地基处理课程设计-secret

1、一、工程概况和工程地质情况为了满足国内外航空运输发展的需要，深圳机场决定扩建停机坪。拟建场地位于珠江口东岸的滨海地区，占地面积约为290000，由于该场地地下普遍分布有厚度为4-5米，含水量该打80%的淤泥层，其上堆积了2.5米厚的粘性土夹大块石的人工杂填土层，不能满足停机坪道面结构对地基的要求，需进行加固处理。工程地质情况1.人工填土层： 该层是机场一期建设的废弃物，主要是粘性土夹石和风化土夹大块石以及建筑垃圾等。厚度在1.63.4m之间，平均厚度为2.5m。初勘中浅钻的遇石概率为50%，最大块径超过2m。该层的物理力学指标：含水量：20%35%，孔隙比：0.551.13，塑性指数：10.1

2、24.4，天然容重：1.791.94t/m3允许承载力:7090kPa2.淤泥层：该层遍布于人工填土层中，呈灰黑色，流塑状，欠固结，有机质含量在3%左右，属高含水量，高压缩性，低渗透性和低强度的软土，厚度45m。其主要力学指标为：含水量：81.6%，灵敏度：4.9，孔隙比：2.24，十字板剪强度强度：4.0Mpa，天然容重：1.52t/m3渗透系数：210-8cm/s，塑性指数：28.2，压缩系数：2.1Mpa-1，允许承载力：30kPa3.杂色粘性土层：与淤泥底层接触，允许承载力为140kPa,是复合地基的桩端持力层。二、停机坪对软基处理的要求1.处理后道面下地基允许承载力达到140kPa；

3、处理后道肩下地基允许承载力达到100kPa2.处理后剩余沉降量小于5mm；3.处理后道面下地基回弹模量达到80Mpa，容重不小于2.1t/m3 。三、地基处理方案的确定在方案讨论过程中，有关专家根据深圳地区的地质情况以及有关工程的经验，提出了以下几个方案：1.堆载预压排水固结法此方案的优点是造价低，适合大面积软基处理；但缺点是工期长，且场地地表填土中夹有大量块石，使得插塑板施工十分困难。2.深层搅拌法此方案的优点是施工速度快，质量已得到保证，加过效果明显；但是由于填土层中含有大量的块石，搅拌法无法连续施工。3. 强夯块石墩及块石垫层复合地基法此法是采用巨大夯击能量将块石夯穿淤泥层并使其沉底形成

4、墩体以加固淤泥层，再在墩顶铺设块石垫层行成复合地基。其优点：（1）施工速度快，造价低。（2）不受填土层中块石的限制，全场地都适用（3）因地制宜，就地取材，其所有材料块石，都可以在机场附近的山上开采。根据深圳机场的具体地质情况并结合技术，经济，工期等各方面因素，对上面几个方案进行认证的比较，最终确定以强夯块石墩及块石垫层复合地基法来加固机场扩建停机坪软基的方法。四、现场试验 为了确定设计参数和施工工艺以及施工质量检验方法，在拟建场地内选择了一块6000m2的地方作为试验区，进行试验。试验共经历了35天，完成83各快石墩，进行了夯击击数、夯击能量、夯点间距和地面隆起等多项试验，并实地开挖块石墩墩径

5、进行测量以及对石料填入量进行估算。五、设计1.设计参数（1）块石墩直径：墩径为1.4m，截面积为1.54m2，墩长为7m，体积约为10.8m3。（2）块石墩间距：墩点按正方形布置，道面下间距为3.0m，道肩下间距为4.0m，共设置27580个墩。（3）平整场地后，铺满1.5m厚的级配块石作为成墩的材料，可以给每个块石提供1.59=13.5m2的块石。（4）承载力取值：根据现场试验，单墩承载力取600kN；墩间土在打设块石墩后受到挤密和脱水作用，其允许承载力得到提高，道面下取90kPa，道肩下由于墩距较大挤密效果较差，取70 kPa（5）复合地基承载力验算：道面下fsp.k=141.3 kPa1

6、40 kPa道肩下fsp.k=100.8 kPa100 kPa（6）块石垫层：块石墩施工完后，在铺设块石垫层，厚度为0.5m。（7）块石级配：强夯块石墩和块石垫层所选用的石料的大粒径不得超过600mm，且符合如下级配：300mmD600mm的块石含量大于50%，D50mm的块石含量小于15%，含泥量小于5%。（8）为了使上部荷载均匀的扩散到下部复合地基，并调整不均匀沉降在块石垫层顶部在铺设一层厚度为0.6m的风化石渣垫层。石渣最大粒径不得超过150mm，大于50mm的颗粒含量不得小于40%，小于20mm的颗粒含量不得大于35%，粘粒含量不超过5%。2.施工参数（1）施工设备：强夯块石墩采用起重

7、量为50t的履带吊车作为夯击机械，其最大起吊高度为20m夯锤选用直径为1.0m，高为2.5m的钢锤，锤重15t，最大单击夯击能为300tm；在夯击过程中，用反铲挖机填补石料。（2）单击夯击结束标准：a.累积夯击沉降量大于12.5m，且夯击能为200tm的前提下，最后两击的沉降量小于50cm；b.累积夯击沉降量大于16.0m，且夯击击数不小于21击（最后3击的夯击能量为300tm）；c.累积夯击沉降量大于17.5m并夯至石料用完。以上三条标准只要满足一条即可认为结束。（3）块石垫层用直径2.0m的夯锤以100tm的夯击能量，2.0m的间距满夯2遍，再次整平最后用40t的振动碾压机碾压8遍。（4）

8、风化石渣垫层分两层铺填，分别用40t振动压路机反复碾压，压实后其干容重不小于2.1t/m3，表面下地基回弹模量达到80Mpa。六、施工要点（1）施工程序a.挖土清基并平整场地；b.回填1.5m的块石；c.平整场地，铺设0.5m厚的块石垫层；d.满夯及碾压块石垫层；e.铺设及碾压0.6m厚的风化石渣层。（2）补料当夯坑深度约为锤高时，应暂停夯击，待补料后继续夯实。补料应取墩位附近已铺填好的块石，不得从未夯的部位取料，填料时遇到块石应天在夯坑正中间，周围铺以较小的块石使其级配良好，夯坑正中间填料应尽量密实，避免架空现象，严禁将泥填入夯坑。（3）夯击顺序强夯块石墩时软土中会产生很大的静水压力，造成软

9、土的隆起和挤出，跳夯较连夯更有利于空隙水压力的消散。试验结果表明，跳夯较连夯的地面隆起小，因此施工采用跳夯。（4）定点复位定点复位是保证每次夯击均在同一点的关键，因此要力求准确。放线布置桩位时须有可靠的墩位标志，每次填料后，必须利用夯击能量有效地用于墩体夯沉着底，须保证每次夯击中心与准确墩位的偏差不大于10cm。（5）夯沉量测算每次补料前进行夯沉量测算，如发现夯沉量较小时应每夯击一次，测量一次，以决定是否继续夯实。测量须用水准仪，塔尺，不得以目测代替。七、质量检验（1）干容重和回弹模量本工程中干容重试验共完成了59组，其值在2.1032.289t/m3之间，合格率为100%；回弹模量共完成了8

10、1个，其值在2.1032.289t/m3之间，合格率为100%。（2）块石墩墩长的检测a.斜钻由于潜孔钻机和工程地质钻机难以在块石墩上成孔，不能直观的检验顿长，故改为斜孔钻入的方法，即将钻机的钻杆与铅直方向成角，从墩间土钻入到墩底，再根据钻杆中心到墩心的距离，和钻杆入土长度即可计算得出墩长。b.地质雷达为适应大面积施工需要，力求快速准确的检验出块石墩着底情况，选用加拿大生产的pulseEKKOIV型地质雷达。为了提高其探测的竖向分辨率，采用发射电磁波为100MHz的天线，512ns时窗；为了消除机场雷达对测量的干扰，每个测点用128次测量结果叠加作为该点的实测值。发射与接收天线的距离为0.6m

11、。地质雷达的工作原理是发射天线发出的电磁波传入地层，由于不同物质的介电常数的不同，接收天线接收到的电磁波的强弱及相位不尽相同，以此判断地质情况。完好的块石墩着落在淤泥下面的粘土层上，而墩长不够的墩底部是淤泥，电磁波在块石墩和粘土（或淤泥）界面上形成一宽形的强反射波。由于块石的介电常数比粘土（或淤泥）的要小，反射波相位反转，强反射波的底界应为块石墩墩底，以此判断块石墩的长度。块石墩墩心处的反射波形宽且强度大，说明墩心出的密实度大；随着距墩心距离增大，反射波的强度逐渐减弱，墩间土反射波强度极弱。有地质雷达共检查了5578个墩，抽查率为20%；其中5498个墩达到设计要求，合格率为98.6%。不合格

12、的墩加夯直至合格。c.斜钻与地质雷达的比较在强夯块石墩的质量检验中，有42个墩的墩长检测是同时用斜钻和地质雷达共同进行的，二者比较，在同一墩中地质雷达探测的墩长要比斜钻探测的墩长大2050cm，但考虑到斜钻未探测到块石墩的真是长度，他仅探明块石墩是否着落在持力层上，即达到检验墩长是否到达设计要求的目的。块石的真长应大于或等于斜钻探测的墩长。因此，可以认为二者结果相符，即证明用地质雷达检测强夯块石墩的着底情况是可行的。（3）复合地基承载力检验本工程为照顾大面积检测的需要，又要保检测质量，地基承载力利用了动、静两种方法进行检测。八、复合地基沉降分析及观测（1）沉降分析a.分析方法沉降计算以公路桥涵

13、地基与基础设计规范（JTJ 02485）中所使用的分层总和法计算，基本公式如下：s= mshi式中 S 地基总沉降量（cm）； 第i层土顶面与底面附加应力的平均值（MPa）； h 第i层土的厚度（cm）；E 第i层土的压缩模量（MPa）； n 地基压缩范围内所划分的土层数； m 沉降计算经验系数，可按规范取用。 b.复合地基变形模量由现场单墩和单墩复合地基的试验结果推求，得到变形模量为6.7818.0MPa，加权平均值为11.0MPa，底值为6.78 MPa。 c.施工荷载分析从平整场地到回填50cm厚度块石垫层，这一系列的施工工程属于卸载、再加载过程，并不在淤泥下卧里层产生附加应力。淤泥本身由于受到严重扰动、产生超静孔隙水压力，产生一定得沉降。而风化石渣层将会产生一个数量为1.26t/m2的均匀荷载；结构底基层将引起一个0.88t/m2的均布荷载；道面混凝土将产生一个1.032t/m2的均匀荷载。计算得到的最终沉降量在3.834.63cm之间。（2） 沉降观测本工程共设置沉降观测标21个（其中永久性沉降标9个），观测仪器用N2水准仪，达到二等水准的观察水平。从观测结果看