地基处理工程设计Word下载.docx
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4.1施工准备……………………………………………………………………………
4.2CFG桩施工工艺…………………………………………………………………
4.3.CFG桩施工中常见的问题及质量控制措施……………………………………
4.4施工检测验收………………………………………………………………………
5.施工组织管理与预算
5.1劳动组织管理………………………………………………………………………
5.2施工进度计划图……………………………………………………………………
5.3施工预算……………………………………………………………………………
6.程序…………………………………………………………………………………
7.参考文献……………………………………………………………………………
第二部分专题论文
1.工程概况……………………………………………………………………………
2.场地工程地质条件…………………………………………………………………
3.地基处理方案选择…………………………………………………………………
4.国内外发展及特点…………………………………………………………………
5.施工工艺…………………………………………………………………………
6.施工试验…………………………………………………………………………
7.设计理论计算……………………………………………………………………
8.结论………………………………………………………………………………
9.参考资料…………………………………………………………………………
第三部分其它内容
外文翻译………………………………………………………………………………
辞谢
附录
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前言
随着当前经济建设的蓬勃发展，地基基础工程施工建设逐步开始占据主导位置。
它是各分项、分部工程的基础，其施工期约占整个工期的1/3～1/2，投资占30%～50%，使用劳动力占20～30%，并且需用大量的工程和施工用料，它的施工质量优劣直接影响这建筑物的使用安全及寿命。
特别是我国幅员辽阔，地质水文情况千变万化，使得地基与基础这门施工技术更加复杂，涉及的范围及专业相当广阔，包括工程地质学，基础工程学，结构力学，建筑材料等许多学科。
这就对工程设计及施工人员自身知识层次及对国内外地基处理方法的了解有了更高的要求。
目前国内外地基处理的方法很多，根据各地区地层条件的不同及施工工艺的不断改进，许多施工方法得到了不断发展与完善。
CFG桩就是在碎石桩的基础上发展起来处理软弱地基的一种新方法。
它是通过在碎石桩中掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥加水拌和而形成的具有高粘结强度的复合桩体。
其骨料仍为碎石，掺入石屑来改变颗粒级配；
掺入粉煤灰来改善混合料的和易性，并利用其活性减少水泥用量，掺入少量水泥使具有一定的粘结强度。
同碎石桩相比，它克服了碎石桩体材料松散，承载力低，桩体强度低等缺点，充分利用了桩间土的承载力共同作用，因而使得加固后的桩土力学性能大为改变，复合地基承载力显著提高。
本设计书编写的主旨即在于为今后广大施工、设计人员遇到类似地基工程提供一种解决问题的新思维和一套设计模板，用以解决一些现场实际技术问题。
便于以后从事工作的顺利开展，适应改革开放、建筑中工业迅猛发展的紧迫需要。
本次设计书中的内容以施工场地工程地质勘察报告书为蓝本，在综合考虑地层，水文变化情况、场地施工条件、施工机具，设备、工期的基础上，拟定了人工挖孔桩等三种施工方案进行方案论证，最后根据技术可行性、经济合理性、施工可靠性等原则最后选择CFG桩为施工最佳方案，并对其进行具体方案设计，设计内容包括：
工程概况、主要施工方案参数设计、施工组织、预算、施工工艺、质量检测及完工验收等。
编写时严格按照国家新修订的设计规范、施工及验收规范以及新颁布的技术标准规程、新计量单位、符号等。
以求尽力做到实用性强、工艺先进、措施可靠、内容全面，系统，完整配套、新颖，使理论与实践相结合。
基本概念清楚，博采众长，资料丰富、翔实。
设计中除了介绍基本原理、特点、适用范围、工艺方法、机具设备、操作方法、质量保证和安全措施外，并附有图表，计算过程，力求简明扼要、深入浅出、通俗易懂，便于理解和应用。
本次设计书编写中，作者竭尽全力，在内容方面参考了大量国内外专家、学者的学术文献，择要加以运用，同时也渗入了一些作者自己在校学习期间的心得及实习中的体会。
编写上力求做到内容文字精练。
但由于学识和经验水平有限可能还存在这样那样的问题，可商榷之处不在少数，恳切能得到有关专家的宝贵建议及意见，以期在修订时加以改进，充实，提高，使其更加完善。
本次设计编写时，得到了许多同事的大力友情支持，同时潘殿琪老师及王彪老师也在百忙之中给予了指导。
在此表示最真挚的感谢。
1工程概况
武汉钢铁（集团）公司冷轧厂技改工程磨辊间内老磨床易位工程，由武汉钢铁设计研究院设计。
因基坑开挖后，基础范围开挖深度内的地基土为回填土，且含水量教高，地基承载力不能满足基础设计要求。
武钢冷轧技术改造指挥部于2004年3月23日委托中冶集团武勘岩土基础工程公司进行地基处理设计及施工，
本老磨床易位工程磨床基础尺寸5200×
13250mm，基础要求地基承载力不小于190KPa，沉降不大于400mm。
现地基开挖尺寸6600×
15500mm，深约2.5m。
场地整平标高±
0.00=33.05m。
根据国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）第3.1.1～3.1.4条和场地附近以有的勘察资料，本工程重要性等级为三级，拟建场地等级为三级，地基等级为三级，本次岩土工程勘察等级为丙级。
1.1场地工程地质条件
拟建的武纲冷轧厂老磨床易位工程位于武钢冷轧厂磨辊间内，地貌属长江南岸Ⅲ级
阶地地貌，现场地地形平坦，为车间内混凝土地坪，地面标高33.05m，根据钻探揭露，场地内的主要地层如下：
人工填积（Qml）层
（1）、杂填土（地层代号①1）：
颜色较杂，主要由混凝土地坪、矿石、碎石、铁屑、碎砖碎渣等建筑垃圾混少量粘性土填成，呈稍湿～饱和、松散状态。
该土层在场地内均有分布、厚度为0.70～1.00m，平均厚度0.83m，层底标高为32.5～32.8m。
（2）、素填土（地层代号①2）：
黄褐～褐黄色～褐灰色，主要由粘性土填成，含少量碎石、砖块，呈湿饱和、稍密状态。
该土层在场地内均有分布，厚度为5.6～5.8m，平均厚度0.83m，层底标高为26.7～27.2m。
第四系上更新统冲积（Q31al）层
（3）、粉质粘土（地层代号②1）：
黄褐～褐黄色，含铁锰质结核及灰白色高龄土条纹或团块，呈饱和、可塑状态，该层以透镜体形式出现。
（4）、粉质粘土（地层代号②2）：
褐黄色～黄褐色，含少量灰白色高龄土条纹或团块及铁锰结核。
呈饱和，硬塑状态，勘察未揭穿该层。
1.2场地水文地质条件：
勘察场地内地下水主要为上部滞水类型，主要赋存于人工填积层（Qml）中，大气降水
及地表水渗入是其主要补给来源，勘察期间测得地下水位埋深1.1～1.4m间，相当于绝对标高32.1～32.4m。
依据水质分析，依据国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）有关规定判定，该场地上部滞水对混凝土制品和钢筋无腐蚀性，对刚结构具有腐蚀性
1.3地基土物理力学性质指标
场地内各土层主要物理力学性质指标试验值详见“土工试验成果报告表：
标准贯入
试验锤击数实测值，轻型动力触探试验值的波动情况“地质剖面图”和“轻型动力触探试验曲线图”及“钻孔柱状图”。
经过分层数理统计，各土层的主要物理力学性质指标结果详件下表
标准贯入试验锤击数（N）统计表
时代成因
地层代号
岩土名称
密度状态
统计个数（N）
基本值
标准差（σ）
变异系数（δ）
统计修正系数（ψ）
标准值（N）
Max
Min
μ
Qml
①2
素填土
稍密
10
11
7.7
2.08
0.27
0.84
6.5
Q31al
②1
粉质粘土
可塑
8.2
1.48
0.18
0.85
7.0
②2
硬塑
7
27
22.4
3.14
0.14
0.90
20.1
轻型动力触探试验锤击数修正值（N10）统计表
39
71
38.2
12.76
0.33
0.91
34.7
1.4地基土工程性能分析与评价
根据上表中的数值和场地附近已有的勘察资料，现将场地内各层地基土的工
程性能分析评价如下：
由于其主要成分为混凝土地坪和矿渣，成分复杂，结构松散，施工时应破除。
其主要成分为黄褐色粘性土，其标准贯入试验锤击数平均值为7.7击轻型动力触探试验平均值为38.2击，变异系数δ为0.33，压缩模量Es为7.1MPa，其堆积时间超过10年、属不均匀的，具有一定强度的填土层，可以作为一般轻型建筑的天然地基，但作为承载力较高且沉降敏感的建筑物的地基时应进行地基处理。
其天然含水量平均值w为22.8%，天然重度平均值为19.7，天然孔隙比平均值为0.671，液限指数平均值为0.48，压缩系数平均值为0.18，标准贯入试验锤击数平均值为8.2击，变异系数δ为0.18，属比较均匀的中等压缩性土，可作为拟建构筑物的天然地基。
其天然含水量平均值w为22.5%，天然重度平均值为20.2，液限指数平均值为0.17，压缩系数平均值为0.12，标准贯入试验锤击数平均值为22.4击，变异系数δ为0.16，属比较均匀的中等偏低压缩性土，是良好的桩端持力层。
1.5基础地基处理方案的选择与评价
根据场地地层情况，场地6.8m深度范围内的素填土层承载力特征值为110KPa，其堆填时间超过10年，具有一定的强度，但其承载能力不能满足拟建老磨床要求（承载力≥190KPa），且场地位于磨辊间内，开挖深度不宜过深，因此，拟建老磨床不采用天然地基。
结合场地周边条件限制及本工程不能开挖的特点，拟定以复合地基处理软弱地层。
根据施工工艺及加固机理不同，可考虑采用的处理方法有碎石桩法、CFG桩复合地基法、高压旋喷注浆法。
当复合地基不能满足上部荷载与变形的要求时，可考虑采用人工挖孔桩、钻孔灌注桩等桩基础进行地基处理。
根据市内土工试验、原位测试成果并结合场地附近已有的勘察资料，复合地基法及人工挖孔桩有关设计参数建议值可参考下表：
时代
成因
地层
代号
岩土
名称
复合地基（CFG桩法）
人工挖孔（钻孔）桩
5≤h≤10
桩侧土
摩阻力
特征值
桩端
阻力
特征值
400
700
2方案论证
由上节基础地基处理方案的选择与评价可知，可供选择的施工方案主要有：
人工挖孔桩；
钻孔灌注桩；
高压旋喷桩；
碎石桩和CFG桩。
简单比较后可知采用桩基础处理时显然人工挖孔比机械钻孔更为经济；
采用复合地基处理时CFG桩比碎石桩合理科学。
因此可首先排除人工挖孔桩及碎石桩两种方案。
然后对其它三种方法分别从技术可行性、经济合理性及施工可靠性三方面逐一论证。
2.1三种设计方案相关国内外发展
2.1.1高压喷射注浆法
高压喷射注浆法在我国又称为“旋喷桩”，是上世纪70年代初开发的一种新型地基加固技术，迄今已得到了广泛应用。
60年代后期，日本首创单管旋喷法，开始应用于粘性土。
当是桩径约0.3m，引起了世界各国的关注。
单管旋喷法虽然加固质量好，施工速度快和成本低，但还存在固接体小的问题。
因而进一步创造了高压浆液喷射流与外部环绕气流同轴喷射的二重管旋喷法，即JGP工法和JSP工法，继后又创造了压注水、气和浆三种介质的三重管旋喷既GJP工法。
当前除日本使用较多外，意大利、德国、瑞典、俄罗斯和英国等国家也相继引进和应用。
我国于1992年开始旋喷注浆技术的试验研究。
19975年正式用于工程上，铁道部还正式成立了旋喷桩浆液科研协作组，对旋喷法的研究和应用起了积极作用。
目前国内在研制液动高压泥浆泵钻机、浆液配方、固结体内沉埋钢筋笼和定向喷射防渗等方面都取得了很大成绩。
2.1.2人工挖孔桩
作为诸多桩型之一的人工挖孔桩问世已逾百年。
由于其施工设备简单，质量容易保证，可
在狭窄的场地下施工。
无噪音，造价低廉等特点，被广泛应用于高层建筑，大桥和码头等
建构筑物的基础。
同时，随着基坑技术的发展，也被用于作为深基坑支护结构。
目前我国
已施工的人工挖孔桩最大直径达4m，深度超过50m，在广东省，尤其是惠州、茂名、
云浮、河源、深圳等地人工挖孔桩的用桩量超过其它各类桩基的50%以上，部分地区达
到了82.5%，广州地区也达到了22.5%，在桩型上出现了椭圆、空心的形式。
2.1.3CFG桩
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称。
它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑和砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。
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》，该规范正在编制过程中。
为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。
该技术已在全国23个省、市广泛推广应用，据不完全统计，该技术已在1000多个工程中应用。
与桩基相比，由于CFG桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力。
工程造价一般为桩基的1/3—1/2，经济效益和社会效益非常显著。
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C!
5-C25之间。
近2-3年，该技术已在北方地区的高层建筑地基处理中应用，仅北京地区已有近300余栋
高层建筑地基处理采用了CFG桩加固技术，其中绝大多数为20-30层，31-35层的超高建
筑有15幢，由于该技术具有施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价低廉等特点，
目前已成为北京、天津、江苏、浙江、河北、河南、山西、山东、安徽、湖北、广西、广
东、辽宁、黑龙江、云南等23各省、市、自治区及周边地区应用最普遍的地基处理技术之一。
2.2可行性
2.2.1高压喷射注浆法
高压喷射注浆法又称旋喷法，它是利用高压脉冲泵将水泥浆液通过钻杆下端的喷射装置喷入土体，使其混合形成的具有一定高粘结强度桩体的地基处理方法。
主要适用于软弱土层，如第四纪的冲积层、残积层及人工填土等。
在砂粒土、粘性土、黄土和淤泥中进行喷射加固，效果也较好。
可用于建筑物地基加固而不扰动附近土体。
施工简单、轻便，机械自动化程度高，噪音低，震动小。
全套设备紧凑，体积小，机动性强，速度快，效率高，成本低，占地少，能在狭窄场地施工。
结合对照本设计处理地层条件及工程实际可知该方法在技术上可行。
2.2.2人工挖孔桩
人工挖孔桩是利用人工钻挖成孔，然后放置钢筋笼、灌注混凝形成的一种具有一定强度的灌注桩。
常用来加固地下水位以上的一般粘性土、填土、粉土、黄土等。
其桩端可进入硬粘性土层、密实砂土层及风化岩层。
成孔设备简单，不用泥浆或套管护壁，具有准备工作少，占场地小，技术易掌握，速度快，成本低。
无噪音，无震动，无泥浆对环境的污染等优点。
2.2.3水泥-粉煤灰-碎石桩
水泥-粉煤灰-碎石桩简称CFG桩，它是在碎石桩基础上掺入适量石屑、粉煤灰和少量水
泥加水拌和制成的一种具有一定粘结强度的桩体。
可用于加固填土、饱和及非饱和粘性
土、松散砂土、粉土等。
工艺性好，灌注方便，易于控制施工质量。
由于大量采用工业
废料粉煤灰，使得桩体材料具有良好的流动性与和易性，同时又节约了水泥，钢材的用
量，降低工程费用，与钢筋混凝土桩加固相比较可节省投资30～40%。
结合对照本设计处理地层条件及工程实际可知该方法技术上可行。
2.3可靠性
2.3.1高压喷射注浆法（方案设计如下）
2.3.1.1承载力设计
1.确定桩长l
由地层剖面图和土的物理力学性质指标结合勘察报告中场地土性质分析评价可知，该地层中代号为②2的粉质粘土层为比较均匀的中等偏低压缩性土，其端承载力较高，是较为理想的桩端持力层，因此初步确定桩端进入该层1m，则桩的长度设计为9.0m
2.确定桩径D
桩径取决于设计时所选用的施工设备。
由于待处理地层位于老磨床生产车间内，施工场地范围狭小，对施工设备有所限制。
鉴于此拟采用长螺旋钻机成孔工艺，桩径设计为400mm
3.确定桩间距s
在桩长、桩径确定后，计算桩间距之前需确定天然地基承载力fak，计算单桩承载力
和计算复合地基承载力标准值
。
（1）单桩竖向承载力特征值估算由下式有：
代入有关数值有：
=3.14×
0.4×
（10×
4+32×
4+41×
1）+400×
3.14×
0.152/4
=311.5KN
采用长螺旋压灌处理后的天然地基承载力特征值与未处理的一致，因而
fsk=fak=110Kpa
－桩间土承载力折减系数，宜按地区经验系数取值，这里取0.35
（2）复合地基承载力估算为
转换得
（3）面积置换率为
代入有关数据有
=
（4）桩数n根据下式估算
代入有关数据有
=0.062×
15.5×
6.6/0.1256=50
（5）桩间距（梅花形布桩）估算为
=1.4m
根据桩间距及基础实际尺寸布桩，实际布桩58孔。
4.桩体材料强度设计为C42.5，则应满足
≥3
/
=3
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