肥乡县普祥贸易有限公司办公楼岩土工程勘察及复合地基初步设计

1、摘 要CFG桩复合地基法以其用材经济、施工快捷、加固效果良好等优点，在工程上得到了广泛的应用，取得了显著的经济效益和社会效益，但是其理论严重落后于工程实践。本文在现有CFG桩研究理论的基础上结合肥乡县普祥贸易有限公司办公楼CFG桩复合地基工程实践，通过对勘察报告的分析和对天然地基承载力的计算，得出需对地基进行处理。在该建筑物的勘察报告基础上，分析该地区的地层情况，岩土力学状况，提出几种复合地基处理方案，综合分析每种复合地基处理方案，在满足安全、经济、环保、时效等方面后，选择了CFG桩复合地基处理方法。通过对CFG桩复合地基的承载特性、作用机理及承载力系统的分析和研究，复合地基承载力特征值的计算

2、和沉降计算，得出合理的布桩方案和长螺旋钻进施工工艺关键词：工程勘察；地基处理；复合地基处理；复合地基沉降；长螺旋钻进。AbstractCFG pile France for its timber economy, quick construction, reinforcement effect is good, etc., in engineering has been widely used, and achieved remarkable economic and social benefits, but the theory behind the engineering practice

3、 seriously. Based on the existing theory of CFG pile based on the combination of Pu Xiang Trading Co., Ltd. Feixiang office CFG pile composite foundation engineering practice, through the analysis of the survey report and the natural foundation bearing capacity calculated the need for the foundation

4、 treatment.In the building survey report, based on the analysis of the stratigraphy of the area, Rock and Soil Mechanics condition, propose several composite foundation treatment program, a comprehensive analysis of each of the composite foundation treatment plan, to meet the security, economic, env

5、ironmental, aging, etc. , select the CFG pile composite foundation treatment methods. Through the CFG pile composite foundation bearing characteristics, mechanism and system analysis and research capacity, composite foundation bearing capacity values are calculated and subsidence calculated the reas

6、onable cloth long spiral pile drilling program and construction technologyKey words: engineering survey; ground treatment; composite foundation; composite foundation settlement; auger drilling目 录前言1第1章 工程概况21.1 工程勘察概况21.2 勘察工作量及设备配置3第2章 工程地质条件与水文地质条件评价52.1 工程地质条件52.2 地质地层52.3 水文地质条件及不良地质条件6第3章 地基土参数

7、分析与评价73.1 地基土的物理力学指标统计73.2 地震效应73.3 岩土指标统计83.4 地基土承载力及压缩模量的确定9第4章 地基处理方案124.1 地基处理方案概述124.2 最佳方案的分析论证14第5章 水泥粉煤灰碎石桩（CFG）复合地基方案设计165.1 水泥粉煤灰碎石桩（CFG）桩复合地基桩端持力层的确定165.2 水泥粉煤灰碎石桩（CFG）桩体具体设计16第 6 章 复合地基承载力的验算及变形量计算196.1 复合地基承载力计算196.2 复合地基变形量计算20第7章 水泥粉煤灰碎石桩（CFG）的施工工艺277.1 水泥粉煤灰碎石桩（CFG）的施工工艺选择277.2 水泥粉煤灰

8、碎石桩（CFG）桩身质量检验287.3 施工准备28第8章 结论与建议31参考文献32致 谢33附件：NO.1肥乡县普祥贸易有限公司平面图 1张NO.2肥乡县普祥贸易有限公司桩位布置图 1张NO.3肥乡县普祥贸易有限公司柱状图 4张NO.4肥乡县普祥贸易有限公司钻孔剖面图 4张NO.5肥乡县普祥贸易有限公司静探实验成果表 6张NO.6肥乡县普祥贸易有限公司波速测试图 2张NO.7肥乡县普祥贸易有限公司正式图例 1张NO.8肥乡县普祥贸易有限公司静探成果统计表 1张NO.9肥乡县普祥贸易有限公司分层标惯成果表 2张NO.10肥乡县普祥贸易有限公司土工试验成果表 2张NO.11肥乡县普祥贸易有限公

9、司土工试验综合成果表 1张NO.12肥乡县普祥贸易有限公司压缩曲线 1张 前言毕业设计是检验我们大学本科阶段学习理论成果的一个非常重要的环节，也是最后的一次大练兵，这次的毕业设计与以往的不同之处在于它要求我们每个人独立完成各自的论文课题，让我们自己去发现问题，提出问题，解决问题。它对培养我们的知识运用能力、实践能力和创造性思维起着非常重要的作用；毕业设计又可以使我们对所学的专业知识进行深化理解和系统掌握。毕业设计的意义就在于为我们提供一次独立分析、解决问题的机会，锻炼学生的分析能力、思考能力、知识运用及独立工作能力等。专业知识和社会实践能力相结合是本次实习的最重要的环节。野外实习、室内资料的整

10、理和勘察报告的编写和设计需要我们对每门专业课达到很高的熟练程度，也需要我们对资料的整理的一个熟练的过程。本次毕业设计我采用的是位于邯郸市肥乡县西环与309国道交叉口西南角冀阳技工学校院内的肥乡县普祥贸易有限公司办公楼的岩土勘察报告通过对野外钻探资料和室内土工试验成果的分析、整理，对地基土层的物理力学指标作出了评价；对建筑物场地稳定性与建筑的适宜性做出了详细的评价，提出了主要的承载力特征值；通过计算、验算，提出了基础方案的分析和评价；通过以上工作的完成，我了解了地基勘察、基础设计的方法和步骤，学习了地基加固的基本知识及地基加固方案的分析对比以及桩的施工工艺等。巩固了自己所学的知识，提高了对岩土工

11、程勘察和基础设计的认识，对以后的工作学习奠定了基础。本次毕业设计报告包括工程勘察概况、工程地质条件与水文地质条件评价、地基土参数分析与评价、地基处理方案、CFG桩复合地基方案设计、复合地基承载力的验算及变形量计算、水泥粉煤灰碎石的施工工艺流程等内容，详细的对比了复合地基各种处理方案的优缺点，合理地选择处理方案，对复合地基处理方案提供了依据。 由于本人理论知识和社会实践能力有限，有不妥之处，望各位老师批评指正。1 工程概况1.1 工程勘察概况1.1.1 工程概况拟建肥乡县普祥贸易有限公司办公楼位于肥乡县西环与309国道交叉口西南角，冀阳技工学校院内。本次毕业设计对该工程进行了岩土工程详细勘察及复

12、合地基初步设计。建筑物初步预计的性质见表1-1 拟建主要建筑物概况一览表 表11项目名称建筑物层数结构形式基础埋深（自下）然地坪预估基底压力标准组合（kN/m2）建筑高度（m）地基基础设计等级安全等级地上地下办公楼11层1层框剪结构4.00m22040.00乙级二级 建筑物工程重要性等级为二级，场地等级为三级（简单场地），地基等级为三级（简单地基）。岩土工程勘察等级为乙级。1.1.2 勘察目的及依据规范（1）判定该场地的稳定性和适宜性，有无不良地质作用，是否存在液化地层，并对液化可能性做出评价。（2）查明场地的地层情况、均匀性，软弱下卧层的分布情况，各层土的物理力学性质指标。（3）查明地下水类

13、型、埋藏情况、渗透性及其腐蚀性，地下水位季节变化规律，提出降水方案。（4）提供地基承载力、变形指标、强度指标及有关岩土参数。（5）对基础设计方案及基坑支护方案提出建议，并提供相关参数。 （6）建议经济合理的桩基类型，选择合理的桩端持力层，并详细查明持力层和软弱下卧层的分布，分层提出桩周摩擦力及桩端端阻力，预估单桩承载力，分析和评价桩基施工工艺及注意事项，估算桩基沉降。（7）确定覆盖层厚度及场地土类别。（8）满足岩土工程勘察规范及高层建筑岩土勘察规程规定的其它要求。1.1.3勘察依据的主要规范岩土工程勘察规范GB500212001（2009版）建筑地基基础设计规范GB500072011建筑抗震设

14、计规范GB500112010高层建筑岩土工程勘察规程JGJ722004 岩土工程勘察安全规范GB505852010建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012土工试验方法标准GB/T501231999建筑工程地质勘探与取样技术规程JGJ/T872012建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)（J2202002）标准贯入试验SL2370451999静力触探试验SL237-046-1999河北省建筑地基承载力技术规程（试行）（DB13（J）/T48-2005）长螺旋钻孔泵压混凝土桩复合地基技术规程DB13（J）/T123-2011建筑基坑工程技术规程（试行）（DB13（J）133-2012）房屋

15、建筑和市政基础设施工程勘察文件编制深度规定（2010版）1.2 勘察工作量及设备配置1.2.1勘察工作量本次勘察共完成勘探点6个，其中静力触探孔2个,钻探、静探对比孔1个,取土孔2个,标贯孔1个，按勘探点深度划分：控制性钻孔2个，深度：35.00m，一般性钻孔4个，孔深30.00m。完成工作量如下：总进尺220.00m（含静探对比孔30.00m）。其中静力触探孔进尺60.00m,取土孔进尺70.00m,标贯孔进尺60.00m,取不扰动状样30件,取扰动样12件,标贯试验40次。在1、6孔内进行了剪切波测试（采用单孔法），测试深度均为20.00m。1.2.2设备配置设备配置主要有:DPP-100

16、型汽车钻2台，标准贯入设备2套, JTY-3A型静力触探数据采集仪1台，RS-1616KP桩基动测仪1台(波速测试)。使用薄壁取土器静压取土及回转取土器回转取土的方法，取得不扰动土样进行室内常规试验及部分土样进行了三轴不排水不固结剪切试验和固结快剪试验。于2013年4月7日9日完成全部野外作业。2 工程地质条件与水文地质条件评价2.1 工程地质条件拟建办公楼位于太行山东麓，华北冲洪积平原西部边缘，场区内地形平坦。勘探点孔位坐标及高程引自于已建实训楼东北角，假定该点坐标为X=0.00,Y=0.00，其散水面相对高程为0.00m（详见建筑物与勘探点平面位置图）。2.1.1 气象条件邯郸市属暖湿带大

17、陆性半干旱季风气候区，四季分明,昼夜温差较大。春季冷暖气团活动频繁，气温回升快，降水量少，干旱多风沙，蒸发量大；夏季受太平洋副热带高压和印度洋低压影响，气温高，降水量多；秋季受北方冷气团南下控制，昼暖夜凉，天高气爽；冬季在西伯利亚高压气压影响下，盛行西北风，干燥寒冷。全年总的气候特征是：气候温和，雨量集中，光照充足，无霜期较长，光热资源丰富。邯郸市19542004年多年平均气温为13.60C，年内变化较大，7月份温度最高，多年平均26.90C，12月份最低，多年平均为-1.60C，极端最高气温为42.50C（1955年7月24日），极端最低气温为-21.20C（1990年1月31日）。邯郸市多

18、年平均降水量为525mm，极端年最大降水量为1575mm（1963年）,最小降水量为219.6mm（1988年），受季风影响，降水量季节变化较大，年内降水量多集中在78月份，约占全年降水量的70%左右。邯郸市夏季盛行南风，冬季盛行北风和西北风，春秋一般偏北风和偏南风交替出现，邯郸市最多风向为南风，多年平均风速为2.6m/s，最大风速为19.0m/s。邯郸市多年平均冻土深度18cm，最大冻土深度48cm，多年为均日照时数20542913h，日照率5259%。2.1.2地质构造邯郸市大地质构造单元属华北陆台渤海凹陷带与太行山隆起的接触部位，太行山隆起的中心为太行山背斜的轴部，地层从轴部向东大致为震

19、旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第三系、第四系地层。太行山山前断裂带的邯郸断裂是通过本区的主要断裂，走向北北东向，倾向东，陡倾角，全长180km，为太行山隆起与华北盆地邯郸凹陷的分界主断裂。肥乡县位于邯郸市东部。2.2 地质地层该场地以第四系地层为主，无不良地质作用及活动断裂分布，场地稳定，适宜建筑。勘察范围内所见土层上部为第四纪新近沉积土，下部为一般沉积土，地基土自上而下分为4层，现依据钻探、标准贯入试验及土工试验资料分层叙述如下：(1)杂填土Q42ml: 以粉质黏土、砖块等,偶见炭屑、煤渣，结构松散。厚度:0.701.70m。(2)粉质黏土Q42(al+pl) : 褐黄色,可

20、塑，局部软塑，夹粉土薄层，含黑色斑点、氧化铁斑点，稍有光泽,无摇振反应,干强中等,韧性中等。压缩系数平均值为0.34MPa-1,为中等压缩性。厚度:6.607.60m,平均7.15m;层底标高:-8.50-7.60m,平均-8.03m;层底埋深:7.708.60m,平均8.22m。(3)粉砂Q42(al+pl): 褐黄色, 湿，稍密中密，分选性中等差,矿物成分以长石、石英为主，夹粉土薄层（即3-1层）。厚度:6.8011.80m,平均9.95m;层底标高:-23.00-18.10m,平均-20.80m;层底埋深:18.3023.20m,平均20.98m。(3-1)粉土Q42(al+pl): 褐

21、黄色褐灰色,湿，中密，夹粉砂薄层，含云母碎屑，无光泽反应,摇振反应迅速,干强度低,韧性低。压缩系数平均值为0.27MPa-1,属中等压缩性。该层呈透镜体分布，最大揭露厚度4.50m。（4）粉质黏土Q41(al+pl)：褐黄色,可塑硬塑,偶见姜石，姜石粒径510mm，含灰绿条纹、氧化铁斑点，稍有光泽,无摇振反应,干强度中等,韧性中等。压缩系数平均值为0.20MPa-1,属中等压缩性。该层未穿透，揭露厚度12.50m。2.3 水文地质条件及不良地质条件2.3.1 水文地质条件勘察期间对场地及周边进行调查，未发现引起土质化学成份变化的污染源，按照本地区多年工程实践经验，土对混凝土结构不具腐蚀性。勘察

22、期间（2013年4月7日9日），在勘察范围钻孔内未见地下水。由于拟建场地地下水埋藏较深，可不考虑地下水对砼的腐蚀性和对地基基础施工的影响。2.3.2不良地质作用勘察范围内未发现不良地质作用。勘探钻孔内未发现河道、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物。3 地基土参数分析与评价3.1 地基土的物理力学指标统计3.1.1土样的采取探井在井壁上人工采取原状土试样，直接送试验室进行分析，试样质量等级级；钻孔不扰动试样的采取使用敞口薄壁取土器，重锤少击法取土，试样质量等级级；扰动试样在标贯器或岩芯管内采取，试样质量等级级。3.1.2 室内土工试验和原位测试室内试验按岩土工程勘察规范(GB50011-20

23、01)和土工试验方法标准(GB/T50123-1999)中的有关要求进行，试验设备通过标准计量认证，试验方法和试验结果可靠。原位测试方法有标准贯入试验等；试验设备仪器均经检验或率定合格，测试操作按规程要求进行。3.1.3 岩土参数统计和选用本次勘察在现场进行了标准贯入试验及波速测试等原位测试工作，在室内进行了常规、直剪、湿陷、固结等土工试验。根据原位测试和土工试验结果进行分层数理统计，统计前对指标逐一检查核对，舍弃了部分异常或明显不合理的数据，地基土物理力学性质指标分层统计结果详见附表。统计表中给出了各地基土层物理力学性质指标的最小值、最大值、平均值、标准值等代表值，除液性指数以外，主要物理指

24、标的变异系数一般小于0.3，统计结果具有较好的代表性，设计时可按工程的重要性和安全度酌情选用；力学指标的变异性相对较高，表明地层的微观结构、组成物质和属性具有不均匀性。压缩性指标可根据土的自重压力、附加压力在压缩曲线中得出。砂土的抗剪强度指标通过标准贯入试验击数N值推导得出，压缩模量Es等变形指标根据标贯试验N值，按地区经验确定。地基土层室内试验和原位测试成果，结合当地建筑经验，综合确定地基土层承载力特征值fak等地基计算参数。3.2 地震效应3.2.1 剪切波判断根据地区经验3，场地覆盖层厚度大于50.0m，通过1、6孔内剪切波测试，计算20.00m深度范围内土层等效剪切波速分别为173.2

25、m/s、183.2m/s，详见附图波速试验综合成果图。根据建筑抗震设计规范(GB50011-2010)，场地土的类型为中软场地土，建筑场地类别为类。3.2.2 地基岩土的液化判别依据建筑抗震设计规范（GB50011-2001），本区地震烈度为7度区第一组，设计基本地震加速度值为0.15g。饱和沙土与粉土的液化势判别: 依据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）第4.3.3条初判条件：采用天然地基的建筑物，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响： （3-1）式中 地下水位深度； 上覆非液化土层的厚度； 基础埋置深度； 液化土层的特征深度，粉土取值为6，砂土取

26、值为7。经计算评价该场地可不考虑地基土地震液化影响。3.3 岩土指标统计舍弃无代表性数据后，各层土的物理力学性质指标统计结果见附表综合成果表。标准贯入成果见附表 分层标准贯入试验成果统计表。静力触探试验结果见附表静力触探统计表（表内统计结果为厚度加权平均值）。3.3.1 主要参数的统计计算对各统计单元的物理力学指标进行数理统计，以便消除个别因素的影响，综合考虑，取得各单元体最具代表性的物理力学指标。（1） 算术平均值求法 (3-2)（2） 标准差求法 (3-3)（3） 变异系数求法 (3-4)计算结果见附表物理力学指标统计表3.3.2 主要参数的划分单元的合理性评价利用指标的回归修正系数f检查

27、单元划分的合理性：f = 1- (3-5)当f 0.75时，应分析过大原因，如分层是否合理，试验有无差错，数据数量是否过少等，并应同时增加试样数量。当f0.75时，说明单元划分合理。 按上式计算的回归修正系数f均大于0.75，说明单元划分合理。3.3.3 岩土指标的标准值： (3-6) (3-7)式中：s统计修正系数，式中正负号的取用按不利组合考虑，如C、值取负号， e、a值取正号。各指标的统计结果见附表物理力学指标统计表3.4 地基土承载力及压缩模量的确定依据静力触探、标准贯入试验及土工试验5，通过查表法，并结合地区经验，综合确定各层土的承载力特征值fak、压缩模量Es1-2（或变形模量E0

28、）请采用表1中的建议采用值。 各地层承载力特征值fak 表3-1层 号建议采用值fak (kPa)Es1-2（E0）(MPa)第2层粉质黏土1005.6第3层粉砂140 （12.0）第3-1层粉土1206.5第4层粉质黏土2008.0其它物理力学指标可见综合成果表中的数值,沉降计算需用的不同压力段的压缩模量见附后的综合固结试验成果图。3.4.1 天然地基承载力分析评价依据岩土勘察任务委托书，拟建办公楼基础埋深为4.00m（自然地表下），基底压力为220kPa，由剖面图可知7，基底主要坐落于第2层土，第2层的地基承载力特征值为100kPa。 =(151.1+18.42.9)/4=17.465KN

29、/m2 (3-8)按建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）中5.2.4式，计算深宽修正后地基承载力特征值fa： fa=fak+b（b-3）+dm(d-0.5) （3-9）式中：fak层承载力特征值； b基础宽度的地基承载力修正系数； d基础埋深的地基承载力修正系数； b基础地面宽度； 基础底面以下土的重度； m基础底面以上土的加权平均重度； d基础埋置深度。（按地区经验d取1.1，b取0，d按4.00m考虑，m取17.5KN/m2） fa= fak+b(b-3)+dm(d-0.5)=100+17.51.1(4-0.5)=167.375KN/m2第2层土进行深度修正后的地基承载力特征值

30、为167.4kPa。 办公楼天然地基承载力初步评价 表3-2项目名称持力层基础宽度修正系数b基底以下土重度(kN/m3)基础计算宽度b(m)基础埋深修正系数d基底以上土加权平均重度(kN/m3)基础深度d(m)计算结果办公楼20.018.4151.117.54.0fa=167.375kPaPk依据建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）中公式fa= Mbb+Mdmd+McCk（Mb、Md、Mc承载力系数，d按4.00m考虑，m取17.5KN/m2）进行承载力计算第2层土的地基承载力特征值为194kPa根据上述判断，拟建办公楼天然地基强度不满足设计要求，建议进行地基处理。3.4.2 均匀

31、性评价 依据岩土勘察任务委托书，本工程高层建筑基础埋深为4.00m（自然地表下），由剖面图可知，基底主要落于第2层粉质黏土上，依据高层岩土工程勘察规程(JGJ72-2004)（J3662004）8.2.4款，综合判别该场地地基均匀性详见表3-3。 场地地基均匀性判别 表3-3建筑物地基持力层是否跨越不同地貌单元或工程地质单元地基持力层属同一地貌单元和工程地质单元地基持力层属同一地貌单元和工程地质单元时Esmax/Esmin判定是否均匀地基持力层底面坡度持力层及其下卧层在基础宽度方向上的厚度差值办公楼否10%0.05b（基础型式按筏板考虑）0.91220kPa6.1.2 复合地基承载力的修正问题12 由于高层建筑一般基础埋深较大，而复合地基静载试验一般是在设计基地标高处进行的，这就存在一个“承载力标准值”如何修正的问题。按建筑地基处理技术规范（JGJ79-91）中的第2.0.4条规定“基础宽度的地基承载力修正系数应取零，基础埋深的地基承载力修正系数应取1.0”，这显然是不合适的。天然地基经CFG桩处理后，其性质有了较大的改善，因此，复合地基的深、宽修正系数应较原天然地基有所提高，如为安全起见，可不考虑提高，而按原天然地基系数进行修正无疑是合理的。荷载效应标准组合时轴心荷载作用下 基底压力Pk： 220.0(kPa) 基底自重压力Pc： 7