地基处理毕业设计10.docx
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地基处理毕业设计10
随着国民经济的迅速发展，给我们岩土工程界提出了许多新的课题。
进人们不断
的实践、认识、总结和提高，一批批新的科研成果在工程建设中得到了推广应用。
尤其是地基处理技术，近十几年的发展给人以耳目一新的感觉。
一些成熟的方法有了进一步发展，不少新的方法出现并在技术上日渐成熟。
深层搅拌法就是一种处理软土地基的新方法，国内1977年由冶金部建筑研究院和交通部水运规划设计院进行了社内实验和机械研制工作，于1978年底制造出国内第一台SJB-1型双搅拌轴、中心管输浆、陆上型的深层搅拌机。
二十二冶物业服务公司拟建商业楼房位于唐山市丰润22
小区，为建筑群较密集区。
根据勘察报告，地基加固我们设计采用深层搅拌法（水泥土搅拌桩），桩径©500mm并对深搅桩的设计计算、施工工艺、桩的监测做了详细的说明与验算。
通过本工程的实践表明：
深搅桩施工期短，无公害（振动、噪音与排污），对相邻建筑无影响，造价不太高，使用范围广，因而越来应用越多，特别是近年来我国在市内不允许采用振冲等有排污与振动噪音的加固方法以后，水泥搅拌法用的更多。
1.工程概况
受二十二冶物业服务公司委托，我院承揽丰润区二十二冶安居22小区沿街商业楼岩土工程
22
勘察任务。
拟建工程22小区沿街商业楼总建筑面积约1800m，占地面积约660m左右，5-6层框架结构，高约10m,拟采用条形基础，基础埋深约2m左右，对沉降敏感一般，荷载约140Kpa。
地基基础设计等级为乙级，岩土工程勘察等级为乙级，工程重要性等级为二级。
2.勘察目的及依据的技术标准
2.1本次勘察阶段与施工图设计阶段相适应，为详细勘察阶段。
主要勘察目的为：
⑴查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，提出整治方案的建
议。
⑵查明建筑物范围内岩土的类型、深度、分布、工程特性，分析和评价地基的稳定性，均
匀性和承载力。
⑶查明埋藏的河道、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物。
⑷查明地下水的埋藏条件，提供地下水位及其变化幅度。
⑸提供场地土的标准冻结深度。
⑹判定水和土对建筑材料的腐蚀性。
2.2本次勘察依据的技术标准如下：
《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）。
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）。
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）
《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ87-92）
《原状样取样技术标准》（JGJ89-92）
《工程测量规范》（GB50026-93）
《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）
3.勘察方法和勘察工作布置
依据《岩土工程勘察规范》（GB50021---2001）规定，结合勘察场地平面形态及拟建建筑物
所占位置，沿建筑物周边线及角点共布勘探孔26个，两孔深为20米，其余孔深均不小于10米。
野外作业自2003年9月1日至9月15日完成，共历时15天。
为确保工程勘察质量，向设计部门提供可靠工程地质资料，我们采用了钻探、现场原位测试等勘察测量手段。
所有内业资料整理均采用微机处理。
整个施工过程中实行全面质量管理，严格遵守相关《规范》、《规程》，全面执行三级审核制度。
本次勘察钻探设备采用DPP100型汽车钻探机。
钻进工艺为：
冲击跟管钻进施工。
标准贯入试验采用自动脱钩的自由落锤法，主要用于粘土，粉土及砂层。
采用快速静力连续压入法取原状土样。
土工试验由中国第二十二冶金建设公司中心试验室完成。
勘探点布放按委托方给定的控制点，结合建筑场地平面图及勘察纲要布置测放。
本报告高程系统为绝对高程系统。
本项工程完成的工作量见表1：
表-1
钻孔布放（个）
钻探进尺
动力触探试验
标准贯入试验
取原状样
取扰动样
（米）
（米）
（次）
（件）
（件）
30
331.4
5.5
115
72
57
4.工程地质条件
4.1场地位置、地形地貌
拟建场地位于唐山市丰润区22小区。
勘察场地地形平坦。
地貌单元属还乡河一级阶地。
4.2地层情况
根据钻孔揭露，拟建场地地层主要为第四纪全新世中近期冲洪积成因产物。
在勘探深度范
围内，自上而下可划分为6个工程地质层。
分述如下：
1层粘土：
黄褐色一棕褐色，以棕褐色为主，湿一饱和，可塑状态，局部夹粉质粘土，层1.2
5.2m左右。
21粉土：
黄褐色，饱和，稍密状态，含锰质结核及铁质氧化物。
层厚0.7〜3.0m左右。
22粉土：
黄褐色--灰色，湿一饱和，稍密状态，含锰质结核及铁质氧化物，砂性较强，局
部为粉砂。
层厚0.5〜2.3m左右。
3含有机质土：
黑灰色，饱和，可塑〜软塑状态。
层厚0.4〜2.1m左右。
有机质含量小于
4细砂：
黄色，稍湿一湿，松散一稍密状态。
长石石英质，级配良好。
重力密度指标为18kN/m3。
5砾砂：
黄褐色，稍湿，稍密。
长石一石英质。
重力密度指标为18kN/m3。
6圆砾：
黄色，稍湿，稍密。
长石一石英质。
重力密度指标为18kN/m3。
4.3地基土的物理力学性质
根据现场原位测试（标准贯入试验，动力触探试验）及室内土工试验，对场地地基土的物
理力学性质指标进行统计，具体结果见表2。
标准贯入试验统计表表2
层号
岩性
动触（Nk5）
标贯（N,）
①
粘土
样本数
33
最大值
8
最小值
2.8
平均值
5.6
标准差
1.2
②1
粉土
样本数
31
最大值
9
最小值
4.6
平均值
6.4
标准差
1.2
②2
粉土
样本数
11
最大值
7.6
最小值
3.7
平均值
5.3
标准差
1.4
③
含有机质土
样本数
7
最大值
4.7
最小值
2.2
平均值
3.2
标准差
1
④
细砂
样本数
17
最大值
17.5
最小值
7.6
平均值
11.8
标准差
3.1
⑤
砾砂
样本数
7
最大值
27.8
最小值
12.6
平均值
18.3
标准差
4.9
⑥
圆砾
样本数
最大值
最小值
平均值
标准差
4.4地基承载力特征值
依据表2统计结果，综合确定各层地基土承载力特征值fak，其结果详见表4。
地基承载力特征值表4
地层
按标准贯入
按动力触探
按土工试验
建议值
特征值fak（kPa）
①粘土
130
120
120
②1粉土
120
110
110
②2粉土
100
90
100
③含有机质
80
70
75
土
④
细砂
130
130
⑤
砾砂
150
150
⑥
圆砾
170
170
4.5地下水
在勘察深度内未见地下水，根据临近地段打井经验，地下水埋藏深度大于20m设计时可不
考虑地下水对建筑材料和砼的腐蚀性。
5.场地工程地质条件综合评价
拟建场地表层主要为①粘土，土质不均匀，呈饱和，可塑状，场区局部埋深较大；②1层粉
土，场地均有分布，呈饱和，松散一稍密状态，力学性质场地分布软硬不均；②2层粉土，场地
均有分布，呈饱和，松散一稍密状态，砂性较强，力学性质场地分布不均；③层含有机质土，场地局部分布，力学性质差；④层细砂，场地普遍分布，力学性质一般，强度一般。
⑤层砾砂，场地普遍分布，力学性质较好。
⑥层圆砾，场地普遍分布，力学性质较好。
6.地震效应
6.1场地土类型及场地类别的划分
根据勘探资料，依据《建筑抗震设计规范》第4.1.1,第4.1.3条，第4.1.6条综合判定
该场地土类型为软弱场地土、场地类别为H类。
地处建筑抗震不利地段。
场地土层剪切波速①层
粘土Vs=150②1层粉土Vs=150,②2粉土层Vs=140,③层含有机质土Vs=70,④层细砂Vs=200,⑤层砾砂Vs=250,⑥层圆砾Vs=400,⑦层卵石Vs=500。
平均场地剪切波速Vs=232m/s，场地土层等效剪切波速为215m/s，覆盖层厚度大于5米。
本地区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，属设计地震第一组，场地设
计特征周期为0.35s。
6.2场地液化判别
根据勘探资料，依据〈〈建筑抗震设计规范〉〉第4.3.3条，本场地在勘探深度范围内，不存在可液化土层。
7.基坑开挖边坡稳定性分析
勘探资料表明：
场地第①层粘土厚度不大、第②层粉土呈松散一稍密状态，且含有较多粘粒，基坑开挖后边坡能够保持稳定。
因地下水埋藏较深，可不考虑基坑降水问题。
8.结论与建议
⑴本场地地貌单一，地层结构较复杂，属于工程地质条件中等复杂场地，场地等级为二级;
中等复杂地基，地基等级为二级。
⑷根据〈〈建筑抗震设计规范〉〉（GB500—2001附录A,第A0.2条第一组，勘察区地震烈度为8度。
场地不存在可液化层。
⑸场地在勘探深度内未见地下水，设计时可不考虑地下水对建筑材料和砼的腐蚀作用。
⑹本区最大冻土深度为0.80m
桩的承载力值参数表
土层名称
桩的极限侧摩阻力标准值
桩的极限端阻力标准值
①
40IPa
②
20IPa
②
16IPa
③
10IPa
④
25IPa
550Pa
⑤
80IPa
800Pa
9.地质条件分析
根据勘察报告，本工程地质条件有如下特点：
1土质条件差，变化大，中部分布有厚度不一的泥炭质土；
2表层含硬壳层，该硬壳层的优点是可以提高搅拌桩或CFG桩的承载力；
3土层处于地下水位以上，地面以上10m范围内无饱和砂土、粉土；
4拟建场地地形平坦，地貌单一，地层结构较复杂，在勘探深度范围内发现有软弱下卧
层存在，属中等复杂场地。
地基主要持力层横、纵两个方向上最大层面坡度大于10%属不均匀
性地基。
5根据勘察委托书及平面布置图，分析勘察测试成果及地质剖面图，基础砌置深度2.0m
处为粘土或粉土，场地力学性质不均匀，建议对②1、②2、③层略加处理后可作为基础持力层。
10.地基处理方案选择
根据场地的地质情况，对多种地基加固方案从经济上和技术上进行了分析和比较。
10.1强夯法加固方案
此方案造价低，工后沉降小，但其施工噪音大，振动大，严重影响周围居民的生活，因此
不能采纳。
10.2振冲碎石桩加固方案
碎石桩可使松散状的粉土挤密，消除地基土的液化。
但其在处理该地基时有三方面的缺点：
施工方面，振冲碎石桩施工过程振动大，噪音大，排水量大，用水量也大，需专门的排污场地和
堆料厂地。
现场泥泞、混乱且对周围建筑物有影响；造价方面，振冲碎石桩为散体材料桩，需在基础外布保护桩，不免提高了工程造价；从加固效果看，碎石桩成桩后压缩性大。
而搅拌桩为柔性桩，桩体强度高，压缩性小。
10.3CFG桩加固方案
此方案安全可靠，能满足设计要求。
方案初步设计计算如下：
复合地基承载力设计值为140KPa设计用沉管灌注法施工，桩径377mm桩长以“在可能
的情况下找到一个相对硬层为原则”，即5.6m。
单桩承载力:
n
Rk='qsiUph+qpApk
i4
=1.184（1.2401.8201.416101.2）5500.112
=179KPa
试中：
qsi----桩的侧摩阻力；
Up----桩周长，Up=3.140.377=1.184m；
li----第i层土的厚度；
qp----桩端阻力；
k----折减系数，根据地方经验而定，这里取k=1。
Ap----CFG桩的截面积，Apd-0.112m2.
pp4
置换率：
fspk—aEfsk140—0.85"02.14o“。
/
m==3.48%
fsp—G0fsk1611—0.85X102.14
试中：
fspk----复合地基承载力标准值；
fsp---CFG桩桩体承载力标准值；
fsk---地基土承载力标准值；
f*
:
-----桩间土强度提高系数,a=亠；
fk
-----桩间土的发挥度,0.75〜0.95,这里取0.85。
桩数：
Am
n==218根
Ap
桩间距：
丨二卅'Apm=1.79m
混合料用量:
以混合料密度为2.3g/cm3计算，共需料量
3.142仝6
Q=2180.37725.62.31010^55914.832kg
4
10.4深层搅拌桩加固方案
该法是近年来对软弱地基加固处理的一种新方法，其施工噪音低，无污染。
此方案安全可
靠，能满足设计要求。
Rd---单桩竖向承载力标准值（KN）;
抗压强度平均值（KPa）;
2
Ap——桩的截面积（m）。
1---桩间土承载力折减系数，可取0.5〜1.0。
A---所处理地基的加固面积;
兀22
Ap—深搅桩的截面积，Ap「d7196m.
147
l4.46m取4.5m为设计桩长.
213.140.5
单桩水泥用量：
33142
Qc二awQs=12%1.81030.524.5=190.755kg
4
Qs---被加固土体的质量，其密度t=1.8g/cm3.
水泥总量：
Q=Qcn=39490.425kg
总用水量:
总工程量:
Qw=Q'=39490.4250.8=30802.532kg
3140.524.5207丄=18.26
10
所需时间：
以布置2台SJB-1型机械施工，配备泥浆泵泵量选用Q=3rf/h计算,
t」31*633°.80=54.14h
布置两台搅拌机械施工，以施工30m/h计算:
1
2074531天
30
CFG桩比深
综上所述，采用CFG桩和深搅桩施工都可满足施工要求，从经济方面分析，用
搅桩可节约19000元，从施工时间方面分析，深搅桩可提前一个月完工，工期短，可以按照甲方
的规定时间完工。
其承载力及沉降方面，都可满足设计要求。
且在市内不允许采用振冲等有排污与振动噪音的加固方法，水泥搅拌法更为适用。
所以决定采用深层搅拌桩地基加固方案。
11.深层搅拌桩概述
深层搅拌法是美国在第二次世界大战后研制成功的，称之为就地搅拌桩。
国
内1977年由冶金部建筑研究院和交通部水运规划设计院进行了社内实验和机械研制工作，于
1978年底制造出国内第一台SJB—1型双搅拌轴、中心管输浆、陆上型的深层搅拌机。
1980年初,上海宝山钢铁总厂在三座卷管设备基础软土地基加固工程中正式采用并获得成功。
1985年浙江省
建筑设计院在衡州市新建八层大楼工程中应用深层搅拌桩法加固人工杂填土地基，扩大了深层搅拌桩法适用的土质范围。
国内使用深层搅拌桩加固的土质有新吹填的超软土、泥炭土和淤泥质土等饱和软土，加固场
所从陆地软土到海底软土，加固深度达60m国内目前采用深层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。
深层搅拌桩在置换率一定时，水泥
掺入量越大，桩体强度和刚度也就越大，复合地基的承载力和群桩体的压缩摸量Eps也就越大,
因而，当搅拌桩水泥掺入量较大时，加固后，地基具有较高承载力和较低的压缩性。
深层搅拌法还有如下优点：
1深层搅拌法由于将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，因此最大限度的地利用了原土；
2搅拌时较少使地基侧向挤出，所以对原有建筑物的影响较小；
3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；
4施工时无振动、无噪音、无污染，可在市区和密集建筑群中进行施工；
5土体加固后重度基本不变，对软弱下卧层不至于产生附加沉降；
6与钢筋混凝土桩相比，节省了大量钢材，并降低了造价；
7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形式。
12.深层搅拌桩设计
12.1设计依据
《唐山市丰润区22小区沿街商业楼岩土工程勘察报告》
《建筑地基基础设计规范》（GB5000—2002）
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
12.2水泥土的室内配合比试验
1试验的目的
了解加固水泥的品种、掺入比、水灰比、最佳外掺剂对水泥土强度的影响，求得龄期与强
度的关系，从而为设计计算和施工工艺提供可靠的参数。
2试验设备
建议利用现有土工试验仪器及砂浆土试验仪器，按照土工或砂浆混凝土的试验规程进行试
验。
3土样制备
土样应是工程现场所要加固的土，应分为三种：
烘干土样：
将现场采取的土样进行烘干、碾碎和通过2〜5mm勺筛子的粉状土料；
原状土样：
将现场采取的天然软土立即用厚聚氯乙烯塑料袋封装，基本保持天然含水量。
4固化剂及外掺剂
水泥设计采用425#普通硅酸盐水泥，水泥出厂期不应超过3个月，并应在试验前重新测定其标号。
水泥掺入比可根据要求选用（7、10、12、14、15、18、20）%等。
为改善水泥土的性能和提高强度，可用木质素碳酸钙、石膏、氯化钠、氯化钙等外掺剂。
12.3深层搅拌桩设计计算
根据上部结构的需要，设计采用柱状加固形式，即每隔一定距离打设一根搅拌桩，成为柱
状加固形式，适合于单层工业厂房独立柱基础和多层房屋条形基础下的地基加固。
桩径0500mm
在单桩设计时，承受垂直荷载的搅拌桩一般应使土对桩的支撑力和桩身强度所确定的承载
力相近，并使后者略大于前者最为经济，因此，搅拌桩的设计主要是确定桩长和选择水泥的掺入
比。
当搅拌桩加固的深度不受限制时，可根据室内配合比实验资料选定水泥掺入比aw,再求得水
泥土无侧限抗压强度仏,k,根据水泥土的无侧限抗压强度实验，选用水泥掺入比aw=12%贝Ufcu,
k=1.5Mpa，见下表：
天然土的无侧限抗压强度fcuo
水泥掺入比a«
水泥土的无侧限抗压强度fcu
龄期t
（MPa
（%）
（MPa
（d）
5
0.26
90
7
0.56
90
0.037
10
1.12
90
12
1.50
90
15
2.23
90
桩的设计地质参数
土层名称及序号
厚度
（m）
极限侧摩阻力标
准值（kPa）
极限端摩阻力
标准值
（kPa）
承载力特征值
（kPa）
粘土①
1.2
40
120
粉土②—1
1.8
20
110
粉土②—2
1.4
16
100
含无机质土④
1.2
10
75
细砂⑤
0.5
25
550
130
具体计算见下
d33142
①单桩竖向承载力：
R；=HfSpkAp=0.50x1.5汉103汉汉0.52=147.188KPa
4
戌---单桩竖向承载力标准值（KN）;
无侧限抗压强度平均值（KPa）;
2
Ap----桩的截面积（m）。
②深层搅拌桩面积置换率：
由fspk=mfsp+P（1-m）fsk
'■---桩间土承载力折减系数；取1;
fsk---地基土承载力标准值，取平均值，即
l4.46m,取4.5m为设计桩长。
213.140.5
5桩位平面布置：
根据求得的综装数n进行搅拌桩的平面布置。
桩的的平面布置要以桩距最大
（以利充分发挥桩侧摩阻力）和便于施工为原则。
12.4验算下卧层地基的承载力：
实体基础底面修正后的地基承载力设计值：
f=fkdrp（d-0.5）=75110（6.5-0.5）=135KPa
实体基础底面压力：
=109.31KPa:
:
135KPa
fsp,kAG-qsAs-fs,k（A-A1）
A
A1---假想实体基础底面积（m），根据布桩图，A=A=350m；
G---假想实体基础自重，G=4.5X350X20X10-3=31.5KN;
As---假想实体基础侧表面积
2
As=2X（50X4.5+7X4.5）=513m
qs---作用在假想实体基础侧壁上的平均摩阻力（KPa）,根据勘察报告，取平
均值为21KPa;
搅拌桩下卧层地基强度验算图
12.5水泥土搅拌桩沉降验算
水泥土搅拌桩复合地基变形s的计算，包括搅拌桩群体的压缩变形si和桩端下未加固土层
的压缩变形S2之和
S二SiS2
Si
（PPo）l
2Eo
（14°6431）036mm
212.76
p0二f-rpl=109.31-104.5二64.31KPa
E0二mEp（1-m）ES=12.76MPa
S2用分层总和法计算，具体计算如下:
1）计算基底平均附加压力如下:
基础及其上回填土的总重：
G’Ad=205072=14000KN
基底平均压力：
FG14035014000
p180KPa
A350
基底处的土中自重压力：
二c=rmd=182=36KPa
基底处的土中附加压力：
P0=P_；「c180_36=144KPa
2）确定沉降计算深度:
由规范公式估算得：
Zn二b（2.5—0.4lnb）=7（2.5—0.4ln7）=12.05m
80MPa所以乙可
根据勘察报告，计算深度范围内存在较厚的砾砂层，其压缩摸量大于以取之该土层表面，即沉降计算深度可为4m。
2）计算地基沉降计算深度范围内土层压缩量见下表：
Z
l
b
Zb
oTZ
51J
ctjZi—%二Zi」（m）
Esi（KPa）
片.4心p。
_7\
心s—（ctiZiai」Zid）
Esd
s，=EASj
（mm）
1
7.142
0
0.2500
0
0.2998
4300
4.02X0"2
40.2
1.2
7.142
0.1714
0.2498
0.2998
0.6742
6800
-2
5.71X10
97.3
4
7.142
0.5714
0.2435
0.9740
4）确定基础最终沉降量
确定沉降范围内压缩摸量当量值
0.29980.6742
0.29980.6742
43006800
由表查得,当P°•fak'Es二5.77时,
7—577
弓s=1-—577（1.3—1）=1.12
7-4
所以s2-Vss=1.1297.3=109.0mm
综上所述s=Srs2=36T09=145mm：
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