水泥粉煤灰碎石樁的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、引 言cfg樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，它是由水泥、粉煤灰、碎石石屑或砂加適量的水拌合形成具有一點粘結(jié)強度和一定壓縮性的半剛性樁體。cfg樁、樁間土和褥墊層一起組成cfg樁復合地基，cfg樁復合地基處理技術(shù)應(yīng)用廣泛，實用性強，涉及的工程類型有普通工業(yè)與民用建筑、高聳構(gòu)筑物、多高層建筑等。就基礎(chǔ)形式而言，cfg樁適用于條形基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、筏基和箱型基礎(chǔ)。就土性而言，cfg樁適用于處理粘性土、軟土、粉土、砂土、淤泥質(zhì)土等地基。由于cfg樁復合地基優(yōu)于其他復合地基的特點，所以cfg樁復合地基廣泛應(yīng)用。1 工程概況 擬建工程位于邯鄲市新興大街與北倉庫路交叉口東南角。擬建建筑基本概況如表1.1。表1.1

2、建筑名稱建筑形狀高(層)軸線尺寸結(jié)構(gòu)形式基礎(chǔ)形式±0.000絕對標高(m)長(m)寬（m）2#一27f/2f33.217.2剪力墻結(jié)構(gòu)筏板基礎(chǔ)56.300表出自遠洋·香格里拉丨新興公館巖土工程詳細勘察報告2 場地工程地質(zhì)條件根據(jù)遠洋·香格里拉丨新興公館巖土工程詳細勘察報告（中佳勘察設(shè)計有限公司），各土層工程地質(zhì)特征分述如下：(1)雜填土（q42ml）：雜色，稍濕，松散稍密，主要由碎磚塊、混凝土塊及粉土組成，場地局部含黑色污染土。本層分布整個場地，層厚0.705.90m，層低高程49.0654.11m。(2)粉土（q42（al+pl）：黃褐色，濕很濕，稍密中密，局部

3、密實，含云母，無光澤，干強度及韌性低，搖振反應(yīng)中等，夾多層粉質(zhì)粘土薄層。本層分布整個場地，層厚0.906.40m，層低高程46.8249.02m。(3)粉土（q42（al+pl）：灰褐色，濕很濕，稍密-中密，局部密實，含少量青瓦片，無光澤，干強度及韌性低，搖振反應(yīng)迅速，場地局部含量約20%卵石，夾薄層粉質(zhì)粘土。本層場地東北部缺失，層厚0.904.00m，43.9947.90m。(4)粉土（q42（al+pl）：褐黃色，濕很濕，稍密中密，局部密實，無光澤，干強度及韌性低，搖振反應(yīng)迅速，夾粉質(zhì)粘土薄層。本層場地中西部缺失，層厚0.604.70m，層低高程層低高程41.6646.44m。(5) 粉質(zhì)

4、粘土（q42（al+pl）：灰褐色灰黑色，可塑硬塑，稍有光澤，干強度及韌性中等，局部粘性較強，夾粘土及粉土薄層。本層分布整個場地，層厚0.803.60m，層低高程38.0643.61m。(6)粉質(zhì)粘土（q41（al+pl）：灰黃色褐黃色及灰色條紋，可塑硬塑，夾粉土，稍有光澤，干強度及韌性中等，含約510%鈣質(zhì)結(jié)核，徑2mm15mm。本層分布整個場地，厚度1.605.80m，層低高程32.2640.41m。(7)粉質(zhì)粘土（q41（al+pl）：黃褐色，可塑硬塑，含約5%20%鈣質(zhì)結(jié)核，徑為3mm20mm，最大約30mm，局部含量高，粘性弱，夾多層粉土薄層，稍有光澤，干強度及韌性中等。本層分布整個

5、場地，部分鉆孔揭穿，揭露厚度2.509.20m，層低高程24.8635.76m。(8)粉質(zhì)粘土（q41（al+pl）：棕紅色棕黃色，可塑硬塑，局部堅硬，含少量鈣質(zhì)結(jié)核，含卵石薄層，稍有光澤，干強度及韌性中等，局部粘性好夾粘土。(9)粉質(zhì)粘土（nfgl）：棕紅色褐黃色夾灰綠色，可塑硬塑，局部堅硬，含少量小礫石及砂粒，稍有光澤，干強度及韌性較高。本層分布整個場地，在部分鉆孔揭露，揭露厚度5.9010.90m，層低高程9.1413.06m(10)粉質(zhì)粘土（nfgl）：褐紅色夾少量棕黃色，硬塑堅硬，稍有光澤，干強度及韌性高，局部含膠結(jié)巖塊，較硬，土質(zhì)均勻致密。本層分布整個場地，在部分鉆孔揭露，揭露厚度

6、4.707.90m，層低高程1.846.47m(11)粉質(zhì)粘土（nfgl）：褐紅色、棕黃色夾灰綠色，硬塑堅硬，稍有光澤，干強度及韌性高。本層分布整個場地，在部分鉆孔揭露，揭露厚度1.9010.60m，層低高程-5.480.08m(12)粉質(zhì)粘土（nfgl）：褐紅色，硬塑堅硬，含膠結(jié)巖塊，稍有光澤，干強度及韌性高。本層分布整個場地，未揭穿，揭露最大厚度6.10m。3 設(shè)計依據(jù) 遠洋·香格里拉丨新興公館巖土工程詳細勘察報告 （中佳勘察設(shè)計有限公司） 2#樓基礎(chǔ)平面圖 (上海聯(lián)創(chuàng)建筑設(shè)計有限公司）建筑樁基技術(shù)規(guī)范 jgj94-2008建筑地基處理技術(shù)規(guī)范 jgj79-2012 建筑地基基礎(chǔ)

7、設(shè)計規(guī)范 gb50007-2011 長螺旋鉆孔泵壓混凝土樁復合地基技術(shù)規(guī)程 db13(j)/t123-20114 地基處理方案選擇4.1處理目的設(shè)計要求處理后復合地基承載力特征值fak410kpa。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計及場地情況，基礎(chǔ)底面位于自然地坪下約7.12m，2#樓的基底位于第層粉土和第層粉土,天然地基承載力取110kpa，無法滿足設(shè)計要求，所以要對、層進行加固處理，將荷載傳遞至性能較好的層，以滿足承載力要求，提高土體的整體性和穩(wěn)定性，提高壓縮模量減少沉降及不均勻沉降，改善結(jié)構(gòu)受力條件，滿足結(jié)構(gòu)的安全要求和正常使用要求，為土層處理的目的。4.2方案對比 根據(jù)遠洋·香格里拉新興公館2#樓

8、勘察報告和地基處理設(shè)計要求，對地基處理方案進行對比：換填墊層法：適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗溝、暗堂等淺層處理。常用于輕型建筑、地坪、堆料場地和道路工程等地基處理。其的處理深度通常宜控制在3米以內(nèi)，但也不宜小于0.5m。碎石樁法：適用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基。施工前如果不預壓，砂樁施工后的地基仍會有較大的沉降，因而對沉降要求嚴格的建筑物而言，就難以滿足沉降要求。石灰樁法：適用于處理飽和粘性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土和雜填土等地基；用于地下水位以上的土層時，宜增加摻和料的含水量并減少石灰用量，或采用土層浸水等措施。灰土擠密法和土擠密法：適用于

9、處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，可處理地基的深度為515米。當以消除地基土的濕陷性為主要目的時，宜選用土擠密樁法。cfg樁：即水泥粉煤灰碎石樁，是近年來新開發(fā)的一種地基處理技術(shù)，這種地基加固方法吸取了振沖碎石樁和水泥攪拌樁的優(yōu)點。在受力特性方面介于碎石樁和鋼筋混凝土之間。4.3方案選擇 綜合場地地層條件及工程要求，考慮場地位置對施工條件的諸多限制，cfg樁復合地基是最為合理的方案。與其他方案相比cfg樁復合地基方案具有以下幾方面優(yōu)點：a、施工工藝簡單，與振沖碎石樁相比剛度強且無場地污染，振動影響較小，其承載力高于振沖碎石樁；b、所用材料僅需少量水泥，便于就地取材，基礎(chǔ)工程不

10、會與上部結(jié)構(gòu)爭“三材”，比水泥攪拌樁優(yōu)越；c、根據(jù)上部建筑物結(jié)構(gòu)特點和地層條件，結(jié)合本地地基處理經(jīng)驗，保證建筑物的經(jīng)濟和安全運營，選取素砼樁方案。素砼樁樁體具有剛度及強度，能將基底壓力傳到較深的持力層中，故能很好的利用深層持力層，樁與樁間土組成復合地基，承擔上部荷載。由于素砼樁樁身良好的受力性能，降低了基底天然地基土的附加應(yīng)力，從而減少其壓縮量，使地基整體剛度及強度均有較大提高，消除地基部分濕陷性，以滿足設(shè)計要求。5 地基處理設(shè)計 5.1單樁設(shè)計5.1.1計算參數(shù) 2#樓各土層的計算參數(shù)如表5.1.1.1表5.1.1.1計算參數(shù)土層編號及巖性樁側(cè)摩阻力特征值(kpa)樁端阻力特征值(kpa)承

11、載力特征值(kpa)備注層粉土20110樁頂 (基底)層粉土25115樁頂 (基底)層黃粉土25120層粉質(zhì)粘土20110層粉質(zhì)粘土30150層粉質(zhì)粘土35160層粉質(zhì)粘土40500190樁端按設(shè)計要求復合地基承載力、基底標高、根據(jù)設(shè)計要求及地層情況擬選擇的樁端持力層如表5.1.1.2：表5.1.1.2 基本情況序號設(shè)計要求復合地基承載力特征值（kpa）筏板底相對標高（m）防水層+墊層+褥墊層（mm）樁頂相對標高（m）樁端持力層1410-7.75070+100+200-8.120第8層粉質(zhì)粘土建筑物±0.00相當于絕對標高為56.300m，有效樁頂標高相當于絕對標高48.18m。5.

12、1.2 樁徑的確定根據(jù)本工程的特點及機械設(shè)備的實際情況，cfg樁選擇400mm樁徑。5.1.3 樁長的確定根據(jù)地質(zhì)勘察報告，樁在各地質(zhì)層樁長情況分析見表5.1.3.1：表5.1.3.1 樁在各層地質(zhì)情況分析孔號k12k13k18k19樁長范圍內(nèi)各土層厚度(m)00.310.4600.02.42.684.674.421.71.81.81.132.52.43.32.26.36.36.37.45.735.795.444.02樁長(m)21212121（1）按地層情況有效樁長取21.00m，保護樁長0.50m。（2）基底土層位于第層粉土層,樁長范圍內(nèi)土層為粉土、粉質(zhì)粘土，樁端為第粉質(zhì)粘土層。5.1.4

13、 單樁承載力的確定 根據(jù)中華人們共和國國家標準建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(gb50007-2011)規(guī)定，按下式計算ra： (5.1.4.1)式中：qp樁端地基土未經(jīng)修正的承載力特征值(kpa)； qsi第i層土樁側(cè)摩阻力特征值(kpa)； n樁長范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)； up樁體周長(m)；up400×10-31.257 m ap樁截面面積(m2)；ap(400÷2)2×10-60.126 m2 li樁長范圍內(nèi)第i層土的厚度(m)12#： ra 190×0.1261.257×(0×200×254.67×251.8

14、5;20+2.5×306.3×355.73×40)907.53 kn13#： ra190×0.1261.257×(0.31×200×254.4×251.8×20+2.4×306.3×355.79×40)904.05 kn18#： ra 190×0.1261.257×(0.46×202.4×252×251.1×20+3.3×306.3×355.44×40)906.56kn19#： ra19

15、0×0.1261.257×(0×202.68×251.7×253×20+2.2×307.4×354.02×40)885.65 kn 取ra885.65 kn5.1.5樁身強度確定根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標準建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(jgj79-2002) 第9.2.6條規(guī)定，按下式計算fcu： fcu3·ra/ ap (5.1.5.1)式中：fcu樁體試塊抗壓強度平均值(kpa)。 fcu3×885 /0.12621071.43kpa軸心抗壓強度取fcu25000kpa，樁體砼強度等級為c2

16、5。5.2復合地基承載力設(shè)計計算5.2.1 面積置換率的確定面積置換率即樁身截面積與其影響面積的比值。 根據(jù)式 （5.2.1.1）復合地基承載力特征值（kpa） 單樁豎向承載力特征值 (kn) 樁體截面面積 (0.126m2) 樁間土強度發(fā)揮系數(shù)，可取=0.750.90 單樁承載力發(fā)揮系數(shù)，可取 =0.71.0 天然地基土承載力特征值（kpa），取fsk110 kpa計算復合地基面積置換率，式中取0.9，取0.8. 2#樓天然地基承載力為110kpa面積置換率() 得m = m = m = 0.052布樁面積置換率m5.2%。5.2.2確定布樁形式根據(jù)式，得= ，樁距宜為35倍樁徑。筏板基礎(chǔ)的

17、長和寬分別為33.8m、16.2m1l1為1.500m，l2為1.500m。此時，故符合要求。根據(jù)以上的計算及分析，該場地加固面積的布樁總數(shù)275根，樁間距1.5m×1.5m，局部有調(diào)整，采用矩形布樁。5.2.3 復合地基承載力的驗算根據(jù) （5.2.3.1）=0.9×885/0.1256×5.4%+0.8×（1-5.4%）×110 425kpa410kpa,符合設(shè)計要求。5.3 軟弱下臥層驗算2#樓樁底第層粉質(zhì)粘土為軟弱層，參照建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范gb50007-2011第5.2.7條驗算其承載力：擬建的2#樓相應(yīng)于荷載效應(yīng)標準組合時，筏板底面

18、處的平均壓力為410kpa。根據(jù)經(jīng)驗，復合地基擴散角按60考慮，軟弱下臥層頂處附加壓力為(筏板長33.8m，寬16.2m)： （5.3.1） =285kpa第層粉質(zhì)粘土樁端處土的自重壓力為： 第層粉質(zhì)粘土樁端處經(jīng)深度修正后的承載力特征值為： （5.3.2） = 滿足要求6 復合地基變形計算根據(jù)勘察報告中的地層資料及已有資料，地基沉降按下式計算：s (6.1)式中：s地基最終沉降量(m)；按分層總和法計算出的地基沉降量(m)；沉降計算經(jīng)驗系數(shù)； n地基沉降計算深度范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；對應(yīng)于荷載標準值時的基礎(chǔ)底面處的附加壓力(kpa)； 基礎(chǔ)底面下第層土的壓縮模量，加固區(qū)按復合模量計算(kpa)

19、，其中加固層復合模量為esies·fspk /fskes· (6.2) 基礎(chǔ)底面至第層土、第層土底面的距離(m)； 基礎(chǔ)底面計算點至第層土、第層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)；由設(shè)計要求知：基底壓力p540 kpa基底附加應(yīng)力p0p´d (6.3) 5409.5×21 340 kpa 式中：p基底壓力 ´有效重度 （6.4）式中：-復合地基壓縮模量平均值，mpa； es-天然地基壓縮模量平均值，mpa；模量提高系數(shù)?；A(chǔ)底面下第i層土的壓縮模量表6.1復合壓縮模量土層號樁長范圍內(nèi)各層土平均厚度(m)es1,2(mpa)提高系數(shù)復合壓縮模量esp1

20、,2 (mpa)05.583.7220.7606.524.184.677.0924.371.86.4523.992.57.0326.156.37.5828.205.739.0633.70查建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(gb50007-2011)表5.3.5 ?。?.20 s=si （6.5）12#孔 s =0.2×57.92=11.58 mm 計算數(shù)據(jù)見如表6.2表6.2 12#孔沉降計算層號（m） (m)（m） esi(mpa) (mm)s´i s´i (mm) 200.000.25000020.76000.211.58300.000.25000024.180044.6

21、70.290.24861.161.1624.3716.1816.1856.470.400.24841.610.4523.996.3822.5668.970.550.24612.210.6026.157.8030.36715.270.940.23593.601.3928.2016.7647.12821.001.300.2234.671.0733.7010.8057.92l/b=33.8/16.2=2.1 =540-9.5×21=340kpa同理求得13#沉降量為11.24mm,18#沉降量為11.20mm,19#沉降量11.67mm經(jīng)計算沉降差均能滿足設(shè)計要求，沉降變形值如表6.3。表 6.3建筑物名稱2#樓基礎(chǔ)編號12#孔18#孔13#孔19#孔沉降量s(mm)11.5811.2011.2411.67沉降差s(mm)0.380.0025l0.430.0025l7 工