桩基优化方案

1、第一章XXX电石工程配套电石炉地基处理施工优化、备选方案设计说明书及计算书目 录一、工程概况. 31、工程概况：. 32、地质条件: . 33、新总图调整后的电石炉位置示意图：. 5二、优化设计思路: . 61、主要岩土工程问题：. 62、可选择的地基处理方案：. 8三、优化方案技术分析与计算：. 8（一）、改良强搅型高压旋喷桩方案：. 81、基本原理和方法. 82、复合地基承载力计算. 93、场地试桩方案: . 124、检测要求：. 125、施工图纸：. 126、施工参数：. 13（二）、内夯沉管灌注桩方案. 131、基本原理和方法. 132、复合地基承载力验算：. 143、场地试桩方案:

2、. 174、检测要求：. 175、施工图纸：. 17（三、旋挖CFG 桩复合地基方案. 171、基本原理和方法. 172、复合地基承载力验算：. 183、场地试桩方案. 204、检测要求. 205、施工图纸: . 20四、方案优缺点比较和推荐方案. 2111、技术指标比较. 212、经济技术比较:. 223、推荐方案. 232一、工程概况1冶炼车间电石炉基础室外设计标高0.00 相当于 1985 国家高程2514。基础底标高200 相当于 1985 国家高程 2512.5m。处理面积594 米66.7 米，设计提出的地基处理设计要求：地基后符合地基承载力特征值fak=300kPa，压缩模量Es

3、=22Mpa.桩顶设计标高20m.优化目标:在满足处理后复合地基承载力特征值达到fak=300kPa；复合地基压缩模量达到Es=22Mpa的情况下列方式、桩间距进行优化。2、地质条件:场地平场后地坪标高下地层为：层卵石：杂色，粒径大于 20mm 的颗粒质量占总质量的52.058.2 20最大可见粒径 母岩成份以石英变质岩为主，颗粒骨架间由各砂类土和粉土充填，偶含漂石，分选性差颗粒级配良好，磨圆度较好大多呈亚圆形，稍湿，稍密，最大控制层厚 15。全场地分布该层内分布有多层1 粉土、2粉土（饱和）.1 土质较3均匀，中压缩性，摇震反应中等，无光泽反应,干强度低，低韧性， 0.20-6 多 以 透

4、镜 体 或 夹 层 形 式 分 布 于 层 卵 石 中 , 层 顶 高 程2506.92-2516.84m，层底高程 2503。2515.64 ，层顶深度 0。408.00 层底深度 1.20-13.40 ，分布无规律性。 2土质较均匀,中压缩性，摇震反应中等无光泽反应，干强度低，低韧 0.20-9 以透镜体或夹层型式存在分布于层卵石中，层顶高程 2501042513，层底高程249781-2512层顶深度 3.20，层底深度580-19.00m，分布无规律性。2mm以上，母岩成份以石英变质岩为主，颗粒骨架间由各砂类和粉土充填分选性0.4840m，平均厚度 3.15m.仅在 、128号勘探点内

5、分布。 1000-1540m,稳定水位标高为 2499.312506。54m，水位埋藏较深。丰水期内的地下水的涨幅约为0.501.00m左右勘察期间属枯水期。主要物理力学性质指标值的确定含水量 湿度 容重 干容 土粒 孔隙 密实 饱和 液限 塑限 塑性 液性 压缩 压缩 压缩模量E(MPa）IpdrpL1s31粉土湿17.0 14。1 2.70 0.921 稍密 60.9 23。9 15.0 8。9 0。65 0.194中10.78 强风化泥岩 16。7 稍湿 17。9 15。3 2。71 0770 中密 59。0 27。4 16.3 。1 0。03 0161 中 11地基土承载力特征值按下值

6、采用：层卵石：f =300KPa E =20MPaka04 层粉土：f =130KPa E =10MPaka S1 f =120KPa E =8MPa。k2aSf =210KPa E =15MPa层圆砾：ka03电石炉新位置5二、优化设计思路：1本场地主要地质问题：主要岩土工程问题有两个。其一，是层卵石沿竖向和水平向分布不均匀,局部或全场夹有粉土透镜体或夹层存在，造成场地土不均匀性;其二,是基坑开挖后出露于基底标高处的粉土夹层或透镜体存在地基承载力不足的问题。因此,地基处理设计思路应按照解决砂卵石层不均匀性和提高粉量满足设计要求的问题。总图平面调整后，电石炉位置范围现有钻孔3个，即120、钻孔

7、资料。从现有的3 个钻孔资料看，在粉土夹层分布下界于基础下深度为50 ;但邻近钻孔揭示的情况看粉土层分布深度下界约为基础下 。0m 左右；其下界平均深度约为70m.插图：电石炉位置2222#剖面图.6底标高 2512.5由于没有完整的钻探资料,粉土分布深度下界暂时按照下界平均深度设计地基处理桩基长度，亦即取粉土层厚度取。就桩基施工工艺来讲 ,卵石层的存在是桩基成孔施工中的最大的岩土工程问题，选择什么桩基工艺也关系到施工成本造价。2本工程在选择地基处理方案时，主要应该考虑到卵石层施工时的难以程度问题。以下几种方案都是针对本场地卵石层特点而选择的，具有工艺相对简单,质量有保证，施工进度较快，造价相

8、对较低的特点.1）改良强搅型高压旋喷桩方案;2)内夯沉管灌注桩方案）旋挖CFG桩复合地基方案以上三种方案其处理后的复合地基承载力也各不相同，优缺点不一样,造价也不等，下面将就本场地调换平面位置后的地质剖面分别进行验算、比较，并推荐选择较为合理的处理方式。三、优化方案技术分析与计算:、基本原理和方法传统的旋喷钻机成孔存在很大难度,都需要预先引孔后才可以保证旋喷钻头正常下钻作业，因此,传统旋喷桩即费事也费力，施工进度慢、造价也高昂。8因此我公司特意针对西宁河谷地貌、甘河滩特有的地层特征，改150kw17T左右。在本场地上由于卵石层为稍密状 ,粒径一半为 20mm 左右,偶有100mm 较大颗粒的狗

9、头石，强搅型旋喷钻机最大钻深能力可以达到15m左右成孔速度可以达到1 /20 分钟的速度。1）成桩直径：在卵石层的旋喷桩直径可以达到 700mm 左右，在粉土层桩直径可以达到800mm700mm计算地基承载力。）旋喷桩长度：粉土层厚度暂时按照7.0m计算，旋喷桩有效长度暂时确定5米，施工长度为9.0m,待复合地基承载力验算后再确定。2MPa，根据我们的经验基本的水泥用量需要达到200kg/m,在加上复喷的水泥260kg/m.人工地基检测要求：检测单桩承载力、复合地基承载力，以及从桩头切取试块体进行试压求立方体强度指标,也可以利用返浆制作试块求立方体强度指标.优缺点可以有效地处理夹层问题，施工速

10、度快，承载力较高。2、复合地基承载力计算）设计参数设计地基处理后桩顶标高为2512.5m.拟采用高压旋喷桩复合地基可9达到设计要求的300MPa。根据本地层指标参数在本场地上，遇粉土时高压旋喷桩实际喷出桩体直径可以达到 800mm，遇园砾土时高压旋喷桩实际喷出桩体直径略小于达到 ；设计计算时取桩直径为 700 计算，桩间距1200mm桩底进入层圆砾中不少于，桩长度按照入园砾层深度控制，但最短桩长定为7.5m。桩体强度为2MPa。）复合地基承载力计算a、单桩承载力计算按照强度计算：Ra=fcuAp-桩身强度折减系数fcu28d标准养护强度Ap桩截面积Ra=0。33x0。3847x2600000=

11、330KN按照地层计算:Ra=upqsili+qpApup桩周长qsi-第i 层桩周土侧摩阻力特征值；第i 层土厚度qp-桩端地基土未经修正的承载力特征值当粉土地层平均70m时、桩长度取 7.5m计算：桩体在园砾层中的长度为 其承载力特征值为：Ra=3。14x0.7x（20 x7+40 x1.5）+03847x300=550KN10b、单桩承载力特征值取值：最终取单桩承载力特征值为 Ra=330KN。c、复合地基承载力：fspk=mRa/Ap+）fsk面积置换率桩间土承载力折减系数fsk桩间土承载力特征值按照桩间距1200mm等边三角形计算:m=33.6按照规范取=0.6（实际上本场地土属于中

12、等压缩性，该系数可以取到0。75）复合地基承载力特征值：fspk=33.6%x330/03847+0。6x0.70 x130=320MPa设计值 fak=300kPa满足设计要求。d、压缩形模量:本场地土中，粉土层的模量最低，处理后粉土层的模量也低于园要求。粉土层在处理后的复合地基压缩模量：=fspk/fakfak天然地基承载力特征值模量增大系数为:=325/130=2.50处理后的复合地基压缩模量为：Es=10.1x2。50=25.5MPa11设计值 Es=22 MPa满足设计要求。3、场地试桩方案：试桩目的主要是三个方面：一是验证桩基承载力设计计算与实际工参数;三是检验验证地质报告与实际地

13、层的符合程度。试桩设计：在场地布置试桩 3 组，每组试桩 7 根，共计 21 根;试桩间距1150mm，三角形布桩；计算桩直径 700mm；桩长度取差异确认钻头进入园砾层的深度,来调整实际桩长度 根据地质报告资料，试桩按照对角线布置。4、检测要求:试桩的静载荷试验方案另行确定。检测内容主要是检测复合地基承载力极限值，以及小应变检测桩身完整性。但是由于本场地属于园砾与粉土互层，在园砾与粉土中的桩体直土的分界面上桩体直径是有阶状变径现象的,检测时应注意到桩体在这种园砾与粉土界面的阶步变径反射变化讯号属于互层地层的正常现象，属于合格桩体。5、施工图纸：本场地尺寸约58x66m,按照1200mm共计布

14、置桩数量为3164 根。旋喷桩总设计桩长度延米数为，12实际施工桩长度（结算）延米数为25312m。见附图：复合地基方案一。6、施工参数:a、设计要求施工参数:设计要求采用引孔与喷浆一体化的强搅高压旋喷桩施工工艺，设计要求水泥浆液比为110，水泥等级宜采用Po 425,当有条件时最好选用 R 型水泥。水泥用量为 260 ，喷浆压力一般不宜低于3630MPa，提升速度1520cm/s。清水钻孔，提钻时成桩；桩顶4m范围复喷一遍。（二）、内夯沉管灌注桩方案、基本原理和方法建筑桩基技术规范(GBJ94-2008）中第 章推荐的内夯沉管灌注桩方法，普遍适用于砂层、中密状卵石层、黄土粉土地层等。适当改良

15、施工工艺后也可以适用于地下水位以下深度。桩体状态如下图。1）桩土传力机理：由于在桩头存在一个夯击形成的扩大头墩体，墩体直径一般为700mm左右.桩直径一般采用450mm。2料斗等。整机设备如下图。3）施工原理：用柴油锤夯击内管、并带动外管下沉，可以穿越卵石层、砂层、以及土层等。当沉管至设计标高时用吊车吊出内管 ,倒入干硬性混凝土，插入内管锤击夯扩,在桩底形成扩大头;拔出内管，13外管中，压内管提拔外管直至孔口完成灌桩工作。4）优缺点：端部形成扩大头，加大与持力层的接触面积；夯扩时挤密桩端土，提高桩端土承载力；拔管时用内夯管压住外管内混凝土，桩身质量更有保证;单桩承载力提高，桩数少，挤土效应弱；

16、经济效益显著同比可节约30具有承载力高、施工速度快、无外排渣土、工地干净整洁.缺点是，属于打入桩，产生噪声与振动，有一定的噪音存在。5）典型实例：a 中砂层地基载荷试验曲线成果图；b 卵石层地基，载荷试验曲线成果图;6）初定设计参数：按照粉土层平均厚度 70m 计算，设计桩长度初步定为 450mm0mm距初步定为，混凝土强度等级采用，以此参数复核地基承载.7）检测验收方法：a 现场静载荷试验：同一条件下的试桩数量不宜小于总桩数的，且不应小于3根；工程总桩数在50根以内时不应少于2.b 低应变动测:对于单柱单桩者，应全部进行检测；对于群桩者，应选取其中进行检测.2、复合地基承载力验算：141)设

17、计参数：根据本地层指标参数和建筑物荷载情况 ,内夯沉管灌注桩体直径宜取 ，夯扩后的扩底桩墩设计计算时取 700,桩间距 2.0m,矩形布置，桩底进入层圆砾中不少于1，桩长度按照入园砾层深度控制桩长定为8。桩体强度为C30混凝土。）复合地基承载力计算a、单桩承载力计算按照强度计算：Ra=fcuAp桩身强度折减系数fcu28d标准养护强度Ap桩截面积Ra=0。6x158962x14。7=1400KN按照地层计算：Ra=upqsili+qpApup桩周长qsi第 i 层桩周土侧摩阻力特征值；li第 i 层土厚度;粉土取30 kPa；卵石层取60 kPa.qp桩端阻力承载力特征值，取1500 kPa当

18、粉土地层平均7.0m时、桩长度取8.5m计算：桩体在园砾层中的长度为在粉土中的长度为7力特征值为：Ra=940KNb、单桩承载力特征值取值：最终取单桩承载力特征值为 Ra=940KN。15c、复合地基承载力:fspk=mRa/Ap+）fsk面积置换率桩间土承载力折减系数fsk桩间土承载力特征值按照桩间距1.9m计算：m=4.4%以取到0.75）复合地基承载力特征值：fspk=44x914/0。159+06x0。70 x130=350MPa设计值 fak=300kPa满足设计要求。d、压缩形模量：本场地土中，粉土层的模量最低，处理后粉土层的模量也低于园砾层的压缩模量,因此仅需要验算粉土层的压缩模

19、量是否达到了设计要求.粉土层在处理后的复合地基压缩模量:=fspk/fakfak天然地基承载力特征值模量增大系数为：=370/130=2.8处理后的复合地基压缩模量为：Es=10.1x2。8=28MPa设计值 Es=22 MPa满足设计要求。163、场地试桩方案：证地质报告与实际地层的符合程度。试桩设计：在场地布置试桩3 组，每组试桩9根，共计27根；试桩间距1900mm，三矩形布桩；计算桩直径 450mm；桩长度取8.5m。4、检测要求：试桩的静载荷试验方案另行确定。检测内容主要是检测复合地基承载力极限值，以及小应变检测桩身完整性。5、施工图纸：按照1800mm共计布置桩数量为1326 长度

20、（结算）延米数为。见附图：复合地基方案二。 1、基本原理和方法本方案是基于复合地基设计的概念设计的，鉴于本场地卵石层地注混凝土施工工艺施工。因此本方案中的成孔工艺、灌注工艺均同自钢筋混凝土灌注桩，炉基础为大筏板基础情形.17用旋挖钻机成孔、导管灌注的工艺代替长螺旋成孔与泵送灌注的工艺；用CFG复合地基的概念设计计算地基承载力。0mm12m距1.8m。优缺点：优点是工艺成熟，可靠度高。2、复合地基承载力验算：1）设计参数：旋挖施工的最小桩直径应该不小于，在砂卵石层中由于存在易塌孔问题，尤其是水位附近极易塌孔,以此当桩长度进入水位线以下时需要采取泥浆护壁措施。本工程从调整后的总图平面上已有的钻孔资

21、料看，基底标高2512.5m以下粉土夹层厚度7.0m左右桩底应进入卵石层中不小于。，桩长度宜为 ，以计算确定桩间距 。，矩形布置，桩体强度为C20混凝土。）复合地基承载力计算a、单桩承载力计算按照强度计算：Ra=fcuAp桩身强度折减系数fcu28d标准养护强度Ap-桩截面积Ra=0.6x282600 x94=1500KN按照地层计算：Ra=upqsili+qpAp18up-桩周长qsi第i li第i 层土厚度；粉土取25 kPa；卵石层取50 kPa；qp-桩端阻力特征值，取500 kPa当粉土地层平均70m时、桩长度取 14m计算:桩体在园砾层中的长度为 在粉土中的长度为 7.0m：其承载力特征值为：Ra=940KNb、单桩承载力特征值取值:最终取单桩承载力特征值为 Ra=940KN.c、复合地基承载力：fspk=mRa/Ap+）fsk面积置换率桩间土承载力折减系数fsk桩间土承载力特征值按照桩间距18m计算：m=7.0 %以取到0.75）复合地基承载力特征值：fspk=7.0%x940/0.2826+0。6x0.70 x130=330MPa设计值 fak=300kPa满足设计要求。d、压缩形模量:本