e1—加固后的土的孔隙比。
则：
L=0.95×
1×
[（1+0.990）/（0.990-0.680）]1/2=2.2m，L可取2m.
②桩长确定：
根据本工程的地层情况，本工程可设计桩长为6米，伸入第四层圆砾层2.5米长，桩体材料为碎石，粒径一般都不大于8厘米，桩直径可取1米。
碎石桩剖面图如下图所示：
③施工方法：
碎石桩施工常采用锤击成桩法，使用柴油打桩机。
④工程量及工程量费用的计算：
根据桩中心间距以及桩的布置范围，北侧教学楼共布置139根碎石桩，南侧教学楼共布置61根碎石桩，则整个工程共布置200根碎石桩。
一．场地土方工程量计算：
北侧教学楼V1=85×
（1.7×
2+1）×
2+5×
2=748+44=792m3
南侧教学楼V2=33×
2=290.4+44=334.4m3
所以，整个工程土方工程量=792+334.4=1126.4m3
根据以上，工程总进尺=6×
200=1200m，根据工程总进尺可得工程总填料T，
T=∏/4×
12×
1200=942m3
二．工程费用的计算：
1.柴油机打桩费用：
942/10×
167.44=15772.85元
2.人工费：
10.95=1031.5元
3.履带式起重机费用：
200/20×
506.56=5065.6元（安排10个台班，一天一个台班）
4.材料费用：
942/1×
56.56=53232.42元
5.土方挖槽费用：
1126.4/100×
353.79=3979.46元
工程总费用=15772.85+1031.5+5065.6+53232.42+3979.46=78153.48元。
2.4经济指标分析比较：
地基处理方案经济分析比较表
序号
处理方案或方法
造价（元）
净工期（天）
强夯法
38376.52
20
2
土桩复合地基
42682.10
30
3
碎石桩挤密桩
78153.48
10
对上表的数据对比分析，我们可以得出如下结论：
A：
强夯法加固地基最经济。
B：
强夯法加固地基工期短。
C：
强夯法加固地基节约大量钢材。
D：
强夯法加固地基，设计、施工都比较简便。
所以，本工程最终采用强夯法作为处理该地基的方法。
3.工程设计计算：
3.1强夯有效加固深度的设计计算：
根据本工程的工程地质情况，可按Menard修正公式进行计算：
H=α（Wh/10）1/2
H：
加固的有效深度（m）;
W：
锤重（KN）;
h:
落距（m）;
α:
修正系数，对湿陷性黄土可取0.35—0.5，根据经验表明，取α=0.4为最宜。
而锤重和落距可根据试验选择的最佳夯击能确定，本工程可采用200KN的锤重，10米的落距进行设计。
则：
H=0.4×
（200×
10/10）1/2=5.7m
3.2最佳夯击能的确定:
本工程采用底面积为4m2的圆锤（对粘性土不宜小于4m2）,在一般情况下,对于颗粒土可取1000-3000KN.m/m2,而根据工程地质情况,夯击范围为黄土,可采用最佳夯击能为3000KN.m/m2.
3.2.1可根据最佳夯击能确定击数n.
n=3000×
4/300×
10=6击.
3.2.2可根据试夯试验确定击数n，可在基槽内选择7个夯击点进行试夯。
试夯采用圆形底面夯锤，直径为2.25米，重量为165KN，落锤高度在8—10米之间，单点强夯击数6—8击。
7个夯击点的试验成果见下表：
夯点编号
锤击击数（击）
总夯沉量
单击夯沉量
最后夯沉量（mm）
隆起量（mm）
6
140.0
23
25
146.5
24.5
24
-1
156.0
16
+3
4
7
150
21
5
152
18
26
145
151.5
22.5
16.5
+1
从上表可以看出，已被扰动的地层总夯沉量在140.0—156.0mm之间，平均值为148.71mm,最后一锤夯沉量在16-26之间，平均值为22.36mm,隆起量在-1—3之间，平均值为0.71mm。
根据上表可作总夯沉量与夯锤击数关系示意图，如下图所示：
从图中可以看出，随着锤击数的增加，总夯沉量也在增加，但到了锤击数为6—7击时，曲线变的平缓，从7击开始，锤击数增加而总夯沉量增加的幅度很小，因此最佳的锤击效果为6—7击。
再根据上述的强夯试验成果表，作隆起量与锤击数关系曲线图，如下图所示：
从图中可以看出，锤击数在6击以前，隆起量为负数，实际是下沉，且曲线平缓。
6击以后，曲线呈上升趋势，隆起量随夯击锤击数的增加而增加，且夯击的后隆起量呈正数。
由此可以证实，选择6—7击为最佳夯击数较为合理。
试夯结果表明，强夯能大大改善被扰动土的密实度，因此本工程可以采用强夯处理。
3.3夯击点布置：
夯击点可根据建筑物类型布置，而该建筑物为教学楼，且为条形基础，所以按等腰三角形布置最宜，强夯施工示意图如下图所示：
3.4确定条形基础的埋置深度：
由于该建筑物基础为条形基础，则底面积为A=1×
b，
根据基础宽度确定方法：
=F/（f-20d）
F—上部荷载传至基础顶面处的竖向设计值（KN），根据经验可得：
F=280KN/m
f—天然地基承载力设计值（KPa）,f=fsk+ηdγγo（d-0.5）=150+1×
18×
1=168KPa
d—基础埋置深度，d=1.5m。
=280/（168-20×
1.5）=2m，b可取2m。
3.5夯点间距的确定：
夯点间距的确定，一般根据地层的情况和处理要求的深度而定。
为了使深层得以加固，第一遍夯点的间距，可取5—9m。
本设计可采用L=5m（轴线中心间距），夯击遍数为三遍（一般情况下可取2—5遍）。
3.6强夯处理范围：
一般处理范围可自建筑物基础边缘边线增加处理深度的1/2—2/3距离，并不宜小于3m。
根据H=5.6m,可设计胛骨范围为3m,亦可按照下列计算：
A—夯击范围；
B，L—分别为加固区的宽度和长度（m）,根据该工程地质情况，B=8m,L=85/33m;
h—设计加固深度（m）,h=5.6m.
则:
北侧楼夯击范围A1=（8+2/3×
5.6）（33+2/3×
5.6）=1040.84m3
南侧楼夯击范围A2=（8+2/3×
5.6）=410.19m3
整个夯击范围A=A1+A2=1040.84+410.19=1451.03m3
3.7夯击点数n:
北侧教学楼击点数n1=（85×
3/5+1）×
2+4×
2=112个
南侧教学楼击点数n2=（30×
3/5+2+4）+4×
2=56个
总击点数n=n1+n2=112+56=168个
3.8强夯地基承载力的验算:
确定强夯后地基承载力标准值,主要通过试验方法而定,载荷试验可按<
<
建筑地基基础设计规范>
>
进行,由于受条件的影响.本设计不能进行试验,所以用规范而定,根据工程地质报告得出:
②层黄土状:
fak=150KPa;
④层圆砾:
fak=200KPa
根据公式:
f=fak+ηbγ（b-3）+ηdγo（d-0.5）
式中:
f:
夯地基承载力设计值;
fak：
夯地基承载力特征值（标准值）;
ηb:
础宽度修正系数，取ηb=0；
ηd：
基础埋深修正系数，取ηd=1.0
γ：
土的重度；
γo：
基底以上土的加权平均重度。
按规范JGJ79-91，则应当规范为：
f=ηdγo（d-0.5）
γo=（19.2×
1+18×
2）/3=18.4KN/m3
f=150+18.4×
（1.5-0.5）=168.4KPa
而P（基底压力）=（F+G）/A=（280+20×
1.5）/2=155〈f=168.4KPa
地基承载力满足上部荷载要求。
3.9强夯法处理后的地基最终沉降量验算：
根据现场试验可得出强夯施工后的孔隙比，对地下5m以上的粉质粘土进行分层计算最终沉降量s，可分为五层，每层厚度为1m,如下表所示：
层号
加固前孔隙比e1
加固前孔隙比e2
1号
1.186
1.152
2号
0.990
0.870
3号
0.872
0.813
4号
0.833
0.784
5号
0.809
0.754
根据地基的最终沉降量计算公式：
s=（e1i-e2i）/（1+e1i）×
Hi
则s=（1.86-1.152）/（1+1.186）×
1+（0.99.-0.870）/（1+0.990）×
1+（0.873-0.813）/（1+0.873）×
1+（0.833-0.784）/（1+0.833）×
1+（0.809-0.754）/（1+0.809）×
1=176mm<
200（所允许的最终沉降量）。
所以，地基沉降量满足设计要求。
3.10工程量的计算：
3.10.1人工挖槽土方工程计算：
V1=A（加固面积）×
d（基础埋深）=1451.03×
1.5=2176.55m3。
3.10.2人工回填土工程量计算：
V2=1512×
5.6=8467.20m3。
3.10.2台班数的计算：
据初步统计，一个台班可夯击100m2（一天一个台班），
则机械夯击台班数=1451.03/100=15个台班，也即夯击施工需15天。
4.施工技术方案：
4.1强夯施工机具的选择：
4.1.1吊车：
本工程采用杭州产的50t履带吊，型号为W200A一台，门型支架一套。
4.1.2夯锤和脱钩装置：
夯锤是否恰当，对锤击效果有重要的影响。
在该工程施工中夯锤平面形状采用圆形，这样可
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