地基处理课程设计报告书原稿11年6月

课程设计报告书课程名称________地基处理___________设计内容_____205国道桥头软弱地基处理___专业、年级______勘查08-1班___________学生姓名_______冯绍伟______________指导教师_________崔可锐_查甫生_________完成时间________2011年6月29日_______合肥工业大学资源与环境工程学院2设计题目205国道（高速公路）桥头软弱地基处理成绩课程设计主要内容通过地基处理课程的学习，对205国道（高速公路）桥头软弱地基处理进行设计，设计内容为：1，布桩形式，桩径，桩距；2，桩长；3，复合地基承载力；4，荷载计算（车辆，及路堤自重）；5，复合地基的沉降量计算；6，下卧层承载力和沉降量的计算；7，工后沉降的计算；8，沉降稳定时间；9，方案选择及判别；10，造价等。理论联系实际，了解地基处理设计有多种选择，从质量，进度和投资等方面综合考虑，选择一个最佳方案。通过课程设计，掌握设计的方法和步骤。指导教师评语建议：从学生的工作态度、工作量、设计（论文）的创造性、学术性、实用性及书面表达能力等方面给出评价。签名：2011年7月6日3205国道（高速公路）桥头软弱地基处理的课程设计一、工程简况东环路是205国道在马鞍山境内的一段，是一级汽车专用公路，长19.6Km,双向4车道，设计车速110Km/h,路面宽24.5m,路堤平均堆高4.0m，基底宽36.0－42.0m。其中在五亩山大桥和丰收桥之间为大面积灌溉渠，地基极为软弱：从地表向下依次为0.8m厚耕植土，8.0－9.0m厚流塑和软塑淤泥质亚粘土，再往下是10.0m厚软塑和硬塑亚粘土等（表1），地下水位离地表0.5－0.8m。表1各层土的物理力学指标值土层名称（状态）ω（％）Ρ（t/m2）eILa(Mpa-1)Es(Mpa)Cu(kPa)Фu(。)淤泥质亚粘土（流塑）40.2-95.11.781.111.150.931.963淤泥质亚粘土（软塑）38.51.811.100.730.762.6126亚粘土（软塑）29.51.900.850.650.444.096亚粘土（硬塑）23.62.010.670.150.198.96818含碎石亚粘土21.71.990.690.370.247.1注淤泥质亚粘土渗透系数＝4.23×10-7cm/s二、基处理方法选择由于该段地基极为软弱，初步计算。其路堤临界高度仅3.0m，在设计的路堤作用下地基固结沉降量为50.5cm。按两年工期则工后沉降超过20cm，不能满足工后沉降Sr≤10cm的规范要求，必须对地基进行处理。处理方法有以下四种：砂垫层法；砂井法；粉喷桩法和二灰桩法。砂垫层法虽然施工简单，造价低，但此法不能满足工后沉降的设计要求及存在压路机下陷，难以施工的问题。砂井法有利于软粘土排水，能加速固结沉降，但施工要求高而且对工期有严格限制。粉喷桩法有利于固化软土，亦能满足工期要求，但工程造价高。二灰桩法是马鞍山矿山研究院为加固软弱地基而开发的一项土工新技术，以成功地用于危楼地基加固和重载铁路软基处理。马鞍山发电厂有大量粉煤灰（工业废渣）可供利用，故4二灰桩成本较低。从路堤稳定，工后沉降，工期及经济诸方面考虑，确定采用二灰桩技术对桥头软弱地基进行加固处理(同学们也可另选其他地基处理方法)。三、课程设计要求画剖面图，选出方案，作出设计（桩径，桩长，桩距，平面布桩，沉降量，复合地基承载力），写出计算步骤。如有可能，算出沉降稳定的时间，工后沉降以及造价。设计报告装订顺序：封面－任务书（成绩）－设计计算－图纸注：二灰桩的抗剪强度为130Kpa。加固后桩周土的承载力标准值为40Kpa。四、二灰桩（粉煤灰﹕生石灰=3﹕7）复合地基设计计算书淤泥质亚粘土(流塑)淤泥质亚粘土（软塑）亚粘土(软塑)亚粘土(硬塑)耕植土含碎石亚粘土图1桥头地层剖面图5根据205国道桥头软弱地基实际勘察资料，考虑沉降、工期和造价等综合因素，本设计采取二灰桩法处理软弱地基，其中二灰桩的粉煤灰：石灰=3：7。设计内容如下：1、确定布桩形式、桩径、桩距（1）确定桩径参照石灰桩的设计规范，桩径一般在300~400mm之间，由于地基淤泥质土层较厚，安全起见，取二灰桩桩径为d=400mm。（2）确定桩距根据《建筑地基处理技术规范》中淤泥和泥质土的桩间距，参照石灰桩参考桩距，桩中心距一般取为2~3倍桩径，这里取2.86，计算出的桩距为l=700mm。（3）确定布桩形式本设计采用三角形布桩。则二灰桩膨胀前的置换率m’=2232ld=2270032400=0.296m=m’=1.10.296=0.326由于粉煤灰：石灰=3：7，查《建筑地基处理技术规范》中条文规定,可查表,二灰桩的膨胀为1.05~1.1，取=1.1,则:m=0.1221。其布桩图:2、确定桩长桩的长度取决于桩的加固目的和上部结构的条件，上部0.8m厚的耕植土应挖去，将其换填为亚粘土。在路堤底部铺设300mm厚的沙石垫层，用来利于排水。这里把桩长初步设计选为L=8000mm。路堤剖面图：、复合地基承载力700mm700mmd=400mmm24.5m42m3m0.8m路堤褥垫层63、复合地基承载力规范中提供的桩和桩间土承载力特值计算公式：fspk=mfpk+(1-m)fsk式中：fpk—桩体承载力特征值,这里取350Kpafsk—加固后的桩周土的承载力特征值fspk—复合地基承载力特征值m—面积置换率代入得：fspk=mfpk+(1-m)fs＝k=0.326*350+(1-0.326)*40=141Kpa4、荷载计算4.1基底附加应力我们取8m长的路来研究。（1）车辆荷载计算取垫层底部为基底，考虑六车在同一横断面的最不利情况，假设每车载重加自重为500kN。取汽车跑动时对路面的冲击系数为1.30，则六车总荷载F1=4*500*1.30+2*500=3600kN（2）褥垫层重量计算由于地下水位离地表0.5－0.8m，取地下水0.6m来计算,又换的亚粘土的重度为2.01。则F2=42m*8m*(2.01*0.6m+(2.01-10)*0.2m)=4730kN(3)路堤自重假设路堤的容重是＝20kN/m3则G＝（24.5+42）*3*0.5*8*20＝15960kN则基底附加应力p=(F1+F2+G)/A=(3600+4730+15960)/(42*8)=72.3kPa1411kPa满足承载力要求。4.2底面以下的基底附加应力采用角点法分成四块,每块l=21b=4m5、复合地基沉降计算根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）的有关规定，复合地基的压缩模量可按：7Esp=[1+m(n-1)]Es式中：Esp—复合土层的压缩模量，MPaEs—桩间土的压缩模量，MPa—修正系数，可取1.1~1.3,成孔对桩周土挤密性好或面积置换率大时取大值，这里取1.2m—面积置换率n—桩土应力比，压无实测资料时，可取2~4,原状土强度低时可取大值，原状土强度可取小值，在这里取3.5。根据分层总和法，给地基分层，2m为一层，计算地基中附加应力分布。其中b=42m。由于b=42m太宽，而zi/b最大也只有0.142，查表得附加应力系数Ks=0.99，接近于1，故可将此范围内的附加应力分布近似为均匀分布，都等于基底附加应力74.43kPa。第一层流塑亚粘土二灰桩复合土层的压缩模量Esp==1.2*[1+0.326*(3.5-1)]*1.9=4.318Mpa第二层软塑亚粘土二灰桩复合土层的压缩模量Esp=1.2*[1+0.326*(3.5-1)]*2.6=5.66MPa故沉降：s=nis1i=ziHiEsini11=318.41*72.3*4+66.51*72.3*4=11.8cm6、下卧层承载力和沉降量计算下卧层的φ=6°，查表得Mb=0.10,Md=1.39,Mc=3.71fa=Mbγb+Mdγmd+Mcck=0.10*8.1*42+1.39*8.0*6+3.71*12=145.2kPa由于桩基础宽度很大，附加应力按平均向下扩散计算，σz=77.9kPa,该层的自重应力为σcz=77.68+36.56=114.24kPa所以σz+σczfa，下卧层满足要求。分层厚度取为2m或1m。这里按条基算,其中zsK按表中的查,其实用角点法取一段路来研究,采用四块21*8的矩形来计算可算出同样的结果。可用下式来计算:s=nis1i=ziHiEsini11如附表中求出的从8.8m以下的便是下卧层的沉降量s=162.3-100.57=61.73mm7、工后沉降计算总沉降量由下卧层沉降加上复合地基沉降,由于我们在算复合地基沉降时高估了其沉降,所以由附表的累积沉降得出S=162mm平均压缩系数:av=(0.93*4+0.76*4+0.44*5+0.19*5)/(4+4+5+5)=0.55平均孔隙比:e=(1.11*4+1.10*4+0.85*5+0.67*5)/(4+4+5+5)=0.9138那么竖向固结系数:Cv=waek)1(,渗透系数:k=365*24*3600*4.23*10-7=13.34cm/a(单位变化把cm/s变成cm/a)平均固结系数Cv=10*55.0913.0143.13）（*105=4.6*105cm2/a施工期为两年，Tv=2HCvt=4.6*105*2/182=0.283参数α=1.1707.72=4.25，由Tv及α查图平均固结度U=0.62所以施工两年内的沉降St=0.62*15.7=9.737cm8、沉降稳定时间z=minmax=(72.7+17.1)/2=44.9取稳定后沉降为St=10cm，最终沉降量S＝Heazv1则稳定前沉降为s=0.55*44.9*180/(1+0.913)=23.23cm固结度为U=SSt=7.1510=0.63t=vCTvH2由U及α查表得出Tv=.283所以，t=2年9、方案选择附表二给出了不同桩长和桩径的桩的综合评价，综合表中信息，我们知道，0.6m的桩沉降量不可能满足要求，1m的桩有点贵，0.8m的桩正好，我们选择我们计算的这种桩的形式，即桩长800mm,桩径400mm,桩距700mm。10、造价计算工程单价包括直接工程费、间接费、企业利润和税金四部分。（1）、直接工程费中施工定额包括人工定额、材料定额、机械作业定额三部分内容。人工预算单价=基本工资+辅助工资+工资附加费假如这部分工程需要人员20人，工期两年，人均月工资2500元（包括各种福利），总的人员工资费=20*24*2500=120万材料：灰的当前价格220元/吨每百米的桩的费用为88万9施工机械台时费三类费用组成，即一类费用、二类费用、三类费用。一类费用包括折旧费、修理及替换设备费（含大修理费、经常性修理费）和安装拆卸费等费用。二类费用分为人工、动力、燃料或消耗材料，以工时数量和实物消耗量表示。三类费用是指记录台时费的其他费用，主要包括养路费、牌照费、车船使用税及保险费等。一类费用中台时基本折旧费=机械预算价格*（1-残值率）/机械寿命台时一般情况，一年有250个台班，假如一个台班的施工机械费（包括各种机械，假设每天需要六台各种机械，每个机械一个台班需200元，每天机械需配备一个机上人员，日工资150元）为6*350+燃料费等大概为4000元，总施工机械费=250*2*4000=200万所以直接工程费=120+88+200=404万（2）间接费=404*9%=36.36万（3）企业利润=404*7%=28.28万（4）税金=404*3.22%=13万所以总造价=340+30.6+23.8+11+管理费+不可预测费=510万单项直接工程费间接费企业利润税金管理费不可预测人员工资材料费机械施工费费用（万）1208820036.3628.2813——总费用（万）510