地基基础方案评价(计算方法)

1地基基础方案评价1、天然地基上的浅基础设计为六层住宅楼,砖混结构，拟采用天然地基上的浅基础,最大线荷载FK=300kN/m。根椐场地地质条件对浅基础进行评价：①、属先确定持力层，根椐场地地质条件，第②层可做为基础的持力层，其承载力特征值fak=150kPa。基础埋深d=2.0m。②、求持力层修正后的承载力特征值fa(深度修正)：根椐5.2.4公式：fa=fak+ηdγm(d-0.5)式中：fak---持力层承载力特征值=150kPaηd=1.6,(根椐基底下土的类别，查表5.2.4：e=0.821,IL=0.35)若为湿陷性黄土或新近堆积黄土（Q42）应按GBJ25-90规范表3.0.4确定。γm-----基础底面以上土的加权平均重度=16.5kN/m3,d----基础埋深=2.0m代入计算为：fa=150+1.6×16.5×(2-0.5)=189.6kPa。③、计算基础宽度b:根椐基础面积计算公式代入计算：A=Lb≥=m取2.2m式中:FK---基础顶面的竖向力=300kN/mfa----修正后的地基承载力特征值=189.6kPaL、b---基础的长度和宽度（条基时，L取1.0米）γ---基础及上伏土的平均重度=20.0kN/m3④、求基底压力PK：根椐5.2.2-1公式式中：Fk=300kN/mGk=Lbdγ=1×2.2×2.0×20=88kNA=1×2.2m将参数代入计算后得pk=176.4kN/m2(kPa)⑤、根椐5.2.1-1式：fa≥pk判定地基强度是否滿足要求。以上计算的fa=189.6kPa,pk=176.4kPa,滿足5.2.1-1式fa≥pk,地基强度滿足要求。⑥、验算下卧层的承载力⒈已知下卧层的fak=100kPa⒉下卧层顶面以上地基土的加权平均重度为：γm==18.3kN/m3⒊求下卧层（第③层粉土）修正后的地基承载力特征值fa:fa=fak+ηdγm(d-0.5)2式中：fak=100kPaηd=1.5（第③层粉土Ip=8.1ρw10%）查表5.2.4。d=6.0m(第①层2.0m,第②层4.0m)γm=18.3kN/m3代入计算得：faz=100+1.5×18.3×(6-0.5)=250.98kPa=251kPa⒋求软弱下卧层顶面以上土的自重压力值pcz：pcz=2×16.5+4×19.2=109.8kPa⒌求软弱下卧层顶面处的附加压力pz-：本例为条形基础应采用5.2.7-2公式计算:pz=，首先根椐表5.2.7求应力扩散角θ值：已知ES1=16.0MPa(软层之上，第②层)ES2=3.5MPa（下卧层第③层）ES1/ES2=16.0/3.5=4.75，取5.0。﹙注：当ES1/ES2＜3时，不能用规范中5.2.7-2和5.2.7-3式计算﹚z=4.0m﹙基础底面至软弱下卧层顶面的距离﹚，b=2.2m，z/b=4/2.2=1.80.5查5.2.7表得θ=250。PK=176.4kPaPc=γd=16.5×2=33.0kPa﹙Pc为基础底面处土的自重压力值﹚代入公式得：pz=52.93kPa。pz+pcz=52.93+109.8=162.73kPa＜faz=251kPa符合公式:pz+pcz≤faz下卧层强度满足要求。2、人工地基上的浅基础（灰土垫层）根据建筑物使用要求及场地地质、水文地质条件，建议采用灰土垫层法对地基进行处理，即采用大开挖，挖除第①层及部分第②层，换填2.0m厚的3:7灰土垫层，在灰土垫层之上做独立基础。灰土垫层的初步设计如下：（1）依据JGJ79-2002规范第4.2.1条，垫层的厚度Z应根据下卧层的承载力确定，并符合下式：Pz+Pcz≤faz式中：Pz-垫层底面处的附加压力Pcz-垫层底面处土的自重压力faz-垫层底面处土层的地基承载力特征值（深度修正后）。（2）、灰土垫层的承载力灰土垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定，本工程的地基础设计等级为丙级，当3:7灰土垫层的压实系数不小于0.95时，其承载力特征值fa可采用200kPa。(3)、计算基础底面面积A：根据基础面积公式：条形基础公式：b≥Fk/fa-γd正方形基础公式：b=L≥矩形基础公式：A=Lb≥Fk/fa-γd3注：一般将有偏心荷载的建筑设为矩形，可先按中心荷载作用计算基底面积A，根据偏心荷载的大小，将基底面积增大10-50%后，即：A=1.1-1.5A0，一般在设基础长宽比：n=l/b=1.5则有：基础宽度：b=基础长度：L=1.5b就可以了。根椐基础形式按下面公式求算A：矩形基础的面积计算公式：A=≥灰土垫层的地基承载力特征值﹙不做深度修正﹚fa=200kPa，单柱荷重Fk=3000kN，基础埋深d=1.50m，基础及上伏土的平均重度γ=20kN/m3。代入矩形基础面积计算公式：A===17.64m2﹙因需考虑有偏心荷载，需将基底面积增大30%，即A=17.6×1.3=22.88M2基础宽度b==3.9m基础长度L=1.5×3.9=5.9m﹚(4)、灰土垫层强度fak的验算灰土垫层的强度要滿足GB5007-2002规范中5.2.1-1式：fak≥pk求基础底面处的平均压力值pk：按GB5007-2002规范中5.2.2-1公式：式中：FK----上部结构传至基础顶面的竖向压力=3000kNGK---基础自重和基础上的土重；矩形基础GK=L.b.d.γ(式中:L、b、d分别为基础础的长度、宽度和埋深；γ为基础和上伏土的平均重度取20kN/m3)A----基础底面面积。取23.0m2基础自重和基础上的土重：GK=3.9×5.9×1.5×20=690.3代入公式=kPa灰土垫层的fa=200kPa≥基础底面处的平均压力值Pk=160.44kPa,灰土垫层的强度滿足要求,但基础面积过大，上部荷载如超过2500KN时，地基承载力要求大于250Kpa才行。(4)灰土垫层厚度验算①、求灰土垫层底面处的附加压力值PZ:矩形基础：pz=式中：b---矩形基础底面的宽度=3.9mL---矩形基础的底面长度=5.9mPk---基础底面压力=160.44kPapc---基础底面处土的自重压力=dγ=1.5×18.2=27.3kpaz----基础底面下垫层的厚度=2.0mθ—垫层的压力扩散角灰土取28°(tan28°=0.53)pz==4②、求垫层底面处土的自重压力pcz_=（垫层底面到地面的距离为3.5m，第①层的平均重度为17.5kN/m3）pcz=3.5×18.2=63.7kPapz+pcz=63.45+63.7=127.15kPa③、求垫层底面处土层经深度修正后的地基承载力特征值faz：可根椐下式计算：faz=fak+ηdγm(d-0.5)式中：faz---经深度修正后的下卧层承载力特征值；fak----下卧层的承载力特征值=100kPaηd-----承载力的深度修正系数=1.0γm---------基础(垫层)底面以上土的加权平均重度=18.2kPad------灰土垫层底面的埋置深度=3.5m代入公式计算：faz=fak+ηdγm(d-0.5)=100+1.0×18.2(3.5-0.5)=154.6kPafaz=154.6kPa≥pz+pcz=63.45+63.7=127.15kPa下卧层强度滿足要求。（5）灰土垫层的宽度整片垫层的平面处理范围，毎边超出建筑物外墙基础外缘宽度，不应小于垫层的厚度，并不应小于2.0m（6）垫层的施工a、灰土垫层土的填料要求：灰土垫层的灰、土体积比宜为2：8或3：7，土料粒径不得大于15mm，宜用不含松软杂质的粉质粘土,不宜使用块状粘土及砂质粉土，灰土所使用的消石灰应符合Ⅲ级以上标准，石灰应消解3-4天，并筛除生石灰块后再使用。其粒径不得大于5mm，灰土混合料应拌合均匀，含水量适中，简易别方法是：捏紧成团，落地开花。b、灰土垫层的碾压机具及虚铺厚度：应选用12-16吨双轮震动压路机，其虚铺厚度应控制为20-30mm。C、在地下水位以下的基槽（坑）内施工时，应采取排水措施，使在无水状态下施工，入槽（坑）内的灰土，不得隔日夯打碾压，夯实后的灰土三日内不得受水浸泡。（7）、灰土垫层的质量检验：可采用环刀法（采取原状土试样）贯入法、静力触探、型动力触探、标准贯入试验等方法进行检验。一般采用环刀法：取样点应在每层厚度的2/3深度处，检验点数：对大基坑每50-100m2应有一个检测点；对基槽每10-20m长度内应有一个检测点；对每个独立柱基内应有一个检测点；质量要求：灰土垫层的压实系数λc≥0.95γd=15.0kN/m3垫层竣工验收若采用载荷试验检验其承载力时，每个单体工程不宜少于3点。5（7）基坑开挖及边坡稳定采用大开挖方式进行灰土垫层施工，基坑开挖深度一般达3.5m，椐剪切试验结果，按朗肯理论，粘性土侧壁允许自立高度HC按下式验算：HC=2c/γ[tna（45+φ/2）]式中：HC—允许自立高度（米）c---侧壁土体粘聚力，取标准值22.2kpaФ--侧壁土体内摩擦角，取标准值19.50γ--侧壁土体的天然重度，取平均值18.5kN/m3经验算,侧壁土层允许自立高度为3.4m，根据当地经验,可以直立开挖，严禁在坡顶面进行堆载和浸水。3、卵石垫层卵石垫层的适应条件与灰土垫层基本相同，但不适宜于湿陷性黄土地基，其评价、计算方法与灰土垫层一样，只是填料不同而己，主要注意以下几点：（1）、卵石填料的标准要求：要求采用级配卵石，其配比关系宜为4：3：3即：卵石4（砾径50≥d≥20mm）:圆砾3（砾径20≥d≥2mm）:中粗砂3（砾径2≥d≥0.25mm）。最大砾径不超过50mm，含泥量﹙＜0.1mm颗粒含量﹚不超过3%。（2）、建议施工参数：①、使用16-18吨振动压路机；②、压路机行驶度≤50m/min；③、毎层压实填料虚铺厚度≤40cm；④、毎层先静压两遍，再振压8遍。（3）、填层施工：根椐施工经验，施工前应先将符合质量要求的卵石填料人工拌合均匀后，运至坑底虚铺40cm厚，在静压前，洒水使填料处于湿润状态（含水量控制在8-12%即可），然后用振动压路机先静压2遍，再振压8遍，碾压时，先按长度方向行驶，然后补压短边没压到的地方，以保证卵石填料均匀获得规定遍数的压实功能。垫层的底面宜铺设在同一标高上，如深度不同，基底土层面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序施工，搭接处应碾压密实。分段施工时，接头处应做成斜坡，每层错开0.5-1.0米，并应碾实。在土地其上做卵石垫层时，为防止基坑底面表层软土发生局部破坏，应在基坑底部及四侧先铺一层砂（0.3米）,然后再铺卵石垫层。砂卵石填料中，不得含有草根、垃圾等有机杂物。在地下水位高于基坑（槽）底面施工时，应采取排水或降低地下水位的措施，使基坑（槽）保持无积水状态（如用水撼法或插入振动法施工时，应有控制地注水或排水）。6垫层铺筑前，应先验槽，注意浮土应清除，边坡必需是稳定的，以防塌土，如发现基槽（坑）两侧附近如有低于地基的空洞、沟、井、古墓穴等，应在未做地基前加以填实处理。（4）、垫层施工质量检验标准及方法：主要有以下3种方法：①、静载荷试验法（按GB50007-2002规范附录C、D中的要求确定）②、N120超重型动力触探法；（按有关经验：N120=3-6稍密；N120=6-10中密；N120=10-20密实；进行确定）③、灌水法、灌砂法（按GB/T50123-19995.3-5.4节要求试验）各层平均干重度应≥21.0kN/m3(中密)。（5）、卵石垫层承载力特征值fak的确定由静载荷试验确定或由N120超重型动力触探试验确定。由灌水、灌砂法确定其压实系数后，根据压实系数按JGJ79-2002表4.2.6确定：当压实系数在0.94-0.97时，对于地基基础设计等级为丙级的建筑，其承载力特征值可取200-300kPa。（6）、卵石垫层的宽度：卵石垫层的宽度与灰土垫层的宽度的计算、确定方法相同。4、灰土桩复合地基（置换法、挤密法）灰土桩复合地基（置换法、挤密法）用于处理新近堆积黄土（Q42），湿陷性黄土、人工填土及非饱和软土地基，（其处理深度一般