成都吉泰安中心地基处理设计.docx

成都理工大学2014届学士学位毕业论文（设计）成都吉泰安中心地基处理设计姓名：汪 越 学号：201003010333专业：土木工程 指导老师：涂国祥摘要随着近年来众多高层建筑、超高层建筑拔地而起和大量大型基础设施建设，地基处理在工程建设中的地位越来越重要。拟建的成都吉泰安中兴大楼基坑开挖后，地基基础底面处在细砂层、松散卵石层之上，地基承载力不能满足结构设计要求，因此对场地地基进行必要的处理。本文在详细现场调查基础上，结合勘察资料，对场地工程地质条件进行了详细分析和研究，然后通过详细论证，提出对场地地基采用CFG桩复合地基处理和振冲碎石桩复合地基处理两套方案。通过进一步比选，最终推荐CFG桩复合地基处理方案，其中CFG桩桩径0.5m，桩间距为2.0m，选择中密卵石层作为持力层，桩长不低于4.9m，平均长度为6.0m。最后根据验算，按照设计方案处理后，地基承载力达到343kPa，最大沉降量为12.24mm，均能满足工程要求。关键词：地基处理 振冲碎石桩 CFG桩 59The Design of CenterFoundation of ChengduJi tai anName:Wang Yue Student ID:201003010333Major:Civil Engineering Instructor: Tu Guo XiangAbstractIn recent years,with manyhigh-rise buildings and ultra high-rise buildingsraising off the groundand a lot oflarge-scaleinfrastructure constructing, the treatment of foundation plays a key rolein engineering construction. After the excavation of foundation ditch of the planned center building of ChengduJitaian,the groundsill basis is on the fine sand and loose gravel layer, which makes the bearing capacity not meet the design requirements, so it is necessary to deal with the venue again.This paper,based on the detailed site investigation and collected the survey data, analyzes the engineering geological conditions of the site in detail and then carefully expounds and proves these data and finally puts forward two solutions for the question: the CFG pile compound foundation treatment and the compound foundation treatment of vibro replacement stone column. Through the detailed further comparison, the final recommendation chooses CFG pile composite foundation treatment schemein which the diameter of CFG pile is 0.5m, pile spacing is 2.0m, selects the dense gravel layer as a stratum, pile length is not less than 4.9m, the average length is 6.0 m.Finally, after checking and processing foundation in accordance with the design program, the bearing capacity of the foundation reaches 343kPa and the largest settlement amount is 12.24mm, which can meet the engineering requirements.Key words:Groundtreatment; Vibro replacement stone column; CFG pile;目录第1章 前言11.1选题依据及研究意义11.2地基处理技术的发展与现状31.3设计思路5第2章 场地工程地质条件62.1场地地形及地貌62.2地层岩性62.3水文地质条件82.4区域地质条件82.5土层物理学参数92.6土层能力评价10第3章 地基处理方案设计133.1主要地基处理方法以及适用条件、施工要点133.2方案选择17第4章地基处理方案分项设计204.1复合地基处理设计要求204.2 CFG桩复合地基处理加固方案设计（方案一）214.3振冲碎石桩复合地基处理加固方案设计（方案二）354.4方案比选484.5安全文明施工50结论及认识52致谢54参考文献55附件56第1章 前言1.1选题依据及研究意义1.1.1工程概况吉泰安（四川）药业有限公司(以下简称业主)拟建的吉泰安中心位于成都市高新区高朋大道和科园三路交汇处，规划建设用地面积7991.59m2，总建筑面积349453.52m2（地上建筑面积31438.96m2，地下建筑面积17952.91m2）。拟建物由A、B两栋塔楼及纯地下室组成，A塔楼为14层、B塔楼为10层，均带3层地下室，该项目的设计由珠海市建筑设计院成都分院完成。详细情况见表1.1。表1.1拟建建筑物性质一览表建筑物名称结构类型地上建筑层数最大高度(m)地下室基础埋置深度(m)基础形式0.00对差异沉降敏感程度A楼框剪14F53.70-3F486.0筏板基础500.00m敏感B楼框剪10F40.20-3F486.0筏板基础500.00m敏感地下室框架/-3F486.0独立基础500.00m一般根据设计院提供的基础平面图，主楼为筏板基础，纯地下室为独立柱基+抗水板，0.000为500.00，开挖后抗水板底标高-12.4m，抗水板厚600mm，垫层厚度100mm，基底绝对标高485.90m。本场地平面呈矩形，长、宽83-80m，需要处理的场地为B塔楼区域地基，长宽30-31m。该场地等级为二级。地基等级为二级，岩土工程勘察等级为甲级。拟建建筑物周边情况为：场地东面、北面与商用建筑相邻,周边情况图见图1-1。科园三路火炬大厦贝特药业厂房高朋大道B楼A楼ABCD城市绿化带地下室边线建筑基坑边线贝特药业图例道路边线A基坑边线分段点基坑支护项目用地边线010203040m比例尺N 图1-1 建筑平面布置图1.1.2选题依据及研究意义地基处理是指事先经过人工处理后在建造基础的地基加固处理的技术。地基处理涉及到工程地质、基础工程、原位测试技术、施工技术、土力学中典型的强度、承载力以及沉降变形等问题。地基处理技术涉及到的内容不仅广泛，而且覆盖的本专业的学科内容比较全面。地基处理设计作为土木工程专业的本科毕业论文设计也比较合适。随着我国基础建设以及城市建设迅速发展，高层、超高层建筑不断涌现，地铁车站、公路铁路、市政广场、桥梁基础等各个大型工程日益增多，都极大地推动着地基处理技术理论与实践的迅猛发展。地基处理随着这些高层、超高层建筑的出现，地基处理已经成为不可或缺的建筑设计施工部分，其重要性也也来越重要。虽然人们意识到了地基处理的重要性，但是因为追求造价的经济，各个因为地基的问题的工程事故也不断涌现。地基处理技术也具有现实研究意义。根据地勘资料，本工程场地地层结构复杂并且分布不均匀。本工程建筑物均带有3层地下室，基坑开挖后，B栋楼区域地层为：杂填土、素填土、粉质粘土、粘土、细砂、松散卵石、稍密卵石、中密卵石、密实卵石强风化泥岩、中风化泥岩。B栋楼基底下卧有细砂、松散卵石等软弱土层，部分地区有细砂和松散卵石层复层以及细砂透镜体。基坑开挖后基底底面的土层是细砂，其承载力特征值为110kPa，松散卵石层承载力特征值为160kPa均不能满足工程对承载力的要求。其次B楼地层结构相当复杂并且其承载力不能满足设计要求的地基承载力特征值fspk300Kpa，故结构设计文件要求对基底下软弱土层进行地基处理。因此有必要对该建筑场地进行地基处理设计，使其满足工程相关要求足。有鉴于此，作者在指导老师指导下以“吉泰安中心地基处理设计”为题开展本科毕业论文研究（设计）工作。1.2地基处理技术的发展与现状在我国，关于地基处理技术方面有着悠久的历史其实在中国史料上早就记载着，我国古代的劳动人民在3 000年前就已经学会使用竹子麦杆等材料来加固地基自新中国成立后这方面的技术在近20年更是得到了突破性的发展从20世纪中叶到21世纪的今天，地基处理技术的发展历程基本上分为了两个重要时期20世纪中期为初步应用的时期这段时期地基解决的技术基本上都是从外国引进，应用最多的就是垫层等浅层解决的办法 此阶段出现了大体上都是以砂石垫底层 非物理灌浆法和大锤打牢等为代表的地基解决方法，这些基本上都是运用于工业以及民间的建筑上，由于仅仅只是刚开始的发展时期，虽然有其可取的地方，但也有老套的缺点 第二个时期就是20世纪70年代到至今的应用发展时期目前大批国外较高级的技术已经被引进和被发展，并开始结合我国的特殊情况，初步具备了最新的地基处理技术。12目前，我国地基处理技术的发展是岩土工程界最为活跃的领域之一，体现出了百花齐放百家争鸣的局面 近几年来地基处理发展的一个典型趋势就是在既有的地基处理方法基础上，不断发展新的地基处理方法，特别是将多种地基处理方法进行综合使用，形成了极富特色的复合加固技术，这些复合加固技术发展特点主要体现在如下五个方面:( 1) 由单一加固技术向复合加固技术发展;( 2) 复合地基的加固体由单一材料向复合加固体发展;( 3) 复合地基加固技术与非复合地基加固技术的结合;( 4) 静力加固与动力加固技术的结合;( 5) 机械加固与非机械加固的结合其中一些复合加固方法已得到较为广泛的应用，例如真空-堆载联合预压技术等，并已取得了较为成熟的经验，总结出了可靠的设计施工监测与检测方法，并被纳入本次修订的JGJ79-2011建筑地基处理技术规范中，但也有一些方法未经过足够的工程实践检验，尚在不断的验证与发展中，其机理有待进一步研究，设计施工检测与检验等尚需规范化和标准化。在土质较为软弱的地区，复合地基处理越来越成为地基处理的主要形式，广泛用于房屋建筑铁路与公路码头与堆场油罐等的地基处理 在软土地区路堤柱体式加固方法中常用的竖向加固体有碎石桩挤密砂桩石灰桩深层搅拌桩旋喷桩混凝土桩预制桩PCC桩大直径薄壁筒桩Y型灌注桩及其他复合加固体 根据上述柱体式加固方法中竖向加固体桩体材料有无黏结强度抗拉压强度差异可分为: 散体类柔性加固体有一定黏结强度的半刚性加固无筋刚性加固体钢筋混凝土加固体复合加固体等不同加固材料加固体强度特性各异，其破坏模式也不同散体类柔性加固体无黏结强度无抗拉与抗弯能力，有一定抗压和抗剪能力; 具有一定黏结强度的半刚性加固体几乎无抗拉能力和抗弯能力，有一定抗压抗剪能力; 无筋刚性加固体有较高黏结强度较高抗压和抗剪能力，较低的抗拉能力和很低的抗弯能力; 钢筋混凝土刚性加固体则有较高黏结强度，加有配筋，具有较高的抗拉抗弯抗压和抗剪能力，复合地基加固体的类型丰富多样，其发展呈现如下特点:（1） 同一加固体由不同材料不同工艺完成，形成具有多功能的加固体;（2） 同一场地采用不同的加固体形成多元复合地基;（3） 刚性桩( 素混凝土桩钢筋混凝土桩) 被越来越多地应用于地基处理13总的来说，目前我国的地基处理技术，已经有了长足的进步，在有的领域已接近或达到国际先进水平，能够为国民经济建设服务。但随着新技术新工艺的出现，同时随着土建规模的进一步扩大和为减少占用良田，土建项目向地基土更加复杂地区转移，对地基处理技术提出了更高的要求，在这一前提下，地基处理技术呈现出了一些新的发展趋势。16地基处理技术的发展趋势：地基处理技术，包括地基加固技术主要作用是增强软土地基的承载力，减少其沉降变形、桩基技术(主要作用是把上部荷载传至地基深部)、地下连续墙技术(主要作用是提供侧向支护)。这三种不同施工工艺互相嫁接、移植、互相交叉渗透，从而又形成新技术、新工艺，能产生更好的技术效果，经济效益和社会效益，这是我国地基处理技术发展的一个十分可喜的新动向。随着地基处理技术水平的提高，多种地基处理技术的综合应用将是我国地基处理技术发展的一个新动向。地基处理技术与基础工程施工技术相互融合与渗透，提高稳定性和安全性。研究在地基处理技术中采用节能，环保新型材料，新工艺，走节能，环保的可持续发展。161.3设计思路本文以中建西南勘察设计研究院提供的吉泰安（四川）药业有限公司吉泰安中心岩土工程勘察报告为设计基础，以相关设计规范为依据，以技术可靠、经济合理方便施工的原则对吉泰安中心B楼区域进行地基处理设计。其设计内容有：1. 根据岩土工程勘察报告对场地工程地质条件进行分析评价；2. 确定地基处理方案设计和地基承载力计算以及地基沉降验算；3. 设计图纸绘制。设计思路为：场地工程地质条件分析地基处理方案选择地基处理方案分项设计方案比较最优方案确定。1. 场地工程地质条件分析是对场地地基进行分析，查出地基处理的必要性并找出该地基处理的难点和特殊点；2. 地基处理方案选择是提出地基处理的主要方法，选择两种比较合理地地基处理方案；3. 地基处理方案分项设计是对两种方案的参数确定，并计算地基承载力以及沉降验算；4. 方案比较是统计方案的各项工程量进行比较；5. 最优方案确定是选择最合理的方案。第2章 场地工程地质条件2.1场地地形及地貌拟建场地位于高新区高朋大道和科园三路交汇处，交通方便，场地地势开阔，地貌单元属岷江水系二级阶地。场地主要为拆迁地，勘察施工时，场地内建筑已经全部拆除。本次测得勘探点孔高为499.24500.24m，最大高差1m。2.2地层岩性 构造运动所塑造的地形高差，使隆起的山区（主要是龙门山区）风化剥蚀下来的大量碎屑物质，经冰川、流水的搬运，大规模地堆积在成都断陷内的白垩系红层砂泥岩基底之上，组成了结构多变、成因复杂、厚度差异较大的第四系各期的松散堆积层。本次钻探揭露第四系堆积层厚度较大（20m），根据区域地质资料，本场地内基岩埋深在30m范围以内。本次勘察查明，拟建场地内分布的地层主要有：第四系全新统人工填土层（Q4ml）、第四系全新统冲洪积层（Q4al + pl）、第四系上更新统冲洪积层（Q3al + pl）和下覆基岩为白垩系灌口组泥岩（K2g）。现将场地地层由上而下分述如下：1）第四系全新统人工填土层（Q4ml）杂填土：杂色，干燥，松散。以混凝土地面，砖、砼块等建筑垃圾组成，富含植物根系、腐殖质和少量生活垃圾。大部分场地内有分布，揭露最大厚度2.40m。素填土：灰褐色，稍湿，松散。以粘性土为主，局部含腐殖质和含少量生活垃圾，回填时间约二十年。仅局部钻孔缺失，揭露最大厚度2.80m。2）第四系全新统冲洪积层（Q4al + pl）粉质粘土：灰褐色，稍湿；可塑状为主；成份以粉、粘粒为主，含少量铁锰质氧化物及其结核，局部地段夹薄层粉土团块；切面稍具光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。层厚0.702.90m。分布广泛，局部缺失。3）第四系上更新统冲洪积层（Q3al + pl）粘土：褐黄色，稍湿，硬塑状，无摇振反应，手感滑腻，手按无指印，光泽明显，干强度高，韧性好。含铁锰质氧化物及其结核，裂隙不发育，含灰绿色高岭土。层厚0.602.40m，分布于大部分地段，局部缺失。细砂：褐黄色、灰褐色，稍湿饱和，稍密状。主要由长石、石英、云母等暗色矿物组成，含5%左右粘粒，局部混少量卵石；该地层在场地内分布较广，呈层状及透镜状产出，层厚0.502.40m。卵石：灰褐色、褐黄色，湿饱和状。卵粒成份主要为花岗岩、玄武岩、石英岩、灰岩、闪长岩等，次为砂岩；多呈中微风化，少数花岗岩强风化，圆形亚圆形，卵石含量5070%不等，一般粒径20100mm，局部混含200mm漂石，空隙内充填细砂、砾石及少量粘粒，通过钻探揭露，局部地段分布有粉质粘土团块或薄层。根据岩土工程勘察规范（GB50021-2001，2009年版）及N120超重型动力触探测试结果，并考虑工程特点，依其密实度将其划分为松散、稍密、中密、密实四个亚层。松散卵石-1：骨架颗粒含量5055%，钻进较容易，孔壁极易垮塌。卵石粒径一般26cm，排列十分混乱，绝大部分不接触。N120击数24击，平均击数2.45击。稍密卵石-2：骨架颗粒含量5560%，钻进较容易，孔壁易垮塌。卵石粒径一般27cm，排列混乱，大部分不接触。N120击数47击，平均击数5.32击。中密卵石-3：骨架颗粒含量6070%，钻进较困难。卵石粒径一般28cm，呈交错排列，大部分接触。N120击数711击，平均击数8.05击。密实卵石-4：骨架颗粒含量6070%，钻进较困难。卵石粒径一般210cm，呈交错排列，大部分接触。N120击数大于11击，平均击数16.29击。 4）白垩系灌口组泥岩（K2g）泥岩：紫红色，以粘土矿物组成为主，泥质结构，产状平缓，以泥岩为主，间夹有泥质粉砂岩，呈条带状和互层状，系软岩。勘察期间揭露泥岩顶板埋深23.2025.90m，在钻孔深度范围内，根据揭露其风化程度、岩芯完整性并结合工程力学性能，将其划分为二个亚层：(1)强风化泥岩-1（K2g）：紫红色，组织结构大部分被破坏，具厚层状构造，泥质结构。风化裂隙发育，结构面不清晰，岩芯破碎，局部地段风化程度不均匀，偶见薄层中风化泥岩夹泥岩中，与强风化泥岩呈互层状产出，干钻不易钻进，岩石的基本质量等级为，RQD指标为6570%。揭露最大厚度为2.90m。 (2)中风化泥岩-2（K2g）：999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999923组ngshu999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999紫红色，组织结构部分破坏，薄至中厚层状构造，块状结构。沿节理面有次生矿物，局部地段夹薄层强风化泥岩，与中等风化泥岩呈互层状产出。钻孔芯较完整，呈短柱状、长柱状，干钻钻进困难。本次勘察未揭穿， 岩石的基本质量等级为，RQD指标为8085%。揭露最大厚度为3.90m。0999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999场地地层分布详见吉泰安中心工程地质剖面图。2.3水文地质条件根据钻探揭露，场地内地下水主要为赋存于人工填土层中的上层滞水和赋存于砂卵砾石层中的孔隙潜水。上层滞水靠大气降水及水沟渗漏补给，水量较小，无统一自由水面，施工时易于排除；孔隙潜水受大气降水及地表水补给，水量较丰富，水位变化主要受季节性地下水控制。本场地受附近工程降水影响，地下水位埋藏较深，勘察期间在场地内测得其稳定水位一般为8.409.00m，水位标高为490.63491.48m。根据区域资料结合本场地以前完成的勘察成果资料知：本场地地下水位正常埋深约为地表下5.00m左右，水位绝对标高为495.00m，水位年变幅约1.00-2.00m，故本场地最高地下水位应按497.00m考虑。根据成都地区及场地周边施工降水经验，结合砂卵砾石层颗粒级配特征，本场地砂卵砾石层属于强透水层，其平均渗透系数可按k=20m/d取用。2.4区域地质条件成都地区大地构造体系的西部为华夏系龙门山构造带；其东部是新华夏系龙泉山构造带；处于两构造单元间的成都平原北起安县、南至名山、西抵龙门山脉、东达龙泉山，惯称成都坳陷。龙门山滑脱逆冲推复构造带：经青川、都江堰至二郎山，绵亘达500余公里，宽2540公里。这是一个经历了多次强烈变动的、规模巨大的、结构异常复杂的北东向构造带。龙泉山褶断带：展布于中江、龙泉驿、仁寿一带，长约200公里，宽15公里左右。为一系列压扭性的逆（掩）断层组成，呈北东走向，构造形态狭而长，现今时期断裂活动标志少。成都在区域构造上处于龙门山山前断裂和龙泉山断裂之间的凹陷盆地东缘。龙门山断裂和龙泉山断裂平行展布于成都坳陷盆地的两侧（见图2.3）。位于成都凹陷盆地西侧的龙门山断裂地震烈度大，发震频度高；成都凹陷盆地内的断裂构造在中早更新世活动较为强烈，自晚更新世至今，活动性大为减弱，趋于稳定。据区域资料显示，深部无大的断裂构造从场地及附近区域通过，新构造运动也只表现为缓慢的升降运动，历史上无破坏性地震发生，区域稳定性较好，属基本稳定区。成都不是地震震中区，是西部地震波及区，如西部松潘、平武地震及2008年5月12日汶川大地震波及到成都，上述震中地区造成了巨大的损失，波及到工作项目区时，虽有较强的震感，但未对建筑物造成大的破坏。综上，工作区就区域稳定性来说，是处于地壳稳定区。2.5土层物理学参数综合各项测试成果结合地区工程经验，各土层的物理力学性质指标及工程特性等指标建议值见表2-1、2-2。表2-1 岩土的物理力学指标建议值 指标值土层 重度 (kN/m3)承载力特征值fak(kPa)压缩模量Es(MPa)变形模量Eo(MPa)粘聚力Ck(kPa)内摩擦角k()杂 填 土17.5/58素 填 土18.0603.0/1010 粉质粘土19.51606.0/1612粘 土20.01808.0/2515细 砂19.0110/7/18松散卵石-120.0160/15/20稍密卵石-220.5300/18/25中密卵石-321.0500/22/33密实卵石-422.0800/28/38强风化泥岩-124.030014.0/8030中风化泥岩-225.0800/30040表2-2 岩土的工程特性指标建议值 特性指标岩土名称基坑自然放坡基坑喷锚支护高压旋喷地基处理抗浮锚杆基床系数K(kN/m3)坡率允许值(高宽比)锚杆土摩阻力标准值(kPa)桩的侧阻力特征值qsi(kPa)桩的端阻力特征值qp(kPa)土体与锚固体摩阻力标准值粘结强度特征值fqsi(kPa)杂 填 土1:1.5018/素 填 土1:1.5018/粉质粘土1:1.2545/粘 土1:1.2550/细 砂1:1.506040/40/松散卵石-11:1.507545/501.7104稍密卵石-21:1.2590501000602.7104中密卵石-31:1.00120651500803.5104密实卵石-41:0.752008023001106.01042.6土层能力评价2.6.1基础持力层评价根据本次勘察成果资料，场地内的地层由杂填土、素填土、粉质粘土、粘土、细砂、松散卵石、稍密卵石、中密卵石、密实卵石、强风化泥岩和中风化泥岩组成。结合拟建物的工程性质，地基持力层评价如下：1)填土层、埋藏浅，层厚薄，力学性质差，强度低，具高压缩性，均匀性极差，属不良地基土，不能作为拟建物基础持力层。2)粉质粘土、粘土承载力一般，层厚薄，分布不稳定，不宜作为高层建筑物的基础持力层，可作为纯地下室或多层基础持力层。3) 细砂力学性能较差，以透镜状或薄层状分布，分带不均，不能作为建筑物基础持力层。4)松散卵石-1力学性能一般，有一定层厚，分布较连续，可作为纯地下室独立基础持力层。5)稍密卵石-2、中密卵石-3、密实卵石-4是本场地地基土的主体，具有整体厚度大，承载力较高，压缩性低的特点，是本工程良好的地基土。 6)强风化泥岩-1、中风化泥岩-2埋藏较深，承载力高，变形小，是本场地理想的深基础持力层或下卧层。2.6.2地基沉降量计算根据建筑物性质及地层分布情况各建筑地基基础方案分析评价如下：天然地基本项目基础埋深按14.0m考虑，基底持力层分布有细砂、松散卵石-1、稍密卵石-2、中密卵石-3和密实卵石-4，结合基础埋深及各地层物理力学性能，A栋和B栋高层建筑,宜选择分布稳定，厚度大、承载力高的稍密卵石、中密卵石及密实卵石作为拟建物基础的持力层，局部地段所夹的细砂和松散卵石透镜体可在满足强度和变形验算条件下用作地基持力层的下卧层；纯地下室可选择松散卵石、稍密卵石、中密卵石及密实卵石作为拟建物基础的持力层。按高层建筑岩土工程勘察规程JGJ72-2004第8.2.10条：地基沉降量可按下式估算： （2-1）拟建物沉降量及相对倾斜值计算结果见表2-3。表2-3 地基沉降量相对倾斜计算成果表拟建物名称孔号沉降量(mm)沉降差(mm)孔距(m)倾斜值A楼17.890.1617.400.00001 67.7356.09-1.2217.600.00007 107.21B楼116.32-0.6113.200.00005 156.93146.15-0.6717.300.00004 186.82备 注基础容许沉降量为200mm，基础容许倾斜为0.003。取值0.2，取值350kPa。根据成都地区工程经验本地基沉降计算深度Zn9.0m。计算表明：拟建物地基土在上述假定基础埋深及荷载条件下，建筑物基础平均沉降变形量均满足建筑地基基础设计规范（GB500072002）第5.3.4条基础容许变形之规定；拟建建筑的整体倾斜均满足建筑地基基础设计规范（GB500072002）第5.3.4条地基容许倾斜之规定。2.6.3地基承载力特征值修正计算根据建筑地基基础设计规范（GB500072002）5.2.4式计算地基承载力特征值，计算结果见表2-4。fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5) （22）式中：、分别取3.0和4.4，基础宽度=20m，按筏板基础考虑，计算时取值为6m。表2-4 地基承载力特征值计算表岩土名称(kPa)(kPa)d=13.50m细 砂110913.8 松散卵石-1160963.8 稍密卵石-23001103.8 中密卵石-35001303.8 密实卵石-48001603.8 备注：d为基础埋置深度（按室外地坪499.50m计算）。第3章 地基处理方案设计3.1主要地基处理方法以及适用条件、施工要点地基处理的目的是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，用以改良地基土的工程特性。其中方法主要有换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等传统方法以及复合地基处理方法等。17一、置换法1） 换填法就是将表层不良地基土挖除，然后回填有较好压密特性的图进行压实或夯实形成良的持力层。从而改变地基承载力特性，提高变形和稳定能力。施工要点：要将换填的土层挖尽，注意坑边稳定；保证填料的质量；填料应分层夯实。172） 振冲置换法利用专门的振冲机具，在高压水射流下边振边冲，在地基中成孔，再在孔中分批填入碎石或者卵石等粗粒料形成桩体。该桩体与原地基土形成复合地基，达到提高地基土的承载力减小压缩性的目的。施工注意事项：碎石桩的承载力合沉降量很多程度取决于原地基土对其的侧向约束作用，该约束作用越弱，效果越差，因而该方法应用于强度很低的软粘土地基土层是需要慎重。3） 夯（挤）置换法利用沉管或夯锤的办法将管或锤置入土中，使土体向侧向挤开，并在管内或夯坑放入碎石或砂等填料。该桩体与原地基土组成复合地基。由于挤压，夯实土体侧向挤压，地面隆起，土体超静孔隙水压力提高，当超静水压力消散后土体强度也有相应的提高。17施工注意事项：当填料是透水性较好的砂及碎石时，是良好的竖向排水通道。二、预压法1） 堆载预压法在建造建筑物之前，用临时堆载（砂石料、土料、其他建筑材料、货物等）的方法对地基施加荷载，给予一定的预压期，使地基预先压缩完成大部分沉降并使地基承载力提高后，卸除荷载再建造建筑物。施工工艺与要点：a. 预压荷载一般宜取等于或者大于设计荷载；b. 大面积堆载可采用自卸汽车或者推土机联合使用，对超软土地基的第一集堆载用轻型机械或人工作业；c. 堆载的预压宽度应小于建筑物的底面宽度，底面应适当放大；d. 作用于地基土的荷载不得超过地基土的极限荷载。2）真空预压法在软粘土地基表面铺设砂垫层，用土工薄膜覆盖且周围密封。用真空泵对砂垫层抽气，是薄膜下的地基形成负压。随着地基中气和水的抽出，地基土得到固结。为了加快固结，也可采用打砂井或插塑料排水板的方法，即在铺设砂垫层和土工薄膜之前打砂井或插排水板，达到缩短排水距离的目的。3）降水法降低地下水位可减少地基孔隙水压力增加上覆土自重应力，使有效应力增加，从而使地基得到预压。这实际上是通过降低地下水位，靠地基土自重来实现预压目的。施工要点：一般采用轻型井点、喷射井点或深井井点；当土层为饱和粘土、粉土、+淤泥和淤泥质粘土时，此时宜辅以电极相结合。4） 电渗法在地基中插入金属电极并同通以直流电，在直流电场作用下，土中水将从阳极流向阴极形成电渗。不让水在阳极补充而从阴极的进店用真空抽水，这样就是地下水位降低，土中含水量减少。从而地基得到加固压密，强度提高。电渗法还可配合堆载预压法加速饱和粘性土的地基固结。17三、压实与夯实法1） 表层压实法采用人工夯，低能夯实机械、碾压或振动碾压机械队比较疏松的表层土进行压实。也可对分层填筑土进行压实。当表层土含水量较高时或填筑土层含水量较高时可分层铺垫石灰、水泥进行压实，使土体得到加固。2） 重锤夯实法重锤夯实就是重锤自由下落所产生的较大势能来击实浅层地基，使其表面形成一层较为均匀的硬壳层，获得一定厚度的持力层。3） 强夯强夯是强力夯实的简称。将很重的锤从高处自由下落，对地基施加很高的冲击能，反复多次夯击地面，地基土中的颗粒结构发生调整，土体变为密室，从而较大程度的提高地基强度和降低压缩性。气施工工艺流程：a. 平整场地；b. 铺级配碎石垫层；c. 强夯置换设置碎石墩；d. 平整并填级配碎石垫层；e. 满夯一遍；f. 找平，并铺土工布；g. 回填风化石渣垫层，用振动碾碾压八遍。一般在大型强夯施工前，都应选择面积不大于400m2的场地进行典型实验，以便取得数据，指导设计与施工。17四、挤密法1） 振冲挤密法利用专门的振冲器械产生的重复水平振动和侧向挤压作用，使土体的结构逐步破坏，孔隙水压力迅速增大。由于结构破坏，土粒有可能向低势能位置转移，这样土体由松变密 。2） 沉管砂石桩（碎石桩、灰土桩、OG桩、CFG桩低标号桩等）利用沉管制桩机械在地基中锤击、振动沉管成孔或静压成孔后，在管内投料，边投料边上提（振动）沉管形成密实桩体，与原地基组成复合地基。其中CFG桩法即为成都地区最为常用的地基处理方法之一，也是本文着重讨论的方法。3） 夯击碎石桩利用重锤夯击或者强夯方法将碎石夯入地基，在夯坑里逐步填入碎石块，反复夯击以形成碎石桩或块石墩。17五、拌合法1） 高压喷射注浆法（高压旋喷法）以高压力使水泥浆液通管路过从喷射孔喷出，直接切割破坏土体的同时与土拌和并起部分置换作用。凝固后称为拌和桩（柱）体，这种桩体与地基一起形成复合地基。2） 深层搅拌法深层搅拌法主要应用与加固饱和软粘土。他利用水泥浆体、水泥（或石灰粉体）作为主要固化剂，应用特制的深层搅拌机械将固化剂送入土体中与土进行强制搅拌，形成水泥土的桩体，与原地基组成复合地基。水泥土桩的物理性质取决于固化剂与土体之间发生的物理化学反应。固化剂的掺入量及搅拌均匀性是影响水泥土桩性质以及复合地基强度和压缩性的主要因素。17六、加筋法1） 土工合成材料土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。它以人工合成的聚合物，如塑料、化纤、合成橡胶等原料，支撑各种类型的产品，置于土体内部、表面和各层土体之间，发挥加强和保护土体的作用。2） 土钉墙技术土钉一般是通过钻孔、插筋、注浆来设置，但也有直接打入较粗的钢筋、型钢、钢管形成土钉。土钉沿通长与周围接触，依靠接触面的粘结摩阻力，与周围土体形成复合土体，土钉在土体变形的条件下被动受力。并主要通过其受剪工作对土体进行加固，土钉一般与平面形成一定的角度，故称之为斜向加固体。土钉适用于地下水位以上或经降水后的人工填土、粘性土和弱胶结砂土的基坑支护和边坡加固。3） 加筋土加筋土是将抗拉能力很强的拉筋埋置于土层中，利用土颗粒位移与拉筋产生的摩擦力使土体与拉筋形成整体，减少整体变形和增强整体稳定。拉筋是一种水平向增强体。一般使用抗拉能力强、摩擦系数大、抗腐蚀的条带状、网状丝状材料。17七、灌浆法灌浆法是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆夜注入地基介质中或建筑物与地基等缝隙部位。灌浆的浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆、石灰浆及各种化学浆材等。根据灌浆的目的可分为防渗灌浆、堵漏灌浆、加固灌浆和结构纠倾灌浆等。按灌浆方法可分为压密灌浆、渗入灌浆、劈裂灌浆和电化学灌浆。灌浆法在水利、建筑和道桥等领域有广泛应用。173.2方案选择3.2.1工程问题根据中建西南勘察设计研究院提供的吉泰安（四川）药业有限公司吉泰安中心岩土工程勘察报告查出场地地层为：杂填土、素填土、粉质粘土、粘土、细砂、松散卵石、稍密卵石、中密卵石、密实卵石强风化泥岩、中风化泥岩。其中B栋楼基底下卧有细砂、松散卵石等软弱土层，部分地区有细砂和松散卵石层互层以及细砂透镜体。基坑开挖后基底底面的土层是细砂，其承载力特征值为110kPa不能满足设计要求的地基承载力特征值fspk300kPa，并且该场地地下水位为497m，高于基础底面，发生地震后地基有细砂液化现象发生的危险。松散卵石层承载力特征值为160kPa均不能满足工程对承载力的要求。其次B楼地层结构相当复杂并且其承载力不能满足设计要求的地基承载力特征值fspk300kPa，故结构设计文件要求对基底下软弱土层进行地基处理。本工程的地基处理设计主要面临以下问题：1.地基承载力不足；2.地基处理持力层的选择；3.基底以下土层层序复杂，存在复层，桩长的确定（适合桩土复合类地基处理）；4.地基土存在细砂透镜体下卧层；5.地基土分布不均匀，地基处理区域的确定；6.地基砂土层液化。3.2.2方案选择根据本工程场地工程地质条件的特殊性，基础底面以下存在2层细砂层，传统成熟的预压法不适合本工程的地基处理。压实与夯实地基处理技术也不能针对细砂层和细砂透镜体有效处理，因此也不能应用于本工程。由于本工程拟建建筑物最高17层（包括3层地下室），属于一般高层建筑物，应用加筋法地基处理技术处理地基，其承载力一般高于设计要求的300kPa，不经济合理，因此本工程也不采用。灌浆法一般应用于道路、桥梁水利等大型工程的地基处理，成都地区建筑地基处理很少使用，在本地区建筑地基处理施工难度较大，因此本工程也不采用灌浆法。通过以上分析，适合本工程并且施工难度较低的地基处理方法有传统的置换法和挤密桩法。换填法和振冲碎石桩、素混凝土（CFG）桩复合地基处理在成都地区砂土地基处理中应用比较常见。a.换填：采用低标号素混凝土对软弱层进行换填。换填主要针对砂层和松散卵石层进行换填。本工程砂层厚度较大，埋藏较深，换填区域较大其需要处理的地基土面积为1030.32，厚度为3.3m，土方量为3399m3并且换填将造成基坑深度大幅度增加。因此，换填除地基处理费用外，将额外增加基坑支护费用。换填至强风化层，深度更大。从技术角度看，虽具有可行性，但极不经济，由于基坑深度很大，施工风险倍增。b.振冲碎石桩: 振冲施工时，一方面通过振冲器借助自重、水平激振力和高压水冲使泥浆排出孔外，形成大于振冲器直径的桩孔，再向孔内灌入砂石料，在振冲器的作用下，形成大直径高密度桩体，另一方面由于水冲振动使砂土处于饱和状态，在振冲器强烈的振动下产生液化并重新排列罗致, 在桩孔中加入粗骨料后，被振冲器挤入周围土层中，使砂土的密度增加，空隙率降低，土的内摩擦角和干密度增大，同时，振冲碎石桩是良好的排水减压通道，有效地消散超孔隙水压力，消除砂土液化，从面提高了地基土的承载力。通过桩体与桩间土体的共同作用，使复合地基承载力大幅提高。振冲碎石桩法能很好地处理本工程中面临的细砂层液化且经济合理。c.水泥粉煤灰碎石桩（CFG）：可对砂层、松散卵石层及强风化层进行处理，以中风化泥岩作为持力层。CFG桩承载力较大，施工方便，可处理建筑废料，成本较低，是比较大众化的地基处理方法，并且CFG桩桩体要穿过细砂层和细砂透镜体，能呢过很好地解决本工程地质条件复杂的问题，满足本工程的要求。 通过以上方案论证，本工程初步选择两种地基处理：方案一：CFG桩复合地基处理方案以中密卵石层为持力层，桩径0.5m，桩间距2.0m，桩长不低于4.9m；方案二：振冲碎石桩度和地基处理方案以稍密卵石层为持力层，桩径0.9m，桩间距1.3m，桩长不低于3.8m。第4章地基处理方案分项设计4.1复合地基处理设计要求1、基础特点：各幢楼基础特点及地基加固处理土层对象详见下表4-1： 表4-1 拟建筑物性质一览表建筑物名称结构类型地上建筑层数最大高度(m)地下室基础埋置深度(m)基础形式0.00对差异沉降敏感程度A楼框剪14F53.70-3F486.0筏板基础500.00m敏感B楼框剪10F40.20-3F486.0筏板基础500.00m敏感地下室框架/-3F486.0独立基础500.00m一般 处理地层：细砂层、松散卵石层、稍密卵石层等。需要处理的地层厚度为4.98m左右。 处理范围：B塔楼区域长宽30-31m面积为1030.32m2。2、复合地基加固处理技术质量要求拟建建筑物B塔楼区域结构设计对复合地基处理的技术要求：复合地基承载力特征值fspk300KPa，Esp未要求。3、设计依据（1）建筑地基处理技术规范（JGJ