地基课程设计.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流地基课程设计.精品文档.成都理工大学环境与土木工程学院课程设计课 程： 地基处理与测试技术 专 业： 勘查技术与工程 姓名（签名）： 朱 洪 良 学 号： 201003040306 成 绩 ： 教师（签名）： 2014年01月12日目 录1.工程概况及地基土石层的工程地质性质21.1建筑物21.2地基土石层特征22.处理方案A - 换填垫层32.1垫层材料32.2垫层承载力32.3垫层厚度32.4垫层宽度62.5沉降计算62.6设计断面82.7检测的技术方法及质量控制标准83.处理方案B - 复合地基93.1处理范围93.2桩体布置形式93.3桩体材料93.4桩间距及排距93.5桩长113.6复合地基承载力113.7复合地基的压缩模量123.8检测的技术方法及质量控制标准13某综合写字楼软弱地基加固处理方案设计1.工程概况及地基土石层的工程地质性质1.1建筑物某综合写字楼主楼8层，无地下建筑，拟采用条形基础，埋深2.00m，荷载效应标准组合时基础底面的平均压力320KN/m。1.2地基土石层特征根据勘察资料，地基土分为6层，其工程地质性质如下所述，主要物理力学指标见表1-1。 杂填土：以粘性土为主，含大量煤渣、碎砖等建筑垃圾； 粉土：稍密中密，稍湿，局部含少量有机质； 含淤泥质粘土：软可塑，含微量细砂颗粒和大量有机质；粉质粘土：灰褐色，可塑，稍湿；粘土：硬塑-坚硬，稍湿，底部普遍有一层约30cm厚的粉质粘土夹层；闪长花岗岩，弱-强风化，节理较发育。表1-1 场地土主要力学指标 指标土层地层顶面埋深（m）重度（kN/m3）压缩模量(MPa)承载力特征值f ak (kPa)杂填土0.0015.64粉土0.5016.05.2140含淤泥质粘土1.216.23.8160粉质粘土4.8019.012180硬塑-坚硬状粘土9.2020.518.5310密实状卵石层18.105002.处理方案A - 换填垫层该写字楼主楼8层，无地下建筑，拟采用条形基础，埋深2.00m，荷载效应标准组合时基础底面的平均压力320KN/m，按上述工程条件及参数,作出如下换填垫层的设计方案。 2.1垫层材料因为基础埋深为2m,据表1-1场地土主要力学指标可知，场地土2m处有含淤泥质粘土，其承载力仅为160KPa，且压缩模量为3.8MPa,略微偏低，不能承受建筑物的荷载。因此要对地基进行处理，由于淤泥质粘土分布厚度较小，因此选择换填垫层法。结合地层分布情况，垫层材料选择灰土进行换填，灰土适用于处理1-4m厚的软弱土层。材料要求：灰土垫层采用灰土比例为2:8，土料选用粉质粘土，因为黏粒或胶粒具有一定活性和胶结性，所以要求黏粒含量越高越好，石灰颗粒不大于5mm，消石灰粉质量应符合级以上的标准，活性CaO+MgO含量不低于50%，并且要求在最优含水率情况下分层回填夯实。2.2垫层承载力依据地基工程处理与检测技术12页表1.6灰土垫层的承载力参考值表，灰土容许承载力为300KPa,根据表1.2可知灰土垫层的承载力特征值为200-300Kpa. 考虑实际工程情况及垫层材料配比，本工程灰土垫层承载力特征值取250Kpa. 垫层铺设后再用检测技术进行测试，确保承载力特征值控制在250Kpa以上。2.3垫层厚度垫层厚度的确定度，须先确定基础的宽度，由于埋深d=2m>0.5m,因此基础底面承载力要进行深度修正，公式如下：fa= fak+b(b-3)+dm(d-0.5)式中：fa- 地基承载力的设计值；fak-地基承载力的标准值；b -基础底面宽度(m)，当b<3m时，取b=3m计,当b>6m时，按6m计算；d -基础底面的埋置深度(m)，室外地面标高算起； - 基底下持力层土的天然容重；m- 基底以上土的容重(如为多层土时用换算容重）；b ，d - 基础宽度和深度方面的修正系数。根据工程地质条件资料可确定本工程项目基本参数如下：fak=250Kpa.rm=16.0KN/m3.d=2m.Fk=320KN/m .G=20KN/m3又根据表2-1承载力修整系数表，人工填土d取1表2-1承载力修整系数表一般来说先对地基承载力进行深度修正，然后按计算得到的基底b，若基础宽度大于3m，再考虑是否需要对fak进行宽度修正，现进行承载力特征值深度修正如下：fa= 250 +16.0×(2-0.5)=274Kpa由于基础为条形基础，因此基础宽度：所以基础宽度b=1.4m，基础宽度确定后，再假设灰土垫层厚度为1m。若满足Pz+Pczfaz，即垫层底面的自重应力Pcz （kPa）与附加应力 Pz （kPa）之和，小于同标高处经深度修正后的地基承载力特征值faz（kPa）时，则垫层厚度合理，反之则应重新设置垫层厚度。对于条形基础而言: 其中： P k-相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力（kpa）；P c-基础底面处土的自重应力（kpa）；B-基础底面的宽度（m）；Z-基础底面下的垫层厚度（m）；-垫层的应力扩散角；（°）各种材料垫层应力扩散角见表2-2，由表2-2可确定灰土的应力扩散角去28°表2-2材料垫层应力扩散角Z/b置换材料中砂、粗砂、砂砾、圆砾、角砾、卵石、碎石、矿渣粉质粘土、粉煤灰灰土0.2520°6°28°>=0.530°23°28°Pc= 0.5×15.6+0.7×16+0.8×16.2 =32kpa而B=1.4m,Z=1m，查表可知为28°。因此Pz=134.46kpaPcz= 0.5×15.6+0.7×16+1.8×16.2=48.2kpa查表1-2可得: d=1而垫层底部经深度修正后的地基承载力Pz+Pcz=134.46+48.2=182.66kpafa=200.2kpa满足要求，垫层厚度1m合理。2.4垫层宽度垫层厚度Z=1m，垫层的宽度根据下式确定B>=B+2Zxtan得知B1.4+21.0tan 28°=2.46m因此垫层宽度B取2.5m。2.5沉降计算由于灰土是细粒转换材料，除考虑下卧层变形外，还必须计算置换垫层自身的变形。沉降计算公式采用分层总和法规范修正公式，灰土的压缩模量取为17 MPa。附加应力P0=Pk-Pc=274-32=242Kpa.计算详细见下表2-3：表2-3沉降计算详表根据计算在4.8米深度处:s(mm)=1.13mm<0.025142.73mm=3.57mm因此沉降影响的范围为基础底面4m内，总沉降为142.72mm为了提高计算准确度，地基变形计算深度范围内的计算变形量还须乘以一个沉降经验系数s。地基土沉降影响范围内压缩模量的当量值计算见表2-4：表2-4压缩模量的当量值因此压缩模量当量值：=0.59si=6.51Mpa再查表2-5沉降计算经验系数表：表2-5沉降计算经验系数Es2.5471520p0>fak1.41.310.40.2p0<0.75fak1.110.70.40.2因为Po/fa=0.97所以依据上表可得s=1.08，因此地基最终变形量S=s=1.08142.72=153.36mm2.6设计断面根据上述设计参数绘制该地基换填垫层断面图如图2-1所示图2-1地基换填垫层断面示意图2.7检测的技术方法及质量控制标准检测的技术方法：对于灰土垫层，可采用环刀法，贯入法，静力触探，标准贯入试验，或者轻型动力触探检验；垫层的质量检验必须分层进行。应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层土。质量控制标准：压实系数c要求大于等于0.95,承载力特征值要求大于等于250Kpa.压缩模量要求大于等于17Mpa。3.处理方案B - 复合地基主楼8层，地下室2层。采用框剪结构，箱形基础。基础埋深为地面以下6m。设计要求处理后的复合地基承载力特征值280kPa。根据上述工程条件及参数，作出复合地基处理方案的初步设计。3.1处理范围 处理范围包括平面范围，要求达到基础范围外一定范围，深度处理范围到硬塑-坚硬状粘土拟设计桩长为5.5m,因此处理深度为基础底面下11.5m。3.2桩体布置形式基础内满堂处理，基础外缘再设置2排桩体，平面布置为等边三角形，以保证工程安全。3.3桩体材料由于基础埋深为6m，基础底面为粉质粘土，其承载力较低，不满足建筑物荷载要求，选用块石或者卵石等粗粒材料组成碎石桩，并与原地基土共同构成复合地基。碎石桩法适用于处理砂土，粉土，粉质粘土，素填土和杂填土地基。要求碎石桩材料选取含泥量不大的碎石，卵石，角砾，圆砾等硬质材料。3.4桩间距及排距桩间距和排距可用公式进行反算，及根据建筑设计的要求荷载进行反算布桩参数，依据地基工程处理与检测技术第51页公式3.16可知，对于小型工程的粘性土地基，如无现场试验资料时，复合地基的承载力特征值可按下式计算：其中：fsp,k复合地基承载力(kpa)；fs,k桩间土承载力特征值（kpa）；m复合面积置换率；n桩土应力比,当无实测资料时可取24，原土强度低取大值，反之取小值。由前述勘察资料可得在6m深度处粉质粘土fs,k=180Kpa,按工程要求 fsp,k 280KPa。假设复合地基中桩承担80%的应力，原状土承担20%的应力，及桩土应力比n=4,在24之间，因此符合要求。反算m:又因为桩体按等边三角形布置，依据地基工程处理与检测技术第50页公式3.2:式中：d桩体直径（m）,本次设计取0.7m；S等边三角形布桩时的桩间距（m）；因此可依据上述公式反算桩间距s：m本次复合地基处理取碎石桩桩间距S为1.5m。由于布桩形式为等边三角形布桩，因此排距h= S/2=1.39m，因此排距h=1.3m.桩孔平面布置图如下:图3-1 桩孔平面布置图3.5桩长所谓桩长，指的是垫层底面以下的实用长度；本次碎石桩设计桩长为5.5m，桩端置于第五层土中：硬塑-坚硬状粘土，其承载力为310MPa和压缩模量18.5MPa，均满足承载力和沉降要求。碎石桩桩体全部制成后，桩体顶部1m左右要挖去，而且还要铺垫30cm厚的碎石垫层，因此为了达到5.5m设计桩长，实际施工时，要将桩长做成6.8m。基础设计埋深为6m即地基开挖深度到达4.7m时，就开始挖孔做碎石桩，碎石桩做成后，再除去顶部桩体1.3m,再铺垫30cm厚的碎石垫层。3.6复合地基承载力依据地基工程处理与检测技术第57页复合地基地基承载力由公式3.37计算，具体见下式：fsp,k=1+m(n-1)fs,k式可计算出复合地基承载力fsp,k，且设计碎石桩承担80%的应力，原位土承担20%的应力，因此n=4。依据地基工程处理与检测技术第57页，桩体面积置换率为单根桩体面积和所处理地基面积的比值，具体计算公如下：m=d2/de2式中：d为桩体直；de为单桩分担的处理地基面积的等效影响圆的直径，当采用等边三角形布桩时de=1.05s。因此=1+ （4-1）180=286.69 Kpa>280Kpa满足工程需求。3.7复合地基的压缩模量根据地基工程处理与检测技术第57页，符合地基的压缩模量可按下式计算：Esp=式中：Esp-复合地基土的压缩模量（KPa）；-桩间土的压缩模量（Kpa），按当地经验取值，或取天然地基压缩模量；m-面积置换率；n-桩土应力比；带入数据计算复合地基压缩模量：Esp=1+ （4-1）12= 19.13 Mpa。3.8检测的技术方法及质量控制标准检测的技术方法：对于碎石桩，可采用荷载实验，动力触探原位测试，原位剪切试验；其中荷载实验又分为单桩荷载实验和单桩复合地基荷载实验，前者压板的直径与桩径相等，后者压板的直径与等效影响圆直径相等；同理，原位剪切试验也分为两种：一种是单桩剪切试验，一种是单桩复合土剪切试验，前者环刀直径与桩的直径相等；后者环刀直径与等效影响圆直径相等；本次碎石桩复合地基检测技术方法应结合多种手段综合进行，并且试验的数量要满足规范要求。质量控制标准：检测的标注包括两个方面即：复合地基承载力特征值要满足设计要求大于或等于设计值280Kpa，复合地基沉降要满足要求，本次标注为压缩模量大于或等于18 Mpa。