塔楼复合地基施工图设计方案（2014）

1、锦天新城复合地基处理施工图设计 四 川 省 川 建 勘 察 设 计 院二一四年一月锦天新城复合地基处理施工图设计法定代表人：技术负责人：审 定：审 核：设 计： 四 川 省 川 建 勘 察 设 计 院二一四年一月目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc377417795 一. 任务来源 PAGEREF _Toc377417795 h 4 HYPERLINK l _Toc377417796 二.地基处理主要问题. PAGEREF _Toc377417796 h 4 HYPERLINK l _Toc377417797 三.设计依据. PAGEREF _Toc37741

2、7797 h 4 HYPERLINK l _Toc377417798 四.场地地质条件 PAGEREF _Toc377417798 h 4 HYPERLINK l _Toc377417799 4.1、地形地貌. PAGEREF _Toc377417799 h 4 HYPERLINK l _Toc377417800 4.2、场区地层构成及特征. PAGEREF _Toc377417800 h 4 HYPERLINK l _Toc377417801 4.3地下水. PAGEREF _Toc377417801 h 5 HYPERLINK l _Toc377417802 五. 地基处理方案的选择. P

3、AGEREF _Toc377417802 h 6 HYPERLINK l _Toc377417803 六.地基处理设计与施工. PAGEREF _Toc377417803 h 9 HYPERLINK l _Toc377417804 七.复合地基检测. PAGEREF _Toc377417804 h 9 HYPERLINK l _Toc377417805 八.复合地基应力监测 PAGEREF _Toc377417805 h 9 HYPERLINK l _Toc377417806 九.附加说明. PAGEREF _Toc377417806 h 10一. 任务来源场地位于成都市大邑县邑新大道与元通路

4、交汇处，场地较平坦，交通较便利，区域优势明显。该工程项目包括6#、7#、8#楼区域，6#楼0.000m相当于绝对标高523.25m,设一层地下室，筏板顶面绝对标高为-5.750m，筏板厚度为1400mm，垫层厚度100mm。要求处理后的复合地基承载力特征值达到f/spk=550KPa,复合地基压缩模量不小于28Mpa。7#楼0.000m相当于绝对标高523.08m,设一层地下室，筏板顶面绝对标高为-5.580m，筏板厚度为1250mm,垫层厚度100mm。要求处理后的复合地基承载力特征值达到f/spk=480KPa,复合地基压缩模型不小于26Mpa。8#楼0.000m相当于绝对标高522.98

5、m,设一层地下室，筏板顶面绝对标高为-5.480m，筏板厚度为1250mm,垫层厚度100mm。要求处理后的复合地基承载力特征值达到f/spk=500KPa,复合地基压缩模型不小于27Mpa。由于场地地质条件无法达到设计承载力要求，我院拟承担东瑞金融中心项目塔楼复合地基施工图设计工作。二.地基处理主要问题 1.通过天然地基载荷试验及试验桩试验确定桩间土承载力及单桩承载力。 2.满足塔楼地基处理后承载力特征值要求； 3.解决多种地层复合地基施工工艺问题;三.设计依据 1.锦天新城地下室基础平面图； 2.锦天新城项目详细勘察报告 (2013.10)； 4.建筑地基基础设计规范 (GB5007-20

6、11)； 5.建筑桩基技术规范 (JGJ94-2008)； 6.建筑地基处理技术规范(JGJ79-2012)； 7.建筑抗震设计规范 (GB50011-2010); 8.建筑地基基础工程施工质量验收规范 (GB50202-2002); 9.四川省建设厅,四川省建筑地基基础质量检测若干规定 (2004修订本);四.场地地质条件4.1、地形地貌 场地位于成都市大邑县邑新大道与元通路交汇处，场地较平坦，交通较便利，区域优势明显，拟建场地地形受土方开挖的影响稍有起伏，孔口高程为516.51522.75m，相对高差为6.24m。地貌单元属岷江水系I级阶地。4.2、场区地层构成及特征 由详细勘察报告可知，

7、场地上覆第四系人工填土（Q4ml），其下由第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）成因的粉质粘土、粉土、细砂、中砂、圆砾及卵石组成。各地层特征如下：第四系全新统人工填土层（Q4ml）（1-1）杂填土：杂色，松散，干燥稍湿。以建筑垃圾、及少量粘性土等回填而成，场地内仅局部分布，层厚0.501.50m。（1-2）素填土：黄褐色，稍密，稍湿。以粉质粘土回填为主，含植物根茎及少量卵石，由于场地部分土方已开挖，该层在场地内局部分布，层厚0.401.30m。第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）（2）粉质粘土：黄褐色，可塑。含铁锰质氧化物，无摇振反应，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，局部相变为粉土，裂隙不发育

8、。该层主要分布于地表，局部以透镜体形式分布于圆砾和卵石层间，由于场地部分土方已开挖，该层在场地内局部分布，层厚0.502.50m。（3）粉 土:黄褐色，稍密，稍湿湿。含铁锰质氧化物和少量粘性土，无光泽反应，摇振反应中等，干强度低，韧性低，该层仅在部分钻孔内揭露，层厚0.400.80m。（4-1）细 砂：褐灰色、青灰色，松散，湿饱和。矿物成分以石英为主，含较多粘粒，主要以透镜体形式出露与卵石层中间，该层在场地内仅个别孔揭露，层厚1.50m。（4-2）中 砂：褐灰色，松散稍密，湿饱和。矿物成分以石英为主，主要分布在圆砾层上和以透镜体分布于卵石层间，含约10%的圆砾，该层在场地内少量孔揭露。层厚1.

9、002.20m。（5）圆 砾 层：黄褐色，湿饱和，松散稍密状，砾石成分以火成岩和石英砂岩为主，呈亚圆形、圆形。钻探显示，圆砾层充填物成分较杂，局部以粘粒和粘性土充填为主，局部以中、粗砂和粘粒充填为主，该层在场地内均有分布，层厚0.509.90m。（6）卵 石 层：黄褐色灰黄色，湿饱和，卵石成分以火成岩和石英砂岩为主，局部为砂泥岩。卵石呈亚圆形、圆形，卵石多呈中等风化，局部呈强风化。钻探显示，卵石层间的充填物主要以中、粗砂及圆砾为主，局部由粘性土充填。根据成都地区建筑地基基础设计规范(DB51/T5026-2001)，按超重型动力触探锤击数将其分为4个亚层：（6-1）松散卵石：黄褐色灰黄色，松散

10、，湿饱和，卵石粒径一般25cm，呈亚圆形。含50%55%的卵石，充填中粗砂、砾石，局部为粘性土。N120修正击数一般24击。（6-2）稍密卵石: 灰黄色黄褐色，稍密，饱和，卵石粒径一般26cm，个别约7cm，呈亚圆形。含55%65%的卵石，充填中粗砂、砾石，局部为粘性土。N120修正击数一般为47击。（6-3）中密卵石：褐黄色黄色，中密，饱和，卵石粒径一般38cm，个别大于10cm，呈亚圆形。含65%70%的卵石，充填中粗砂、砾石，局部为粘性土。N120修正击数一般为710击。（6-4）密实卵石：黄黄褐色，密实，饱和，卵石粒径一般48cm，个别大于20cm，呈亚圆形。含70%80%的卵石，充填

11、中粗砂、砾石，局部为粘性土。N120修正击数大10击。4.3地下水根据详细勘察报告，圆砾层和卵石层为主要含水层，粉质粘土为相对隔水层，粉土为弱透水层。经腐蚀性分析，场地地下水对混凝土结构具有微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。4.4 场地及地基评价1）场地及地基稳定性评价拟建场地地貌单一，无构造断裂，在区域内未发生过破坏性的地震灾害，地壳稳定。同时场地内无断裂、溶洞、采空区等不良地质作用，场地稳定性良好，适宜建筑。本工程场地类别为 II类。 2）根据地勘报告及地区经验，各岩土层的工程特性指标及桩设计所需的技术参数建议值见表1。4.6各岩土层的工程特性指标根据地勘资料，各岩土层的物理力学性

12、质指标及土的承载力特征值等工程特征指标建议值见表4.1及表4.2。岩土的工程特性指标建议值 表4.1层号岩 土名称重度(kN/m3)压缩模量Es(MPa)变 形模量Eo(MPa)抗剪强度承载力特征值fak(kPa)地基基床系数K(MN/m3)地基土水平抗力系数的比例系数m（MN/m4）粘聚力Ck（kPa）内摩擦角k()(1-1)杂填土18.0818.06(1-2)素填土18.51015.010（2）粉 质粘 土19.56.02017.015030（3）粉 土19.05.01019.011025（4-1）细 砂18.55.04.5023.0120828（4-2）中 砂18.55.55.0024.

13、01301030（5）圆 砾20.012.08.5525.01601550（6-1）松 散卵 石20.520.618.0030.02202080（6-2）稍 密卵 石21.024.021.0035.030030100（6-3）中 密卵 石22.035.030.0040.050040150（6-4）密 实卵 石23.040.035.0045.070050200旋喷桩和大直径素混凝土置换桩设计参数建议值表 表4.2地层名称旋喷桩大直径素混凝土置换桩qsi(kPa)qp(kPa)qsik(kPa)qpk(kPa)细砂（4-1）2035细砂（4-2）2545圆砾（5）4065松散卵石（6-1）5080

14、稍密卵石（6-2）603001102000中密卵石（6-3）705001203000密实卵石（6-4）807001404000注：表中qp 单桩的端阻力特征值； qsi 单桩第i层土的侧阻力特征值。qsik极限端阻力标准值qpk极限端阻力标准值五. 地基处理方案的选择根据本场地的地质情况，针对基底存在厚度较大的软弱层，选择采用复合地基处理。根据场地水文地质、工程地质条件及拟建物性质和成都地区比较成熟的施工经验，拟采用大直径素混凝土置换桩和高压旋喷注浆地基处理两种地基处理方式，以稍密卵石中密卵石作为桩端持力层。5.1方案一：素砼置换桩复合地基加固设计5.1.1 置换率的计算设计桩径、桩长6#、7

15、#、8#住宅楼及办公楼采用素砼置换桩复合地基。根据现有装备、技术水平及功效、造价对比，本工程设计桩直径为600mm，采用旋挖成孔，以稍密卵石桩位桩端持力层，桩端进入稍密卵石不少于1m。结合地勘剖面图，6#住宅楼计算桩长取10.0m、7#住宅楼取11.0m、8#住宅楼取10.5m单桩承载力特征值 式中：Up 为桩的周长（m）；n为桩所穿过的土层数；Li为第i层土的厚度；qsi为桩周第i层土的侧阻力特征值；qp为桩端端阻力特征值。根据地勘剖面图，6住宅楼取ZK31号钻孔、7住宅楼取ZK74号钻孔、8住宅楼取ZK88号钻孔，地层参数见表5.15.3： 表5.1 6#住宅楼地层参数取值表地层代号6-1

16、6-26-35名称松散卵石稍密卵石中密卵石圆砾层厚（m）6.7003.3 表5.2 7#住宅楼地层参数取值表地层代号6-16-26-35名称松散卵石稍密卵石中密卵石圆砾层厚（m）1.81.332.85.07表5.3 8#住宅楼地层参数取值表地层代号6-16-26-35名称松散卵石稍密卵石中密卵石圆砾层厚（m）5.86004.64 将上述地层参数代入计算式，得出单桩承载力Ra值如下：6#住宅楼：单桩承载力特征值Ra=1182kN； 7#住宅楼：单桩承载力特征值Ra=1188kN； 8#住宅楼：单桩承载力特征值Ra=1178kN； 置换率计算依据建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)中式中:

17、 fspk为不同建筑地基处理后承载力特征值,按表4.2要求取值； fsk为桩间土承载力特征值（KPa），采用加权平均方式计算： 将表2.3.1-12.3.1-4值代入计算，得出：6#住宅楼fsk设计取值160PKa；7#住宅楼fsk设计取值160PKa；8#住宅楼fsk设计取值160PKa。 m为面积置换率； Ap为桩的截面积（m2），取0.283m2； 为桩间土强度发挥系数,取0.90； Ra为单桩承载力特征值(kN)。经计算，得出各范围素砼置换桩置换率m为：6#住宅楼为0.112,7#住宅楼为0.111,8#住宅楼为0.113。5.1.2 桩体强度根据建筑地基处理技术规范(JGJ79-20

18、12)中7.1.6条规定：桩体抗压强度为：分别为15.06、15.13、15.01MPa，考虑水下灌注强度需要提高一个等级，桩体设计强度等级取C25。5.1.3 置换桩布置旋挖桩采用正方形布桩。旋挖桩间距按照以下公式计算： m= d2/ de2 ，de =1.13sd为桩身平均直径，取d=1.0m；de 为等效圆直径；s为桩间距；通过计算得出当置换桩采取正方形网格布置时置换桩桩间距6#楼为1.5m、7#楼为1.5m、8#楼为1.5m。实际布置桩位时根据基础形状特点在满足面积置换率前提下桩间距做了适当调整，置换桩布置详见桩位平面布置图。5.1.4 褥垫层设计（1）厚度40cm，宽出基础外缘40c

19、m。（2）材料：级配碎石(最大粒径3cm)。（3）褥垫层需经静力压实法或动力压实法压实,其夯填度（即夯实后的厚度与虚铺厚度之比）不大于0.9。5.2方案二：旋喷桩复合地基加固设计计算5.2.1 桩体强度设计桩径1#住宅楼采用旋喷桩复合地基加固，根据场地地质条件及现有施工工艺水平，设计旋喷桩桩直径为400mm。单桩承载力特征值 （1）式中：up 为桩的周长（m）；n为桩长范围内所穿过的土层数；Li为第i层土的厚度；qsi为桩周第i层土的侧阻力特征值；qp为桩端地基土承载力特征值（520kPa）。Ap为旋喷桩截面积0.1256 m2。又由公式： （2）为单桩承载力发挥系数，取0.9；为桩体试块标准

20、养护28d的立方体抗压强度平均值（kPa），旋喷桩桩体强度取7.5MPa。根据地勘剖面图，6住宅楼取ZK31号钻孔、7住宅楼取ZK74号钻孔、8住宅楼取ZK88号钻孔，地层参数见表5.45.6.表5.4 6#住宅楼地层参数取值表地层代号6-16-26-35名称松散卵石稍密卵石中密卵石圆砾层厚（m）1.7003.3 表5.5 7#住宅楼地层参数取值表地层代号6-16-26-35名称松散卵石稍密卵石中密卵石圆砾层厚（m）1.80.71.435.07表5.6 8#住宅楼地层参数取值表地层代号6-16-26-35名称松散卵石稍密卵石中密卵石圆砾层厚（m）1.36004.64 6#楼：根据公式（1）计算

21、Ra=332kN；根据公式（2）计算Ra=261kN；单桩承载力特征值 取上述两种计算方法中较小值，故旋喷桩单桩承载力特征值取：261kN。7#楼：根据公式（1）计算Ra=584kN；根据公式（2）计算Ra=261kN；单桩承载力特征值 取上述两种计算方法中较小值，故旋喷桩单桩承载力特征值取：261kN。8#楼：根据公式（1）计算Ra=374kN；根据公式（2）计算Ra=261kN；单桩承载力特征值 取上述两种计算方法中较小值，故旋喷桩单桩承载力特征值取：261kN。依据建筑地基处理技术规范(JGJ79-2012)中7.1.5-2：式中: fspk为不同建筑地基处理后承载力特征值； fsk为桩

22、间土承载力特征值（kPa）； m为面积置换率； Ap为桩的截面积（m2）；为桩间土强度发挥系数, 取0.9；为单桩承载力发挥系数，取0.9； Ra为单桩承载力特征值(kN)。经计算，得出6#楼旋喷桩置换率m为0.227，7#楼旋喷桩置换率m为0.221，8#楼旋喷桩置换率m为0.230。5.2.2 布桩桩位采用正方形网格布置。桩间距按照以下公式计算： m= d2/ de2 ，de =1.13sd为桩身直径，d=0.5m；de 为等效圆直径；s为桩间距； 计算得：6#楼桩间距设计值取0.7m；7#楼桩间距设计值取0.7m；8#楼桩间距设计值取0.7m； 5.2.3褥垫层设计（1）厚度30cm，宽

23、出基础外缘30cm。（2）材料:级配碎石(最大粒径3cm)。（3）褥垫层需经静力压实法或动力压实法压实,其夯填度（即夯实后的厚度与虚铺厚度之比）不大于0.9。（4）褥垫层验收采用灌砂法检测褥垫层压实系数，要求压实系数不小于95%。六.地基处理设计与施工根据上述两种设计的方案、价格对比，推荐选用旋挖桩方案。1.复合地基使用年限为50年;2.地基处理采用大直径素砼置换桩复合地基，桩端以稍密卵石层作持力层，且进入持力层深度不小于1.0m;3.素砼置换桩顶设置褥垫层300mm，褥垫层顶采用级配砂石，最大粒径不宜大于30mm; 4.素砼置换桩采用机械旋挖成孔，筏板顶至桩顶范围为空桩,桩顶留500mm保护

24、桩;5.施工采用旋挖成孔，桩间土根据地层加权取均值。6.施工工艺： 平整现有地面测量放线旋挖成孔浇注混凝土至基础设计底标高基槽开挖至褥垫层底标高验收铺设褥垫层密实度检测下一道工序施工； 12.施工要求 1)测量放线：施工测量放线是在清理平整好的建筑场地内，首先将建筑物的轴线测放到拟建场地内。根据设计的挖孔桩布桩图中，各桩和各轴线之间的相对关系，将各桩的位置测放到基础平面上，要求桩位误差不大于50mm; 2)旋挖桩施工顺序：旋挖桩应间隔施工，间隔桩位在1个以上，以免出现窜孔现象。桩身砼浇灌完毕24小时后方可施工相临桩。 3)桩孔采用机械旋挖成孔工艺，且现地下水水位较高，距离现基坑开挖面约2m，距

25、离桩底3-5m，尤其是卵石层渗透系数大，含水丰富，卵石层中应采用钢护筒护壁，直至强风化泥岩面以下。 4)桩成孔垂直度：观测调整钻机的水平度和钻杆的垂直度，检查起重滑轮边缘、固定钻杆的管孔和护筒三者是否在同一条轴线上。发现钻杆不正常的摆晃或难于钻进时应立即提钻检查，排除地下障碍物后遇硬地层应慢速钻进，以避免和减少斜孔、弯曲和扩孔等现象。5)混凝土浇灌要求： 旋挖成孔后换清底钻对沉渣进行清理，对成孔质量认真检查，沉渣不应大于50mm；砼的坍落度为1822cm。砼充盈系数1，计量每根桩的实际灌注量与桩体积相比。6)桩顶浮浆考虑500mm，即混凝土浇筑标高不得小于桩顶设计标高以上500mm，素砼桩施工完成后，整平场地，进行表面处理（包括清理桩头等）。7.试验性施工 在正式施工前，应在有代表性地段选取3