卵石换填垫层计算和处理方法方案

1关于“大余县2014年新珠村塘窝里廉租住房（6#楼）工程”地基处理方案根据核工业赣州工程勘察院提供的“大余县2014年新珠村塘窝里廉租住房（6#楼）工程地勘报告”，本工程基础采用卵石垫层法对地基进行换填处理，即在基础底面影响范围内（每边宽出柱下独立基础基底各3m），挖除部分素填土层，达到砂砾层，换填2.5m厚的4：3：3的级配卵石层，在卵石层之上做独立基础。换填卵石层置于沙砾层上。具体要求及计算：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）。最大粒径不超过50mm，含泥量﹙＜0.1mm颗粒含量﹚不超过3%。一、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）。最大粒径不超过50mm，含泥量﹙＜0.1mm颗粒含量﹚不超过3%。二、施工参数：①、使用18-24吨振动压路机；2②、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2遍，再振压10遍。三、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JGJ79-2012表4.2.6确定：当压实系数在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240kPa。四、卵石垫层的计算：1、依据JGJ79-2012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--相应于作用的标准组合时，垫层底面处的附加压力值（kpa）Pcz--垫层底面处土的自重压力值（kpa）faz--垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值（kpa）。2、卵石垫层的承载力卵石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4:3:3卵石垫层的压实系数不小于0.97时，其承载力特征值fa可采用240kPa。3、计算基础底面面积A：卵石垫层的地基承载力特征值﹙不做深度修正﹚fa=240kPa，单3柱荷重标准值Fk=3900kN，基础埋深d=2.0m，基础及上覆土的平均重度γ=20kN/m3。代入矩形基础面积计算公式：A=20m2基础宽度b=L≥4m，取b=L=4m4、卵石垫层强度fak的验算卵石垫层的强度要滿足GB5007-2011规范中5.2.1-1式：pk≤fak求基础底面处的平均压力值pk：按GB5007-2011规范中5.2.2-1公式：GkFKApk式中：FK----上部结构传至基础顶面的竖向压力=3900kNGK---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20.25m2基础自重和基础上的土重：GK=4.5×4.5×2.0×20=810kN代入公式=235.5kPa卵石垫层的fa=240kPa≥基础底面处的平均压力值Pk=235.5kPa,卵石垫层的强度滿足要求。5、卵石垫层厚度验算1）、求卵石垫层底面处的附加压力值PZ:4矩形基础：)()tan2)(tan2(pcpklbzlzbpz式中：b---矩形基础底面的宽度=4.5mL---矩形基础的底面长度=4.5mPk---基础底面压力=235.5kPapc---基础底面处土的自重压力=dγ=2.5×20=50kpaz----基础底面下垫层的厚度=2.5mθ—垫层的压力扩散角卵石取30°(tan30°=0.577)pz=105.832）、求垫层底面处土的自重压力pcz（垫层底面到地面的距离为3m，素填土层的平均重度为20kN/m3）pcz=3×20=60kPapz+pcz=115.83+60=175.83kPa3）、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=150kPaηd-----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=20kPad------卵石垫层底面的埋置深度=2.5m代入公式计算：5faz=fak+ηdγm(d-0.5)=150+1.0×18.0(2.5-0.5)=186kPafaz=186kPa≥pz+pcz=115.83+60=175.83kPa下卧层强度滿足要求。6、卵石垫层的宽度单片垫层的平面处理范围详换填平面布置图，毎边超出独立墙基础外缘宽度，不宜小于垫层的厚度，并不应小于2.2m五、卵石垫层施工：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10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）。垫层铺筑前，应先验槽，注意浮土应清除，边坡必需是稳定的，6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。六、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GB50007-2011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)。七、基坑开挖及边坡稳定采用大开挖方式进行卵石垫层施工，基坑开挖深度一般达4m，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。7