地基处理课程设计_精品文档.wps

1、 1北京大兴区某工程地基处理课程设计北京大兴区某工程地基处理课程设计1：工程概况：工程概况：1.1 工程基本条件工程基本条件拟建建筑物为 6 层，框架结构，独立基础，设计基础埋深为-2.5m，地基持力层为三、四和五层，akf=120130kPa，承载力较低，不能满足设计akf=180kPa 要求。1.2 工程地质条件工程地质条件1.2.1 场地工程地质特征经野外钻探、现场原位测试及室内土工试验等资料的综合分析，场地勘探孔控制深度范围内地层共分七个大层，现分述如下：北京大兴区某工程，根据岩土勘察报告，场地地基土层主要为：层：填土，主要为粘质粉土，结构松软，局部为杂填土，厚度为 0.401.00m

2、。层：新近沉积黏质粉土，褐黄色，稍湿，稍密，土质较均，层厚为 1.42.50m，akf=120kPa.层：新近沉积粉质粘土，黄褐色，硬塑，土质不均，层厚 0.301.00m。akf=130kPa。层：新近沉积粉细砂，褐黄色，稍湿，松散稍密，砂质较纯，层厚2.003.50m，标贯击数为 813 击，akf=120kPa.层：新近沉积粗砂，灰白色，稍湿，稍密，砂质纯，分选较差，呈透镜体装分布与上一层上部，层厚 0.30.6m，akf=140kPa。层：中粗砂，灰白色，稍湿，中密，砂质纯，分选较差，层厚为 3.004.80m,标贯击数为 2029 击，akf=250kPa。层:粉质黏土，黄褐色，硬塑

3、，土质较均，层厚为 2.003.70m，akf=160kPa。勘察最大深度 20m 内未见地下水。2 设计参数表层号地层名称平 均厚度（m)压缩模量Es（MPa）承载力特征值 fak（kPa）桩周土侧摩 阻 力qsa（kPa）桩端土承载力 qpa（kPa）2新近沉积粉质黏土1.59.0120157003新近粉质沉积黏土28.0130175004新近沉积粉细砂1.28.0120186005新近沉积粗砂0.53.2140103006中粗砂28.02503510007粉质黏土316.01603510001.2.2 场地地震效应通过本次勘察可知，拟建场地上部 20m 深度范围的土层均为第四系冲海相沉积

4、的饱和粉土、粉砂，据各地层土样的颗粒分析测试结果表明，其粘粒（粒径小于 0.005 毫米的颗粒）含量均小于 10%，据我国国家标准 建筑抗震设计规范（GB50011-2001）的规定：当建筑物的抗震设防烈度为 7 度，需对场地 20m 深度范围内的各土层进行液化判别。杭州市抗震设防烈度为 6 度，当按抗震设防烈度为 7 度考虑时，本次勘察无需对地基土进行液化判别。1.2.3 不良地质作用经本次勘察查明，本场地内未发现不良地质作用存在。2：地基处理技术现状与展望地基处理是一门综合性的技术学科,它涉及的专业极为广泛,具有实践性强、综合性大、社会性广的专业性极强的系统工程。随着我国国民经济的腾飞,岩

5、土工程界博采众长方面广泛引进吸收了世界各国的先进技术与经验,另一方面因地制宜创造性地研究与开发,形成了具有中国特色的地基处理技术体系。基于对地基处理技术的认识,对地基处理技术的现状和发展趋势做一简单的介绍。32.1 地基处理技术现状 夯实水泥土桩是用人工或机械成孔，选用相对单一的土质材料，与水泥按一定配比，在孔外充分拌和均匀制成水泥土，分层向孔内回填并强力夯实，制成均匀的水泥土桩。夯实水泥土桩作为中等粘结强度桩，不仅适用于地下水位以上淤泥质土、素填土、粉土、粉质粘土等地基加固，对地下水位以下情况，在进行降水处理后，采取夯实水泥土桩进行地基加固，也是行之有效的一种方法。夯实水泥土桩通过两方面作用

6、使地基强度提高，一是成桩夯实过程中挤密桩间土，使桩周土强度有一定程度提高，二是水泥土本身夯实成桩，且水泥与土混合后可产生离子交换等一系列物理化学反应，使桩体本身有较高强度，具有水硬性。处理后的复合地基强度和抗变形能力有明显提高。我国的地基处理技术从起步到发展到现在,可以说经历了两个比较大的阶段。第一阶段：5060 年代为起步应用阶段,这一时期大量的地基处理技术被从国外引进,特别是从前苏联引进国门,最为广泛使用的是垫层等浅层处理法。主要为砂石垫层、砂桩挤密、石灰桩、灰上桩、化学灌浆、重锤夯实、予浸水及井点降水等应用于工业与民用建筑。第二阶段：70 年代到今,为应用、发展、创新阶段。大批国外先进技

7、术被引进,结合我国自身特点,初步形成了具有中国特色的基处理技术及其支护体系,许多领域达到了国际领先水平。可以说我国的地基处理技术达到了一个较高的水准,现就我国目前广泛采用的几种地基处理技术做一简单的介绍。一、直径灌注桩得到了前所未有的发展。70 年代中后期陆续在广州、深圳、北京、上海、厦门等大城市应用于高层和重型构筑物地基处理,90 年代初普及到全国数以百计的中小城市及新兴开发区,广泛应用于软土、黄土、膨胀土、特殊土地基。据估计,近年我国应用大直径灌注桩数之多堪称世界各国之最,可谓起步虽晚而发展迅猛。二、灰桩、碎石桩、高喷注浆、深层搅料、真空预压、动力固结、塑料排水板法等得到了广泛的研究和应用

8、。同时,上下结构在工民建中得到了重视和使用。利用工业废渣、废料及其城市建筑垃圾处理地基的研究取得了可喜的进步。三、刚度的柔性桩复合地基的出现,极大地拓宽了地基处理的应用领域。其主要途径是通过提高桩体材料的强度或刚度来实现提高复合地基的承载力。在这一领域,开发了碎石、水泥、粉煤灰以及水泥、赤泥、碎石和水泥、粉煤灰、生灰、砂石桩等复合地基。使得工业废料得到重复利用,有效地降低了成本。四、年来也引人注目的发展是大桩距的较短的钢筋混凝土疏桩复合地基得到 4开发与应用。它是一种介于传统概念上的桩基与复合地基之间的新型地基基础形式。采用桩基疏布使得桩间上的承载作用得到充分发挥使桩与上共同承受上部结构简载。

9、从而有效地将建筑物沉降控制在允许范围内。尽管疏桩基础设计理论有待完善但它必将会推动这一新型基础形式的广泛应用。五、国近年有一项发明专利,称为“钻孔压浆成桩法”。基本原理是用螺旋钻杆钻至预定深度后,从钻具内管底端以高压喷射出水泥浆,边喷边提钻杆,自至浆液达到无坍孔予定深度再提钻具,投置钢筋笼、骨科。然后通过附着于钢筋笼的通水管,由孔底自下而上以高压补浆而成桩。该法适应于杂填上、淤泥、流砂、卵石等各种地基。是地基处理技术中发展起来的一朵奇葩具有较好、较广的实用价值不受地下水位影响,不需要泥浆护壁,具有应用和推广价值。六、基坑工程及其支护体系得到迅猛发展。深基坑工程是近十几年来我国在城市建设迅猛发展

10、中伴随着人高层超高层建筑、地铁、地下车库、地下商城等大型市政地下设施的兴建而发展起来的地基处理技术。据有关资料我国大中城市十几年间10 层以上的建筑物已逾1 亿平方米,其中高度超百米的已近200 座。已跻身世界百座超级巨厦之列的有上海金茂大厦(420m),深圳地王大厦(325m),广州中天大厦(322m),分别排名为第3、12、130真可谓后来居上。资料表明我国已建和在建的高楼、超高楼其基坑深度已由6 m 发展到20m 以上。自90 年代以来已开发利用地下空间约5000 万立方米。深基坑的发展又伴随着支护结构的发展,经过实践筛选已形成了我国自己的支护体系。基坑深度在6m 以内乃至10m 以内首

11、选的支护结构类型为水泥搅拌桩和上钉墙。6m10m的基坑除采用前述方法外常采用钻孔桩、沉管桩或钢筋混凝土预制桩等并根据边界条件如防渗止水时则辅以水泥上搅拌桩,化学灌浆或高压喷射注浆而成隔水帷幕,有时亦用钢板桩或II 型钢桩。当基坑深度大于10m,一般考虑采用地下连续墙等等。总的来说,目前我国的地基处理技术,已经有了长足的进步,在有的领域已接近或达到国际先进水平,能够为国民经济建设服务。但随着新技术新工艺的出现,同时随着土建规模的进一步扩大和为减少占用良田,土建项目向地基土更加复杂地区转移,对地基处理技术提出了更高的要求,在这一前提下,地基处理技术呈现出了一些新的发展趋势。2.2 地基处理技术发展

12、趋势 5一、工合成材料地基的广泛应用。这种处理方法是在地基处理过程中应用高分子土工合成材料,将其埋入软弱地基土中,使其形成高弹性复合体,以提高承载力(34 倍),减少沉降和增强地基稳定性。二、极研究今年出现的空心桩处理法,将人工挖孔桩设计成空心桩,从而在满足强度要求的同时,从而节省混凝土、施工便捷、工艺安全、结构合理。三、类地基处理技术之间、不同的施工工艺正在互相嫁接、移植、互相交叉渗透,从而又形成新技术!新工艺,这些演变说明了上述各类技术并不是各自孤立的技术,而通过嫁接、移植、交叉渗透,能产生更好的技术效果,经济效益和社会效益,这是我国地基处理技术发展的一个十分可喜的新动向。四、基处理技术与

13、基础工程施工技术相互融合与渗透,提高稳定性和安全。五、究在地基处理技术中采用节能,环保新型材料,新工艺,走节能,环保的可持续发展之路。2.3 地基处理技术展望纵观我国地基处理技术的发展主流,成绩骄人。经验是通过吸收国外开发的先进技术及其原理和方法,从而开发研制了我国独有的技术工法。诸多方面拥有了与国外媲美的先进技术,某些已达到国际领先水平。但也应看到由于受我国仪表工业、机械制造业水平限制,在机械设备和处理能力方面与国外先进水平仍有相当差距。展望前景地基处理技术必将迎来更加辉煌灿烂的明天,诸多领域有待岩土工程界开发,创新,研究探索。我国地基处理必将在设计理论、计算方法、施工工艺、质量检测、信息反

14、馈、临界报警、应变措施、设备等一系列方面有新的突破。3：方案论证及设计计算3.1 地基处理方案的优化有几种处理方案可供选择，如下表：桩型工程造价（元）优点缺点震冲碎石桩35 万易控制质量造价高，污染严重，噪音大，工期长CFG 桩60 万易控制质量造价高，工期长强夯与重夯10 万造价低，施工方便，工期短震动噪声大夯实水泥土桩20 万造价低，施工方便，工期短成桩质量不易控制可供选择的几种地基处理方案根据设计要求、地基土层及环境情况，震冲击强夯法有扰民忧患，被否认，建议采用夯实水泥土桩方案，并进行现场试成孔、成桩，采取了一定的措施，经开挖2m 检验，发现成桩质量较好，确定采用该方案。63.1.1 夯

15、实水泥土桩发展现状 夯实水泥土桩复合地基技术是目前我国北方地区地下水位较深的地基处理技术中，施工方便、造价低廉，具有明显的经济效益、社会效益和环境效益的一种新工艺，有很好的推广应用前景。20 世纪 90 年代初在工程应用并进行实验研究，在短短十几年里，已在河北、北京等地数千项工程中应用。该技术最早的研究是有闫明礼等人于 1991 年对夯实水泥土桩复合地基进行了实验研究，随后在北京和河北省的工程中大量推广应用；1996 年闫明礼主编的地基处理技术一书中，对夯实水泥土桩的作用机理、设计计算、施工工艺等作了详细的介绍。1998年有张震栓等主编的河北省工程建设标准夯实水泥土桩复合地基技术规程 发布实施

16、，规程规定了设计的基本要求、承载力击变形计算、施工质量检验、工程验收等内容。2002 年网站类等对夯实水泥土桩复合地基沉降计算方法进行了研究，主要从桩、土受力特征，应力应变特征、荷载分担比、桩身轴力及装侧摩擦阻力分布特征等荷载及变形性状，竖向荷载作用下的应变特征，复合地基沉降分析等进行了研究。3.1.2 夯实水泥土桩加固机理1)桩体作用：夯实水泥土桩混合料的含水量可以控制，可通过洒水和晾晒使之接近最优含水量，从而使桩体有较高的密实度。桩身出售水泥土因水泥与土相互作用发生离子交换等一系列物理化学变化反应而产生的胶结硬化强度外，尚存在因桩身夯实挤密而增加的强度。2)挤密作用：夯实水泥土桩按照桩的成孔方式可分为夯实水泥土桩和排土夯实水泥土桩两种。前者是利用震动沉管或冲击成孔，在成孔及夯实成桩过程中对桩间土有横向挤密作用；后者是采用洛阳铲或钻机成孔，只在航天过程中对桩间土形成挤密效应。他们对桩间土都有侧向生曾挤密和加固作用，使桩间土承载力提高。3)褥垫层作用：a.桩、土通过褥垫层的变形协调共同承担上部荷载：褥垫层技术是夯实水泥土桩的核心技术。b.调整桩、土水平荷载分担：当褥垫层厚度趋近于零时，