本科毕业设计江泉电子扩展项目地基处理方案设计cfg桩基础.docx
《本科毕业设计江泉电子扩展项目地基处理方案设计cfg桩基础.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《本科毕业设计江泉电子扩展项目地基处理方案设计cfg桩基础.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
本科毕业设计江泉电子扩展项目地基处理方案设计cfg桩基础
摘要
地基处理的目的主要是提高地基强度和控制地基变形，为建筑物建设和以后的使用提供安全保障。
本毕业设计所涉及的建筑物场地为邯郸江泉电子扩展项目，工程条件较差，天然承载力不足，因此需要对天然地基处理，以满足建筑物对地基强度要求的需要。
常用的地基处理方法有桩基础和复合地基，根据该场地的各种岩土工程勘察资料，本毕业设计对场地地质条件进行室内土工试验分析和现场原位试验评价，通过比较各种地基处理加固方法和施工工艺程序，决定采用CFG桩复合地基进行处理。
设计的主要内容为桩长选取20m和桩径选取500mm，单桩承载力的计算结果为1078kN，桩间距1.53×1.66m及面积置换率7.7％，计算复合地基承载力500kPa和沉降量31.83mm，满足建筑物的安全。
关键词：
地基处理复合地基CFG单桩承载力
Abstract
Themainpurposeofthefoundationtreatmentisimprovethe strengthoffoundationanddeformation controloffoundation, toprovidesecurityforthe useofthebuilding constructionand future. The graduationdesignofthe buildingsitefor Handanjiangquanelect expansionproject, engineering conditions, natural bearingcapacityisinsufficient,sowe needmakeanaturalfoundation treatment, inordertomeettheneedsof thebuildingrequirements。
Thecommonfoundationtreatmentmethodsconsistofpilefoundationandcompositefoundation,accordingtothesiteofallkindsofgeotechnicalengineeringinvestigationdataaboutthisitem,thegraduationdesignevaluategeologicalconditionsofindoorsoiltestanalysisandin-situtest.Bycomparingallkindsoffoundationreinforcementmethodandconstructionprocess,theCFGpilefoundationtreatmentischosen. Themaincontentsofdesignisthatthepilelengthchoose20mandpilediameterselect500mm,singlepilebearingforcecalculationresultsfor1078kN,pilespacingof1.66×1.53mandareadisplacementrateof7.7%andcalculationofcompositefoundationbearingcapacity31.83mmandsettlementofthecalculus500kPa.Thisdesigncanensurethebuildingsafety.
Keywords:
foundationtreatmentcompositefoundationCFGthebearingcapacityof singlepile
目录
绪论1
第1章工程概况2
1.1工程简介2
1.2勘察目的、任务2
1.3勘察依据及执行标准2
1.4勘察工作布置及进行3
第2章工程地质条件4
2.1地形地貌4
2.2地层岩性4
2.3地下水及地基土腐蚀性评价5
2.4场地地震效应6
第3章岩土工程分析与评价7
3.1各岩土层物理力学性质指标7
3.2场地稳定性、适宜性评价7
3.3地基均匀性评价7
3.4各岩土层承载力特征值及变形参数8
3.5地基基础方案评价8
第4章地基方案的选择10
4.1桩基处理方案评价10
4.1.1预应力混凝土管桩10
4.1.2钻孔灌注桩11
4.2复合地基处理方案评价12
4.3地基方案选择12
第5章CFG桩复合地基计算14
5.1桩基设计14
5.2承载力计算16
5.3验算桩基17
5.4CFG桩复合地基沉降计算18
第6章结论与建议22
参考文献23
致谢24
附表
标准贯入试验统计表................................................................................................................8页
勘探点一览表............................................................................................................................2页
土工试验综合成果表..............................................................................................................10页
物理力学指标统计表................................................................................................................3页
附图
建筑物勘探点位置图...............................................................................................................1页
桩平面布置图...........................................................................................................................1页
钻孔柱状图...............................................................................................................................2页
工程地质剖面图.......................................................................................................................4页
绪论
随着近年来改革开放的深入，我国国民经济的不断发展，工程建设的迅猛发展，建筑物的建造要求越来越高，对建筑物地基的强度要求也越来越高，在天然地基不能满足工程建设的要求时，地基处理问题就成为关系工程建设质量与投资的关键问题，因此地基处理在我国飞速发展，近几十年来积累了宝贵的经验。
地基的稳定状态直接决定建筑物在建造和使用过程中的安全稳定状态，所以地基处理方案的选择和应用成为近年来研究的重要课题之一。
建筑物在使用过程中主要存在以下五个方面的问题：
1、地基承载力及稳定性问题；2、沉降、水平位移及不均匀沉降问题；3、渗漏问题；4、液化问题；5、特殊土不良地基问题。
在高层建筑设计中，经常碰到天然地基不能满足承载力及变形要求的情况，这就需要对地基进行处理，形成人工地基，以保证结构的安全与正常使用[1]。
随着地质深入研究和地基强度要求的增加，地基处理的方案也有着很大的演变，主要包括以下几种处理方案：
1、换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理；2、强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基；3、水泥土搅拌法分为浆液深层搅拌法（简称湿法）和粉体喷搅法（简称干法）适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基；4、预压法适用于处理淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土地基；5、置换法适用于高饱和度的粉土，软-流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程，在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果；6、灌筑（预制）桩基础适于基础荷载大，有可靠的持力层的处理等[2]。
本论文以CFG桩进行地基处理的设计与应用为主线，着重分析复合地基设计的基本原理及方法，同时具体论述了CFG桩复合地基的设计与施工工艺及质量控制等主要内容，针对江泉电子扩展项目进行详细的设计，江泉电子扩展项目天然地基承载力较低，并不能满足建筑物对地基的要求。
结合本工程的工程地质情况，综合考虑对周围环境和建筑物的影响，提出了复合地基设计方案的优选方法，以技术经济为主对复合地基设计方案进行探讨，重点分析了复合地基承载力与变形特性，决定采用CFG桩复合地基对天然地基进行加固。
加固之后要求地基承载力可以满足建筑物的稳定，在今后的使用过程中不会产生对建筑物照成破坏。
第1章工程概况
1.1工程简介
受邯郸市江泉电子科技有限公司的委托，我公司承接了其拟建江泉电子年产600万只电子传感器扩产项目的岩土工程勘察任务。
本次勘察为详细勘察阶段。
拟建1#、3#楼为地上21～23层，地下均2层，结构形式为剪力墙结构，采用筏板基础，基底埋深约10.0m，基底压力（标准组合）440及390kPa。
拟建车库为地下2层，裙楼为地上5层，结构形式为框架结构，采用筏板基础，基底埋深约10.0m，基底压力（标准组合）100kPa。
1.2勘察目的、任务
本工程重要性等级为二级，场地复杂程度为二级，地基复杂程度为二级，地基基础设计等级为乙级，本次岩土工程勘察等级为乙级[3]。
本次勘察目的及要求为：
（1）查明建筑范围内岩土层的类型、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；
（2）查明场地内有无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；
（3）查明地下水的埋藏情况、类型，提供地下水位及其变化幅度，以及对建筑物的腐蚀性；
（4）划分场地土类型和场地类别，并对饱和粉土及砂土进行液化判别；
（5）对可供采用的地基基础方案及基坑支护形式进行论证分析，提出经济合理的设计方案；提供地基承载力及变形设计参数，建议经济合理的桩基类型，选择合理的桩端持力层，详细查明持力层和软弱下卧层的分布，提供桩基设计参数，并对设计与施工应注意的问题提出建议[4]。
1.3勘察依据及执行标准
本次勘察的主要依据为甲方提供的“岩土工程勘察任务委托书”及建筑平面布置图。
执行规范及标准为：
（1）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
（2）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）
（3）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
（4）《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）
（5）《高层建筑岩土工程勘察规范》（JGJ72-2004）
（6）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）
（7）《原状土取样技术标准》（JGJ89-92）
（8）《岩土工程勘察安全规范》（GB50585-2010）
1.4勘察工作布置及进行
本次岩土工程勘察于2012年1月5日～12日对拟建场地进行了现场勘探工作，而后转入内业资料整理阶段。
勘探方法为现场钻探。
勘探共完成勘探点37个，勘探点间距为7.0～30.0m，勘探深度为25.0～60.0m，合计总进尺1438.0m。
取土采用φ110×200型活塞取土器，回转钻进，20m以上静压快速取土，20m以下采用双管单动取土器取土。
取原状样268件，取扰动试样56件，标准贯入试验254次。
本次勘察在场地内即k5、k23、k32钻孔在场地内进行了波速测试，测试主要采用的分析仪器是武汉岩海公司生产的RS-1616K（s）型基桩动测仪和三分量的波速探头，单孔地面激振是这次采用的，激振板距孔口距离为1.5m，测点间距为2m。
室内土工试验为常规性物理性试验、颗粒分析试验、三轴压缩试验（UU）、固结试验（最大加压1600kPa）等。
各钻孔孔口坐标以邯郸市开发区东区和谐大街与创业路中心线交叉点为（0，0）的相对坐标进行控制，各钻孔孔口标高以黄海高程高程进行控制。
第2章工程地质条件
2.1地形地貌
拟建建筑物场地位于邯郸市开发区东区和谐大街与创业路交叉口西北角，地貌单元属于华北冲洪积平原中南部，地势较平坦。
图2-1工程交通位置图
2.2地层岩性
在场地勘探深度范围内，主要地层分别依次为第四纪冲积而形成的粉质粘土、洪积而形成的粉质粘土、粉土及砂土。
根据现场仪器勘探、原位测试结果及室内土工试验结果将场地土划分为十二层[4]。
场地内各土层的岩性特征自上而下描述如下：
第
（1）层耕土（Q42ml）：
褐色，稍密，稍湿，主要成分为粉质粘土，见小虫孔，含植物根系等。
层厚0.5～0.8m。
第
（2）层粉土（Q42（al+pl））：
黄褐色，稍密，湿～很湿，韧性较低，局部夹粉质粘土薄层，夹碳屑，含少量锈斑点，局部见云母碎片。
属中等偏高压缩性土。
层顶埋深0.5～0.8m。
层厚5.3～6.1m。
第（3）层粉质粘土（Q42（al+pl））：
褐色，可塑～软塑，稍有韧性，见少量碳屑，含锈斑点，夹粘土薄层，有少量锈斑点，干强度低。
属中等压缩性土。
层顶埋深5.9～6.7m。
层厚2.3～3.3m。
第（4）层粉质粘土（Q42（al+pl））：
灰褐色，可塑，韧性中等，光泽度中等，局部夹粘土薄层，偶见小螺壳体，略有腥味，见铁锈斑点。
属中等压缩性土。
层顶埋深8.7～9.5m。
层厚2.7～3.6m。
第（5）层粉土（Q42（al+pl））：
褐～褐灰色，中密，湿，见大量云母碎片，摇振反应迅速，可见大量铁锈斑点，夹细砂薄层，偶见小姜石粒。
属中等压缩性土。
层顶埋深11.7～12.7m。
层厚2.3～3.4m。
第（6）层粉质粘土（Q41（al+pl））：
褐黄色，处于可塑和硬塑之间，韧性中等，光泽度中等，局部夹粉土及粘土薄层，含大量铁锰结核，局部见少量姜石粒。
属中等压缩性土。
层顶埋深14.7～15.6m。
层厚3.2～4.3m。
第（7）层粉质粘土（Q41（al+pl））：
褐黄色，处于可塑和硬塑之间，韧性较低，见大量铁锰结核，局部砂感明显，含粉土薄层，稍有光泽，含大量小姜石粒。
属中等压缩性土。
层顶埋深18.4～19.3m。
层厚3.3～5.0m。
第（8）层粉质粘土（Q41（al+pl））：
棕褐色，处于可塑和硬塑之间，韧性中等，光泽度中等，局部夹粉土及粘土薄层，含大量铁锰结核，见大量姜石粒，最大粒径8cm。
属中等偏低压缩性土。
层顶埋深22.2～23.5m。
层厚1.7～6.9m。
第（9）层细砂（Q41（al+pl））：
褐黄色，处于中密和密实之间，分选性较差，稍湿，主要成分为云母、石英，夹粉质粘土团块，可见大量铁锰结核。
层顶埋深26.0～29.6m。
层厚1.1～6.2m。
第（10）层粉质粘土（Q41（al+pl））：
棕褐色，处于硬塑和坚硬之间，光泽度中等，韧性较差，局部夹粉质粘土及砂薄层，见大量铁锰结核，含大量姜砾石粒。
属低压缩性土。
层顶埋深30.0～32.9m。
层厚4.1～9.5m。
第（11）层粉砂（Q41（al+pl））：
棕红色，处于中密和密实之间，分选性较差，稍湿，主要成分为云母、石英，夹粉质粘土团块，底部有胶结块，可见大量铁锰结核。
层顶埋深36.5～39.7m。
层厚1.6～5.3m。
第（12）层粉质粘土（Q41（al+pl））：
棕褐色，处于硬塑和坚硬之间，光泽度较差，韧性较差，见大量姜砾石粒，局部夹粘土薄层，局部胶结成块，可见大量铁锰结核。
属低压缩性土。
层顶埋深40.3～42.3m。
揭露层厚0.3～19.5m。
2.3地下水及地基土腐蚀性评价
拟建场地勘察范围内初见地下水水位4.3～5.0m，稳定地下水水位2.8～4.0m，属上层滞水，稳定水位随季节变化略有升降，水位变化幅度0.7～1.2m，抗浮水位可按2.0m考虑。
根据本工程场地内所取水样的水质化学分析报告结果，按最不利于工程安全因素考虑，处于Ⅱ类环境中，在干湿交替的作用下，地下水不会对混凝土照成腐蚀，但是会对混凝土中的钢筋照成弱腐蚀。
根据地区经验，本场地地基土对建筑材料有微腐蚀性。
2.4场地地震效应
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）[5]，7度为该场地抗震设防烈度。
该场地k5、k23、k32剪切波速计算值分别为182.4m/s、183.7m/s、187.3m/s，场地土的主要类型为中软土，并且在场地内覆盖的层厚度大于50m，根据资料综合判定该场地类别为Ⅲ类，评价为可进行建设建筑物的一般地段[6]。
拟建场地20米范围内发现饱和砂土及粉土，第
（2）层粉土、第（5）层粉土粘粒含量均大于10%，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第
（2）层粉土、第（5）层均属于非液化土，可不考虑液化的影响。
第3章岩土工程分析与评价
3.1各岩土层物理力学性质指标
本次勘察所使用的手段主要有钻探、室内土工试验等手段，各岩土层的物理力学性质指标已基本上掌握了。
各岩土层的主要物理力学性质指标详见附表。
标准贯入试验指标统计时采用经杆长修正后锤击数分层算术平均值[7]。
表3-1标准贯入试验成果统计表
层号
土质类别
个数
最大值
最小值
平均值
变异系数
标准差
标准值
2
粉土
57
7.3
2.9
5.3
0.183
0.973
5.0
3
粉质粘土
14
7.9
3.4
5.9
0.216
1.281
5.3
4
粉质粘土
22
9.0
5.0
7.4
0.117
0.870
7.1
5
粉土
24
11.7
6.1
9.8
0.117
1.156
9.4
6
粉质粘土
23
10.8
6.8
8.4
0.128
1.077
8.0
7
粉质粘土
27
15.4
9.8
11.9
0.121
1.457
11.5
8
粉质粘土
22
18.9
11.9
14.5
0.123
1.790
13.8
9
细砂
21
20.3
14.7
17.0
0.085
1.444
16.4
10
粉质粘土
18
20.3
16.1
17.9
0.059
1.050
17.4
11
粉砂
21
21.7
18.2
19.7
0.041
1.802
19.4
3.2场地稳定性、适宜性评价
建筑物主要持力层范围内，各岩土层工程性质较好。
场地内无影响建筑物稳定性的活动构造。
勘察未发现不良地质作用，本场地适合于拟建建筑物的建设。
3.3地基均匀性评价
拟建建筑1#～3#主楼基础埋深10.0m，根据勘探资料，基础底板位于第（4）层粉质粘土上。
地基土的均匀性评价分下列三点，根据《高层建筑岩土工程勘察规程》。
1、持力层底面的坡度小于10%。
2、Esmax/Esmin＜1.5为压缩层内各土层的当量模量满足式[8]。
经综合判定，拟建建筑1#～3#主楼地基为均匀地基。
拟建裙楼及车库基础位于第（4）层粉质粘土上，持力层范围内各岩土层层面坡度小于10%，综合考虑拟建裙楼及车库场地地基为均匀地基[9]。
3.4各岩土层承载力特征值及变形参数
根据各岩土层物理力学指标、标准贯入试验指标，并结合地区经验，综合比较，给出地基土承载力特征值及变形参数建议值见表3-2。
表3-2承载力特征值及变形参数
地层
岩土类别
承载力特征值fak（kPa）建议值
E1-2（MPa）
2
粉土
100
6.82
3
粉质粘土
100
5.31
4
粉质粘土
110
6.49
5
粉土
130
7.82
6
粉质粘土
150
8.17
7
粉质粘土
180
9.01
8
粉质粘土
200
8.93
9
细砂
230
E0=18.0
10
粉质粘土
220
9.12
11
粉砂
240
E0=20.0
12
粉质粘土
250
9.70
注：
E0为变形模量
3.5地基基础方案评价
拟建车库基础埋深10.0m，基底压力（标准组合）为100kPa，第（4）层粉质粘土作为基底，本场地第（4）层土天然地基承载力特征值为110kPa，承载力满足设计要求[1]。
拟建主楼1#、2#、3#楼基础埋深10.0m，基底压力（标准组合）为390、440kPa，第（4）层粉质粘土作为基底，本工程场地第（4）层土天然地基承载力特征值为110kPa，考虑地下车库影响，车库基底压力折合土深度为4.0m，经深度修正（基础埋深取4.0m，ηd=1.0，γ=18.0kN/m3）地基承载力为173kPa，承载力不满足设计要求[12]。
采用经验公式，取Ck=16.0kPa、ψk=12.00、Mb=0.23、Md=1.94、Mc=4.42、d取4.0米，地基承载力为180.0kPa，满足设计要求。
综合考虑主楼天然地基各项物理力学指标，并不能满足建筑物对地基的强度要求，应采用一定的地基处理技术对地基进行加固，复合地基处理或桩基处理成为现在工程的首选。
泥浆护壁钻孔灌注桩和预应力混凝土管桩成为桩基施工的首要预选方案，CFG桩复合地基成为复合地基的典型应用[11]。
根据场地内土层的分布及密实度情况，本场地第（7）层及以下土层分布连续、承载力较高、压缩性低，可作为桩端持力层。
第4章地基方案的选择
4.1桩基处理方案评价
4.1.1预应力混凝土管桩
表4-1预应力混凝土管桩设计参数
层号
岩性类别
极限侧阻力标准值（kPa）
极限端阻力标准值（kPa）
（2）
粉土
30
---
（3）
粉质粘土
45
---
（4）
粉质粘土
50
---
（5）
粉土
55
---
（6）
粉质粘土
55
---
（7）
粉质粘土
70
---
（8）
粉质粘土
85
4000
（9）
细砂
70
4500
（10）
粉质粘土
90
5500
Ra=Up∑qsi×Li+α×qp×Ap（4-1）
Up---桩的周长（m）；
α---桩端承载力折减系数0.4—0.6；
qsi,qp---桩侧第
升级会员 