地基处理课程设计

HenanPolytechnicUniversity地基处理与加固课程设计要求：1、明确地基处理的作用与目的。2、了解地基处理的基本方法和各种方法的作用功效。3、了解地基处理与建筑物特征的关系及地基处理的重要性。4、以实际地基条件和建筑物特征作一次地基处理措施的选择、设计与施工工艺说明，巩固所学的课程内容。HenanPolytechnicUniversity题目（一）一栋八层砖混结构住宅,承重墙下为条形基础,宽1.2m,埋深为1.0m,上部建筑物作用于基础的荷载为120kN/m,基础的平均密度为2.0t/m3。地层岩性自地表向下第一层为粉质粘土,厚1.0m,密度为1.75t/m3;第二层为淤泥质粘土,层后为15.0m,密度1.78t/m3,含水量w为65%;第三层为密实砂砾石层,地下水距地表为1.0m,根据工程地质条件作地基处理方案设计(进行方案比较后,选择适宜处理方案)。HenanPolytechnicUniversity设计方案的分析与比较1.换土垫层当建筑物基础下的持力层较软弱,不能满足上部荷载对地基的要求时,常用换土垫层法来处理软弱地基,这时先将基础下一定深度范围内的土层挖出,然后回填强度较大的砂﹑碎石﹑素土等,并夯击密实。实践证明,换土垫层方法可以有效地处理荷载不大的建筑物地基问题。HenanPolytechnicUniversity在这里,采用砂垫层为宜,它的作用主要表现在以下几个方面:(1)提高浅基础下地基的承载力:一般来说,地基中的剪切破坏是从基础底面开始的,并随着应力的增大逐渐向纵部发展。因此,以强度较大的砂代替可能产生剪切破坏的软土,就可以避免地基的破坏。(2)减少沉降量:一般情况下,基础下浅层地基的沉降量在总沉降量中所占的比例是比较大的。同时由侧向变形引起的沉降,在理论上也是浅层部分所占的比例较大,以密实的砂土代替上部软土层,那么就可以减少这部分的沉降量。由于砂垫层对应力的扩散作用,作用在下卧土层上的压力较小,这样会相应地减少下卧层的沉降量。HenanPolytechnicUniversity(3)加速软土层的排水固结:建筑物的不透水基础直接与软土接触时,在荷载的作用下,软土地基中的水被迫绕基础两侧排出,因而使基低下的软土不容易固结,形成较大的空隙水压力,还可能导致由于基础强度降低而产生的塑性沉降量破坏的危险。砂垫层提供了基底下的排水面,不但可以使基础下面的孔隙水压力迅速消散,避免基础土的塑性破坏,还可以加速砂垫层下软土层的固结以及其强度的提高.但是固结的效果只限于表层,对于深部的影响就不那么显著了。HenanPolytechnicUniversity2.桩基设计1.确定在的类型和几何尺寸如果采用第二层淤泥质粘土为持力层,可以试用短桩处理;因为持力层为软弱土体,故采用摩擦桩,桩长2m左右。2.单桩承载力确定按静荷载上试验s—logt曲线确定单桩容许承载力3.桩数确定及布置4.承台设计采用现浇板式承台,其厚度为300mm,承台混凝土为150号,共计5个承台,每个承台为5根短桩(其中中间一个承台考虑应力集中,短桩布置为6根)。从安全性方面考虑,采用第三层最好,因为该层为密实砂砾石层,承载力好。HenanPolytechnicUniversity2.砂桩挤密法利用机械振动或冲击荷载在软弱土体中成孔,再将砂桩挤入土中形成较大直径挤密砂桩,以提高地基强度的处理方法.对淤泥土可达到200Kpa。1.加固原理(1)置换作用；桩周围的软土被较大体积的砂体置换,即软土的强度被桩体的强度所置换,形成复合地基。(2)排水作用；砂土的透水性远远优于软土,砂桩相当于排水井的作用.即通过砂桩可以降低整个软土中的含水量,土体失去水固结。(3)挤密作用；砂桩的沉桩或或少对软土有一定的挤密作用,且砂桩周边大部分砂体都有挤入土中现象。HenanPolytechnicUniversity砂垫层的设计方案:1.砂垫层厚度2.砂垫层宽度HenanPolytechnicUniversity题目（二）某高层住宅楼，设计地上26～28层，地下2层，设计要求地基承载力特征值(不做深度修正)为465kPa，建筑物的绝对沉降量小于等于60mm，差异沉降量符合国家现行规范要求。基础底面以下各土层的物理力学指标见下表。HenanPolytechnicUniversity指标土层编号孔隙比e液性指数LI压缩模量sE(MPa)标贯击数N动力触探击数N63.5土的侧阻力特征值(kPa)土的端阻力特征值(kPa)地基承载力特征值akf(kPa)土层平均厚度(m)粉质粘土④0.650.507.1811251802.4细中砂⑤252103.3粘质粉土⑥0.520.249.223282103.6细中砂⑦28220局部夹层粉质粘土⑧0.620.369.3363213002106.8细中砂⑨413515002200.6粉质粘土⑩0.680.2710.6433315002305.6细中砂423520002203.3重粉质粘土0.610.1120.5352403.0中粗砂37382302.1卵石46554008m基础底面以下各土层的物理力学指标见下表HenanPolytechnicUniversity某高层住宅楼，设计地上26～28层，地下2层，设计要求地基承载力特征值(不做深度修正)为465kPa，建筑物的绝对沉降量小于等于60mm，差异沉降量符合国家现行规范要求。基础底面以下各土层的物理力学指标见下表。eLIsEakf孔隙比液性指数压缩模量地基承载力特征值指标土层编号孔隙比e液性指数LI压缩模量sE(MPa)标贯击数N动力触探击数N63.5土的侧阻力特征值(kPa)土的端阻力特征值(kPa)地基承载力特征值akf(kPa)土层平均厚度(m)粉质粘土④0.650.507.1811251802.4细中砂⑤252103.3粘质粉土⑥0.520.249.223282103.6细中砂⑦28220局部夹层粉质粘土⑧0.620.369.3363213002106.8细中砂⑨413515002200.6粉质粘土⑩0.680.2710.6433315002305.6细中砂423520002203.3重粉质粘土0.610.1120.5352403.0中粗砂37382302.1卵石46554008mHenanPolytechnicUniversity地基处理方案采用CFG桩复合地基，CFG桩桩径400mm，桩长16.5m，正方形布桩，桩距1.55m，设计桩身强度等级C20。此外，该工程在基坑开挖结束，验槽时发现,地基土表面有一层软弱土夹层。补勘得到其相应物理力学指标为：粉质粘土③层，孔隙比＝0.85，液性指数＝0.78，压缩模量＝5.5MPa，侧阻力特征值18kPa,地基承载力特征值110kPa，土层厚度1.1m。根据工程地质条件作重做地基处理方案设计。HenanPolytechnicUniversity由于有软弱夹层③存在，如果不采用辅助处理措施，则CFG桩设计时，桩间土的承载力特征值只能取110kPa，明显造成浪费。因此应先进行一定的辅助处理，使软弱夹层的承载力特征值达到或接近④土的180kPa，再作CFG桩复合地基设计。辅助地基处理措施选用人工成孔的夯实水泥土桩复合地基，桩径350mm，为便于布桩，桩距采用CFG桩的设计桩距1.55m，使每相邻CFG桩桩间土中布置一根夯实水泥土桩。也就是说，每水泥土桩要补足1.55m×1.55m面积内软弱夹层土的承载力.夯实水泥土桩需要单桩承载力特征值Ra等于：1.CFG桩设计04.055.135.025.04222AdAAmpkNfmfmARskspkpa179]110)04.01(0.1180[04.035.025.0])1([2SkPaSPkfmARmf1HenanPolytechnicUniversity基底下第一层细中砂层的桩端端阻力特征值可取700kPa，设水泥土桩进入细中砂层长度为，则有：确定桩长L179)253.1251.118(35.070035.025.02lppisipaqAlquR解得水泥土桩桩长＝1.97m，取为2.0m，则水泥土桩总桩长为L=1.1+1.3+2=4.4m。经过辅助地基处理措施对软弱夹层进行加固，浅层夯实水泥土桩复合地基的承载力特征值达到④层土的180kPa，则CFG桩复合地基设计时，桩间土的承载力特征值按180kPa计算。HenanPolytechnicUniversityCFG桩单桩承载力特征值为：2．CFG桩复合地基验算CFG桩混合料材料强度（C20)等级验算：kNAqlquRppniisipa7755.1881.58715002.0)4.0358.6326.3283.3253.1251.118(4.021,20000185022.0775332kPafkPaARcupapacuARf3HenanPolytechnicUniversity1.CFG桩置换率：2.CFG桩复合地基估算承载力特征值为:,20000185022.0775332kPafkPaARcupapacuARf30523.055.14.025.04222AdAAmpkPakPafmARmfskpaspk465485180)0523.01(95.02.07750523.0)1(2HenanPolytechnicUniversity题目（三）某拟建建筑物总高25层。出地面高度76.6m，大厦主楼结构为钢筋混凝土筒中筒，采用箱型基础。箱底25m×40m，箱底埋深7.5m。本工程场地地形较为平坦，地下水位较浅，约-1.5m。上部结构设计荷载约为260000kN，根据地区规范要求，本场地允许变形量不应大于100mm。该工程要解决的主要工程问题是地基承载力和变形不满足要求，而需要进行的地基处理。根据工程地质条件作地基处理方案设计(进行方案比较后,选择适宜处理方案)HenanPolytechnicUniversity序号土名层厚(m)ω(%)γ(kN/m3)eａ1-2(MPa-1)ES1-2(MPa)k(10-6cm/s)qs(kPa)qp(kPa)三轴有效强度指标十字板强度(kPa)地基承载力(kPa)竖向水平C’(kPa)φ（0）1填土1.0172a粉质粘土1.531.018.70.8570.387.70.781.73003541602b淤泥质粉质粘土2.035.517.81.1870.983.01.021.112102530403a砂质粉土6.233.518.40.90.327.361.5145351300036431003b砂质粉砂8.529.418.80.8710.1318.9801604016000351204粘土4.638.019.70.7800.22100.080.14218001219471805粗砂含粘土6.224.219.80.7000.2015.61002105022000362206粘土28.034.219.40.7460.2112.50.121.645190016352007粉砂未穿22.420.00.6640.278.7-土层分布及其主要物理力学性质指标HenanPolytechnicUniversity25层建筑物地基压力为250kPa，而作为基础持力层的的第3a层的砂质粉土，其天然地基土容许承载力仅为100kPa，且要求场地的变形量不大于100mm。因此，必须对地基土进行处理。若采用桩基，需达到的土层必须持力层承载力较高的土层上，桩长则达到20多米，费用较昂贵。而需加固的土层范围内广泛存在砂质粉土和砂质粉砂，基地的平均压力达到350kPa，持力层的承载力需要提高3倍多，采用砂石桩显然不能满足承载力要求，因此可以考虑选择采用CFG桩复合地基，强夯法，灌浆法方案进行地基处理。采用强夯法虽然也可以满足承载