地基基础变形设计与持力层的选择

地基基基础变变形设设计与与持力力层的的选择择报告内内容引言天然地地基浅浅基础础持力力层的的选择择复合地基浅浅基础持力力层的选择择桩基础桩端端持力层的的选择结语

引言《地基基础设设计规范》规定：所有有建筑物的的地基计算算均应满足足承载力计计算的有关关规定；设设计等级为为甲级、乙乙级的建筑筑物均应按按地基变形形设计。地基持力层层的选择，，不仅要考考虑满足承承载力的要要求，更要要满足地基基变形的要要求。不论是天然然地基、复复合地基还还是桩基础础，持力层层选择不当当，即便是是承载力能能够满足要要求，依然然会引起建建筑物产生生较大的沉沉降和不均均匀沉降变变形。持力层的选选择是地基基基础设计计中最重要要的概念设设计。1、天然地基基持力层的的选择小区包括6栋地上6层、地下1层的框架结结构住宅楼楼和两个地地下一层整整体车库。。住宅楼基基础形式均均为筏板基基础，厚度度为550mm；地下车库库基础形式式采用独立立基础+防水板的形形式，防水水底板厚度度为300mm。地下车库库与住宅楼楼的基础埋埋深约0.8m，持力层位位于第1层粉质粘土土层，小区区南北两侧侧回填土高高度约4.5m。工程已基本本竣工时发发现6栋住宅楼均均发生了不不同程度的的不均匀沉沉降，其中中位于小区区北侧的1#和2#楼发生了向向北侧的较较大倾斜，，位于小区区南侧的5#和6#楼发生了向向南侧的较较大倾斜，，四栋楼的的倾斜均已已达到或超超过国家规规范允许的的0.4%的标准。1.1烟台某安置置小区工程概况1、天然地基基持力层的的选择场地地层自自上而下分分别为粉质质粘土、粉粉土、淤泥泥质粉质粘粘土、砾砂砂混角砾层层及全风化化云母片岩岩。1、粉质粘土土：厚度2.0~4.60m，平均厚度度2.96m。该层土压压缩模量为为3.47MPa，属于中等等~高压缩性土土。2、粉土：土土质均匀性性一般，局局部夹粉砂砂薄层。该该层厚度1.40~4.50m，平均厚度度3.46m。该层土压压缩模量为为6.66MPa，属于中等等压缩性土土。3、淤泥质粉粉质粘土：：厚度5.00~7.10m，平均厚度度6.13m，该层土压压缩模量为为2.57MPa，属于高压压缩性土。。4、砾砂混角角砾：圆砾砾含量介于于15~25%之间，石英英质或花岗岗岩质，卵卵圆形，局局部圆砾含含量较高。。厚度4.7~5.7m，平均厚度度5.18m。该层标准准贯入击数数标准值为为12.8，压缩模量量25MPa，压缩性较较低。5、全风化云云母片岩：：灰色，全全风化状态态，岩芯呈呈土状、碎碎块状，岩岩芯采取率率约75~90%，RQD值为0.主要矿物成成分为云母母，极软岩岩，极破碎碎，岩体基基本质量等等级为V类。地质条件1、天然地基基持力层的的选择工程地质因因素：根据工程地地质勘察报报告，该工工程场区地地层表层和和中部分布布有压缩性性较高的粉粉质粘土和和淤泥质粉粉质粘土，，在较高的的荷载作用用下，这两两种土都会会产生较大大的沉降变变形。建筑结构因因素：该工程住宅宅楼与地下下车库在结结构上是连连接为一体体，由于住住宅楼的沉沉降变形量量远大于地地下车库的的变形量，，造成建筑筑物倾斜。。也有南北两两侧填土的的原因，但但根本原因因在于地基基变形过大大。宜采用用复合地基基的处理方方式。处理：竖向钻孔，，采用应力力释放的方方法进行纠纠倾。原因及处理理满足安全的的前提下力求经济！！1、天然地基基持力层的的选择青岛某海边边别墅区，，别墅均为为地上两层层，地下一一层，各单单元基础均均采用梁板板式筏形基基础且互不不相连，筏筏板厚度为为300mm，外侧基础础边梁尺寸寸为200×1300，内部基础础梁尺寸为为300×500。主体结构施施工、室内内外地下管管线和基础础回填基本本完成时发发现，H户型和L户型的别墅墅沿建筑南南北方向产产生了较大大的不均匀匀沉降，建建筑物发生生了倾斜。。1.2青岛海滨某某别墅区工程概况1、天然地基基持力层的的选择根据工程勘勘察报告，，该工程场场区原地貌貌为滨海浅浅滩~虾池，后经经人工回填填改造形成成现有地貌貌。表层土体为为杂填土和和素填土，，平均厚度度约1.8~2.5m左右，回填填时间较短短；下部为为平均厚度度约3.0m的淤泥质土土、平均厚厚度为2.75m的粉质粘土土及较厚的的粗砂砾土土。为提高地基基承载力，，对表层地地基土体采采用了强夯夯加固处理理，地基承承载力特征征值为100kPa。地质条件1、天然地基基持力层的的选择强夯处理对对于较深土土层淤泥质质土不会产产生较好的的加固效果果，在建筑筑物荷载作作用下仍然然会产生较较大的沉降降变形。由由于建筑物物整体荷载载向北侧偏偏心且淤泥泥质土层厚厚度的不均均匀性，建建筑物就会会沿南北方方向产生较较大的不均均匀变形，，引起建筑筑物的南北北向倾斜。。宜采用强夯夯置换或复复合地基的的处理方式式，消除淤淤泥土层压压缩变形较较大的影响响。采用一侧微微型桩托换换、另一侧侧水平掏土土的方式进进行纠倾。。原因及处理理1、天然地基基持力层的的选择该建筑物为为地上33层、地下一一层的高层层住宅楼，，东西长33.20m，南北宽17.30m，建筑物顶顶层檐口高高度为99.90m。位于小区区西南角，，东侧北侧侧与地下车车库相连。。本工程结构构型式为剪剪力墙结构构，基础为为筏板基础础，持力层层为第⑥-1层强风化花花岗闪长岩岩上亚带，，地基承载载力特征值值fak=500kPa。基础超挖挖部分填筑筑C20毛石混凝土土。地基高高差变化较较大处，地地基可按1:2作错台。主体结构施施工后，施施工单位在在进行电梯梯安装时发发现建筑物物出现倾斜斜。1.3青岛某高层层住宅楼工程概况1、天然地基基持力层的的选择④层残积土土：该层局部揭揭露，层厚厚1.80m~2.30m，标准贯入入击数25击，地基承承载力特征征值fak=240kPa，变形模量量E0=12.0MPa。⑤层全风化化花岗闪长长岩：该层仅局部部揭露，层层厚3.10m，地基承载载力特征值值fak=300kPa，变形模量量E0=26MPa。⑥-Ⅰ层强风化花花岗闪长岩岩上亚带：：岩石的坚硬硬程度等级级为较软岩岩，岩体基基本质量等等级为V级。层厚0.80~4.0m，该层在建建筑物南侧侧的层厚明明显大于北北侧，在建建筑物西侧侧的层顶标标高明显低低于东侧，，在南侧的的层顶标高高也明显低低于北侧；；地基承载载力特征值值fak=500kPa，变形模量量E0=40MPa。⑥-Ⅲ层强风化花花岗闪长岩岩下亚带：：岩石的坚硬硬程度等级级为软岩，，岩体基本本质量等级级为V级。层厚1.50~14.40m，该层建筑筑物东侧的的层厚明显显大于西侧侧；地基承承载力特征征值fak=1200kPa，变形模量量E0=50MPa。⑦层中风化化花岗闪长长岩：岩石坚硬程程度等级为为较硬岩，，岩体完整整程度为较较完整，岩岩体基本质质量等级为为Ⅲ级，地基承承载力特征征值fak=2500kPa。地质条件1、天然地基基持力层的的选择1、天然地基基持力层的的选择承载力与变变形验算均均满足要求求。现场补充勘勘察表明，，该工程南南侧及西侧侧基础底面面或超挖后后的基础底底面均未达达到设计要要求的持力力层。其中中南侧基底底实际持力力层为第⑤⑤层全风化化花岗闪长长岩，西侧侧超挖后的的基底实际际持力层为为第④层残残积土。地基持力层层的不均匀匀是发生不不均匀沉降降的主要因因素。结构构上与地下下车库相连连加剧了倾倾斜的发生生。处理：倾斜一侧进进行基础托托换。类似情况在在枣庄也有有发生。原因及处理理验槽的重要要性！1、天然地基基持力层的的选择某小区共7栋高层住宅宅楼，地上上28~34层，地下2层，基础采采用天然地地基上的筏筏板基础，，基底压力力530-620kPa。根据勘察报报告，主要要地层为填填土、黄土土、粉质粘粘土、卵石石、闪长岩岩残积土、、全风化闪闪长岩，强强风化闪长长岩，中风风化闪长岩岩。2层地下室，，埋深7.2m，填土和黄黄土层全部部挖除、粉粉质粘土层层大部分挖挖除，基础础底面基本本位于卵石石层。1.4济南某高层层住宅小区区工程概况1、天然地基基持力层的的选择地质条件层号土层名称fak（kPa）Es1-2（MPa）Es3-6（MPa）厚度（m）④卵石4004011.7-41.3④-1粉质粘土2208.111.3④-2粘土25014.017.0⑤闪长岩残积土2204.38.68.4-10.0⑤-1强风化闪长岩45040⑥全风化闪长岩300302.3-6.8⑦强风化闪长岩500502.3-10.6⑧中风化闪长岩1500可否采用卵卵石层作持持力层？1、天然地基基持力层的的选择承载力经修修正后满足足要求，但但第5层压缩模量量较小，变变形较大。。建议采用用灌注桩基基础。根据经验判判定第5层闪长岩的的残积土压压缩模量偏偏低，做现现场的深层层载荷试验验和旁压试试验，结果果表明残积积土层的地地基承载力力432-529kPa，压缩模量量20-28MPa，远高于室室内试验结结果。最终采用天天然地基上上的浅基础础，以卵石石层作为持持力层。2013.9-2014.8，最大沉降降11.4-22.5mm，目前变形形稳定。该工程极大大地节约了了成本，节节省了工期期。相邻所有新新建小区均均改变了地地下室层数数，改为天天然地基上上的筏板基基础。设计方案工程经验的的重要性！！1、天然地基基持力层的的选择层号名称承载力特征值(KPa)压缩模量Es1-2②黄土状粉质粘土1505.9②-1碎石28016.0③黏土1806.6④卵石32025.0④-1胶结砾岩40045.0④-2粉质粘土2007.0⑤残积土26020.0⑥全风化闪长岩30025.0⑦-1强风化闪长岩42050.0⑦强风化闪长岩50050.0⑧中风化闪长岩1500相邻小区的的土层参数数2、复合地基基持力层的的选择2.1鲁西地区某某病房楼病房楼为地地下1层、地上16层，建筑高高度66.45m。采用框架架剪力墙结结构，筏板板基础，CFG桩复合地基基。筏板基基础厚1.1m，混凝土强强度等级为为C35，桩顶和基基础之间设设置褥垫层层，褥垫层层厚度250mm。设计CFG桩桩径0.5m，桩长10.5m，以第⑦层层粘土作为为桩端持力力层，设计计要求桩端端进入该层层大于1m，桩身混凝凝土强度等等级C20。CFG桩正方形布布置，桩间间距1.6m××1.6m。设计单桩桩承载力特特征值为600kN，处理后复复合地基承承载力特征征值为fspk=336kPa。工程概况况2、复合地地基持力力层的选选择2、复合地地基持力力层的选选择地质条件件层号岩性fak（kpa）ES1-2（MPa）1粉土1306.201-1粉砂15016.002粘土1204.703粉土1406.604粉质粘土1003.605粉土1608.006粉细砂18020.007粘土1504.808粉土1809.509粉质粘土1604.7010粉土1809.1010-1粉质粘土1605.6011细砂21024.0012粉质粘土1906.3013粉土2009.9014粉质粘土1906.802、复合地地基持力力层的选选择2、复合地地基持力力层的选选择工程问题题2014年6月施工到8层时，最最大沉降降量为26mm；2014年9月16层主体结结构完成成，最大大沉降量量达到99.98mm；2015年5月主体装装修阶段段，最大大沉降量量达到168.27mm；2015年9月设备安安装阶段段，最大大沉降量量超过200mm，且沉降降没有收收敛的趋趋势。建筑物整整体倾斜斜基本满满足规范范要求，，沉降变变形相对对均匀。。2、复合地地基持力力层的选选择原因及处处理1、承载力力复核：：单桩承载载力、复复合地基基承载力力均满足足要求。。2、地基变变形验算算：计算最大大沉降量量为155.2mm，满足规规范要求求。3、持力层层的选择择：桩端持力力层及下下卧层压压缩模量量较小，，沉降较较大；同同时，褥褥垫层及及CFG桩施工质质量也有有问题。。褥垫层层较薄或或者压实实不良，，增大了了桩土应应力比，，会引起起桩端承承载力破破坏；检检测中发发现桩长长存在问问题。4、处理方方案：在室内进进行补桩桩，锚杆杆静压桩桩桩端进进入第11层细砂层层。效果并不不理想！！2、复合地地基持力力层的选选择2.2某住宅小小区小区共14栋住宅楼楼，另有有一栋办办公楼，，均为4-6层的砖混混结构，，基础采采用毛石石砼条形形基础，，基础埋埋深约为为1.5m。地基深度度40m范围内主主要为冲冲湖相泥泥炭质粘粘土和淤淤泥。建建议采用用复合地地基进行行地基处处理。工程概况况2、复合地地基持力力层的选选择地质条件件层号土名含水量孔隙比压缩模量承载力层底平均深度1填土2粉质粘土30.00.825.71502-1粉土15.60.507.81602-2粉土23.10.616.71202.53粘土69.31.782.6803.64泥炭质粘土214.04.81.1307.55淤泥42.62.01.63516.05-1泥炭质粘土216.05.81.3306粘土73.82.01.860硬壳层2、复合地地基持力力层的选选择设计方案案采用毛石石砼条形形基础，，埋深1.5m，基础顶顶部设圈圈梁，用用粉喷桩桩地基处处理。要要求处理理后的地地基承载载力为150kPa，载荷试试验要求求承载力力150kPa，沉降量量小于20mm。粉喷桩桩长9m，桩径500mm，置换率率为25.6%。进行复合合地基静静载试验验（共12点）：承承压板尺尺寸0.88m*0.88m，面积0.7744m2，最大加加载340kPa，全部满满足设计计要求。。2、复合地地基持力力层的选选择工程问题题经过三个个月的施施工，发发现14座楼大多多数均出出现不同同程度的的沉降和和倾斜过过大的情情况，最最大沉降降量为995.3mm，最大倾倾斜为14.8‰，严重超超过国家家规范的的要求。。楼号最大沉降mm最大倾斜率‰1483.38.02566.71.63485.01.24533.05931.36995.38.97792.08.18798.19.79723.46.410503.36.811490.614.812843.013.913800.29.814695.39.62、复合地地基持力力层的选选择事故原因因1、未遵循按按变形控控制原则则，未进进行变形形验算。。2、选用条形形基础，，基底压压力过大大，软弱弱下卧层层承载力力不满足足要求。。3、对规范及及地基承承载力概概念理解解不够。。规范规规定：复复合地基基静载荷荷试验用用于测定定承压板板下应力力主要影响响范围内复合土土层的承承载力和和变形参参数。5、处理方方案：纠倾和加加固托换换。为何通过过了载荷荷试验？？4、影响深度度：Zn=B(2.5-0.4lnB)，附加应应力的影影响深度度与基础础宽度有有关，载载荷板的的宽度较较小，影影响深度度远远小小于基础础实际影影响深度度，本案案表层为为硬壳层层，承载载力相对对较高，，表现为为载荷试试验结果果较高。。3桩基础持持力层的的选择3.1济南小清清河某高高层住宅宅楼工程概况况该工程由由1栋30层（5#楼）和2栋32层（1#楼和3#楼）的住住宅楼、、地下车车库及附附属2层商业楼楼组成。。其中三三座高层层住宅楼楼采用框框架剪力力墙结构构，基础础采用桩桩筏基础础。桩基础采采用预应应力混凝凝土管桩桩，桩径径500mm，桩间距距1.8~2.0m，桩尖为为开口型型钢桩尖尖，桩端端以第12层角砾层层为持力力层，桩桩端全截截面进入入第12层角砾层层的深度度不小于于0.5m，桩长25~30m。管桩的的单桩竖竖向承载载力特征征值为2350kN。在自然然地坪处处进行静静载试验验时，试试桩桩长长加长5.0m，静载荷荷试验最最大压力力不小于于5200kN。3桩基础持持力层的的选择地质条件件层号岩土名称承载力特征值fak(kPa)压缩模量建议值Es(MPa)备注⑩粉质黏土1809.13⑾粉质黏土1808.89⑿角砾35025.0经验值⑿-1碎石40030.0经验值⒀全风化辉长岩26015.0经验值⒁强风化辉长岩50045.0经验值⒂中风化辉长岩1600可视为不可压缩层经验值⒂-1中风化辉长岩（破碎）800可视为不可压缩层经验值⑿角砾：：青灰色，，中密，，母岩成成份为灰灰岩，粒粒径0.3～1cm，亚圆形形～次棱棱角形，，黏性土土充填，，含量约约65%。⑿-1碎石：青灰色，，中密，，母岩成成份为灰灰岩，粒粒径2～6cm，亚圆形形～次棱棱角形，，黏性土土及角砾砾充填，，含量约约65%。3桩基础持持力层的的选择3桩基础持持力层的的选择正式大范范围施工工前：试桩12棵，基本本满足要要求。其中9棵正式的的试桩中中有7棵终压值值未达到到5200kN，部分桩桩在复压压后满足足设计要要求。正式大范范围施工工后：检测10棵桩，每每座楼各各5棵，有5棵不满足足设计要要求，其其中1#楼2棵，3#楼3棵。单桩桩承载力力极限值值在2800~4000kN之间。桩基检测测情况3桩基础持持力层的的选择静载不合合格的工工程桩复复孔情况况楼号桩号复孔情况复孔结论1#117#桩端距角砾层底1.4-1.5m角砾层厚度比原地勘报告薄3.0-4.0m1#202#桩端距角砾层底3.9m，桩端附近有0.5m疑似粘土夹层角砾层厚度比原地勘报告薄0.3-2.4m3#18#桩端距角砾层底0.8m角砾层厚度比原地勘报告薄2.2-2.4m3#114#桩端距角砾层底0.1m角砾层厚度比原地勘报告薄1.5-1.7m3#189#桩端进入全风化层0.2m与原地勘报告不符3#306#桩端距角砾层底2.2m与原地勘报告相符，静载合格规范要求求？3桩基础持持力层的的选择桩端持力力层承载载力不足足（桩端端持力层层厚度不不足；进进入全风风化层；；桩端角角砾层粉粉质粘土土含量较较高）挤土效应应引起的的桩体上上浮等其他因素素：如地地质条件件复杂、、基坑降降水、压压桩机引引起地表表土体下下沉等。。原因分析析3桩基础持持力层的的选择桩底注浆浆（或复复压+桩底注浆浆）方案案优点：经经济缺点：施施工存在在困难，，承载力力存在变变数，影影响工期期局部补桩桩方案优点：受受力明确确，承载载力可控控缺点：群群桩效应应对桩基基承载力力和沉降降变形有有影响，，造价高高预应力管管桩：问题：挤挤土效应应明显，，承载力力有不确确定性钻孔灌注注桩：问题：群群桩效应应及不同同桩型的的变形协协调补长桩及及后注浆浆处理方法法3桩基础持持力层的的选择3.2某大型高高层综合合体工程概况况该工程为为一栋多多功能综综合楼，，地上部部分分为为4部分：①①28层筒体塔塔楼，②②26层塔楼，，③18层楼，④④纯地下下部分。。采用桩桩筏基础础。筏板板长78.6m，宽35.9m，梁板式式，板厚厚0.6~1.0m，梁高2.18~2.30m，埋深11.0m，采用沉沉管灌注