地基处理

地基处理大作业班级：交通12-1班姓名：段晓清学号：201220610002一、工程概况某大厦位于烟台长江路北侧，总高21层，大厦高度为72.6m。主楼为钢筋混凝土筒中筒结构，重25000t。箱型基础，箱基地面积为25m×40m箱基埋深7.3m，局部入土最大深度10.16m。主楼左、右侧紧连裙楼裙楼为二层钢筋混凝土框架，独立基础。二、工程地质情况场地地势平坦，属滨海平原地貌。场地回填部分高为海拔4.10~4.40m，工程地质情况如下：第1层：人工填土。层厚约1.8—2.5m，其下分布有20-30cm厚的原耕土层。第2层：细沙。灰黄色，层厚0.9-2.10m，湿—饱和，松散-稍密。第3层：粉土。深灰—黑灰色，层厚4.0-7.0m，含有机质及云母，局部夹细砂层，饱和软塑—流塑状态。第4层：细砂。灰色，层厚0.8-2.9m,，长石石英质，含云母，颗粒不均，饱和，稍密-松散第5层：粉土。灰绿色，层厚1.30—3.50m，混砂，局部地段含少量氯化铁，局部地段与灰绿色细砂成互层状，饱和、可塑。第6层：粉质黏土。黄褐色，层厚4.50-6.40m，含氧化铁及云母，饱和，软塑·流塑。第7层：粉土。褐黄色，含氧化铁及云母，局部地段夹砂层，饱和，可塑。第8层：粉质黏土。黄褐—褐黄色，层厚2.3—5.9m，含氧化铁及云母，夹粉土薄层，饱和可塑层底标高-23.4m。仁者乐山智者乐水第9层：中砂。黄褐色，层厚0.8-2.4m，长石-石英质，粗粒不均，饱和密实层底标高-24.5第10层：砾砂。黄褐色，层厚2.2—4.20m，长石-石英质，粗粒不均，混卵石。饱和，密实，层底标高-28.87-29.91m。第11层卵石。主要由石英砂岩组成，亚圆形，一般粒径30-60mm。最大粒径大于100mm。充填砂，饱和，密实，层厚大于16.3m勘察场地内地下水位距地表-2.6m，属于潜水类型。根据地震区划，工程场地为7度地震烈度区，厚度15m范围内第3层粉土土质不均，黏粒含量为6%-13%，平均为9.1%，标贯击数N63.5=2—10击，平均5击，在7度地震烈度下，属于中等液化土层。第4层细砂标贯击数平均11击，结合静力触探结果综合分析，该层可按非液化层考虑；第5层粉土黏粒含量介于10%-15%之间，平均12%，标贯击数4-15击，平均6.5击，属非液化土层。三、振冲碎石桩复合地基设计(1)复合地基承载力设计主楼及箱基荷重:250000kN(原设计凹层时荷载);箱基底板尺寸:25.5mX40.5m;基底压力：242kPa在风载及地震荷载下箱基最大和最小压力：Pmax=320kPa，Pmin=180kPa箱基底板整体弯曲弯矩：Mg=285440kN·m。因工程急于开工，不容许先做试验后进行布桩设计。经协商同意后,先凭经验进行设计，在振冲碎石桩施工期间进行振冲碎石桩复合地基加固效果测试。若第3层含淤泥质粉土在振冲施工后测试复合地基承载力达不到242kPa时，可考虑主楼作减荷措施，但要求振冲碎石桩复合地基承载力Psp,k不得低于220kPa。根据工程地质情况确定对第3、4、5、6层土进行处理。其中第3层含淤泥质粉土抗剪强度低，压缩性最大，而且是7度地震可发生中等液化危害的软弱层。若以此层进行布桩设计则其余各层均可满足要求。参照同类地质条件下振冲碎石桩复合地基已有测试参数，振冲后第3层桩间土承载力取fsk=120kPa，振冲碎石桩承载力取fpk=120kPa。现设计要求复合地基承载力fsp,k=120kPa，则振冲碎石桩复合地基置换率m为：m=(fsp,k-fsk)/(fpk-fsk)=0.433考虑到国内首次在深厚软弱地基上采用振冲碎石桩复合地基上建造20层高层建筑，实践经验不足，为增大安全度和施工方便，采用正方形布桩，以四角桩中心距为1.5m*1.5m，并在形心中点增布一桩为加固单元。按碎石桩直径=80cm计算，得复合地基置换率为m=0.444。(计算过程如下)m=d^2/de^2d—碎石桩的直径,mde—等效影圆的直径，m正方形布桩时：de=1.13LL—桩的间距，L=(1.5/2)*2^1/2=1.06布桩范围：主楼的东、西侧紧靠裙楼，裙楼基础下也布有振冲碎石桩不需布置箱基外围护桩主楼南侧、北侧外围均布置三排围护桩。主楼地基振冲碎石桩施工前预先挖除地面土层厚度为2.0m的土层形成基坑，由坑底起算主楼碎石桩设计桩长16.5m进入第7层土层顶。考虑施工地面隆起影响要求施工桩长17.0m局部桩长为10.0m。箱基基坑开挖后有效桩长12.0m，局部为6.0m主楼区共布桩1085根，计振冲碎石桩总长为17652m。按布桩单元尺寸在箱基范围满堂布桩并在箱基底板下铺30cm厚夯实碎石垫层。(2)复合地基沉降量计算振冲碎石桩复合地基沉降量用分层总和法计算，振冲施工后地基压缩层深度内土体压缩模量当量值取云Es=16.8MPa,振冲碎石桩复合地基最终沉降量为S=ψcSi=9.10cm满足地基变形要求(3)排水通道的设计考虑箱基下被压缩土层在楼体荷载作用下的排水固结以及地震发生时地基中超静孔隙水压的消散,在箱基下全面设置了厚30cm的干铺碎石排水层排水层直通主楼外侧布置的4个3m*3m的直通地面的碎石排。四、设计1.施工方法的选用在地基中设置砂石桩课采用多种方法，如振冲法、振动沉管法等。此工程根据工程地质条件、施工设备条件、拟采用的桩径、桩长，并根据经济指标分析决定选用振冲法。2.桩长根据工程地质条件确定，应让碎石桩穿过主要软弱土层，以满足控制沉降要求。所以采用17m的桩长。3.复合基地置换率设计可根据经验进行复合地基初步设计，然后通过现场试验提供设计参数，包括碎石桩桩径、单桩承载力和桩间土地基承载力等。根据现场试验提供的设计参数，修改完善设计。（具体计算见三、（1））4.加固范围和桩位布置为增大安全度和施工方便，采用正方形布桩，以四角桩中心距为1.5m*1.5m，并在形心中点增布一桩为加固单元。5.垫层按布桩单元尺寸在箱基范围满堂布桩并在箱基底板下铺30cm厚夯实碎石垫层。6.沉降计算具体计算见三、（2）若计算沉降不能满足要求，一般宜增加桩长，以减小沉降量。7.质量检验方法一般要求通过复合地基载荷试验确定地基承载力。五、振冲法施工振冲挤密碎石桩施工步骤如下：1.清理平整施工现场，布置桩位。2.施工机具就位，将振冲器对准桩位。升降振冲器的机械科用起重机、自行井架式施工平车或其他设备。3.启动供水泵和振冲器，将振冲器徐徐沉入地基土中，直到设计深度。4.分层填料，每次填料厚度不宜大于0.5m。利用振冲器进行振密制桩，当电流达到规定的密实电流和到了规定的留振时间后，将振冲器提升30-50cm，然后重复制桩直至桩顶。5.关闭振冲器和水泵，移动至下一个桩位。振冲碎石桩的施工质量检验科采用单桩载荷试验和碎石桩复合地基载荷试验。对碎石桩桩体可用重型动力触探试验进行随机检验，对桩间土的检验可采用标准贯入试验、静力触探试验等进行。六、振冲碎石桩复合地基测试在西裙房西北部振冲碎石桩施工15天后，进行1号振冲碎石桩复合地基静载测试。静载压板面积1.5m*1.5m。测试时开挖面积为8m*5m、深2.5m的试坑，在地下水位以下0.5m。因试坑渗水量比较大，采取在试坑角部挖积水坑，人工边淘水边试压。载荷板下第2层细砂层厚0.82m，以下为第3层含淤泥质粉土层，层厚6.8m。实测载荷板下四根角桩桩径=0.75m，中心桩桩径=0.65m，压板下置换率为m=0.344。试压加载到第10级，板压为500kPa时，压板总沉降量9.62cm，但压板沉降仍能确定。到第5级载荷板压250kPa时，沉降量为2.92cm。取S/b=0.02，复合地基承载力基本值已满足250kPa设计要求。主楼地基振冲碎石桩施工结束后即开始箱基范围轻型井点分组降水，边降水边开挖。开挖到箱基基底标高后，在主楼箱基础坑内东南部任选一振冲碎石桩加固单元为2号静载试压点。2号静载试压仍做1.5m*1.5m复合地基静载测试，压板标高距自然地面-6.2m。压板下为第3层粉淤泥质粉土层厚0.6m，其下为第4层为细砂层，厚2.4m。实测压板所压四角振冲桩桩径为0.8m，中心桩桩径为0.60m，置换率为m=0.34。试压加载到第10级，板压为500kPa时，压板总沉降2.72cm。取S/b=0.01，则复合地基承载力基本值为350kPa，满足设计250kPa要求。对桩间土做了静力触探试验，对振冲碎石桩桩体做了重（Ⅱ）型动力触探试验。七、沉降量观测大厦主楼沉降观测情况如下：1989年6月初，大厦主楼箱基及地下室钢筋混凝土浇筑完毕后即开始进行主楼箱基沉降观测。初始沉降比较大，建筑完2层筒体时，箱基沉降总量约为1.4cm。以后沉降很小。逐层浇筑直到浇完11层，箱基沉降仍无明显增量。在此情况下建设单位决定在主楼增建一层标准层，即原设计主楼总高20层增为21层。1989年12月，主楼筒体21层建筑完毕，重量约20300t。此时箱基总沉降量为2.63cm。1991年8月，工贸大厦全部装修竣工，箱基总沉降量4.47cm。投入使用后箱基底压力达到250kPa。经过五年时间观测，从1990年8月主楼装修完毕后，振冲碎石桩复合地基的沉降即告稳定。其后经过四年多时间的观测，几乎没有沉降增量。附：沉降计算经验系数由上表，本设计中可用插值法确定沉降计算经验系数，取0.328因计算土体饱和，故Sr=1,由三项指标可知Gs=e/we—孔隙比w—含水率层数w(含水率)孔隙比eGsrrast11820.180.48422.691920.9588734730.280.7872.81071428635.257619.7300503640.180.48422.691920.9588734750.210.6152.92857142934.72721.5027863860.290.8112.79655172435.354006919.52181496Es(MPa)基地附加压力2.54.07.015.020.0P0=Fak1.41.310.40.2P0=Fak1.110.70.40.270.250.692.7633.8120.0059171680.230.6492.8217391334.0132434820.62658792----------------------------------------------------------------------计算项目:地基处理计算2----------------------------------------------------------------------[计算简图]----------------------------------------------------------------------[计算条件]----------------------------------------------------------------------[基本参数]地基处理方法：振冲法[基础参数]基础类型：矩形基础基础埋深：7.300(m)基础宽度：40.000(m)基础长度：25.000(m)基础覆土容重：20.000(kN/m3)竖向荷载：250.0(kN)[土层参数]土层层数：11地下水埋深：2.600(m)压缩层深度：40.000(m)沉降经验系数：0.328地基承载力修正公式：承载力修正基准深度d0：0.500(m)序号土类型土层厚容重饱和容重压缩模量承载力鏱鏳(m)(kN/m^3)(kN/m^3)(MPa)(kPa)1杂填土2.00018.0---0.10010.00.0001.0002细砂1.86019.021.00.100120.00.0003.0003粉土4.50019.519.76.000100.00.0001.0004细砂2.00019.021.00.100140.00.0003.0005粉土1.80021.021.56.500160.00.0001.8006粘性土5.00019.019.45.500150.0