软土地基加固处理方案的选择及设计计算样本

软土地基加固解决方案选取及设计计算摘要简介软土地基加固解决办法，通过工程实例阐明软土地基处案选取设计计算办法。核心词软土地基加固解决方案选取设计计算近年来，基本建设规模不断扩大，软土地基加固解决问题越来越多，合理选取解决方案是使建筑物安全和减少工程造价重要途径之一。软土地基解决基本办法各种各样，重要原理是置换、夯实、挤密、排水、胶结等。下面简介重要几种办法合用状况、如何选取及设计计算。一、软土地基解决办法１、强夯法强夯法又分为强夯挤密法和强夯置换法。重要长处是设备简朴、效果明显、经济和施工快。缺陷是振动、噪声大。强夯挤密法惯用来加固碎石土、砂土、低饱和度粘性土、素填土、杂填土、湿陷性黄土等各类地基。强夯置换法重要用于厚度不大于６m软粘土层，边夯边填碎石等粗粒料形成深度３～6m、直径2m左右碎石桩体与周边土体形成复合地基。当前这种解决办法应用较少。强夯法至今还没有一套成熟理论和设计计算办法，还要在实践中总结提高。当前强夯法由于振动、躁声大，重要应用在新建港口回填土软土地基加固、公路和铁路软土地基加固，都市建设中很少应用。２、排水固结法排水固结法又称预压法，合用于泥质土、淤泥、冲填土等饱和粘性土地基，这种办法需时间长，加固效果不明显，当前工业与民用建筑中很少采用，重要应用于大面积货栈堆场对地基承载力规定较低饱和粘性土地基解决。３、碎石桩法碎石桩法分为振冲法和干振法。振冲法是运用振动和水冲加固地基办法；干振法是运用干法振动成孔器在软弱地基中设立碎石桩。振冲法重要用于砂土、不排水抗剪强度不不大于20Kpa粘性土、粉土和人工填土等地基。重要缺陷是施工过程中排放泥浆污染现场。干振法合用于松散非饱和粘土、松散液化砂土、杂填土和素填土等。重要缺陷是施工中噪声污染大，选取碎石桩法时候要依照现场土层状况和现场环境综合考虑。4、石灰桩法、土桩、灰土桩法石灰桩基本加固作用有打桩挤密、桩周土脱水挤密和桩身置换作用。重要用于水位如下软土地基解决。土桩、灰土桩在国内西北和华北地区得到广泛应用。合用于地下水位以上湿陷性黄土、杂填土等地基。5、深层搅拌法深层搅拌法是通过特制机械沿深度将固化剂与地基土强制搅拌就地成桩加固地基办法。当固化剂为粉体（水泥或石灰）又称粉喷桩法。深层搅拌法合用于解决淤泥、淤泥质土和含水量较高地基。深层搅拌法具备施工中无振动、无噪声、无地面隆起、不排污、对相邻建筑物不会产生有害影响等长处。深层搅拌桩地基可按复合地基考虑。6、高压喷射注浆法高压喷射注浆法是将带有特殊喷嘴注浆管置于土层预定深度，以高压喷射流使固化浆液与土体混合、凝固硬化加固地基土体办法。它合用于淤泥、淤泥质土、粘性土粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。注浆形式分为旋喷、定喷和摆喷，施工办法分为单管法、二重管法和三重管法。7、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法水泥粉煤灰碎石桩法是在碎石桩基本上加进某些石屑粉煤灰和少量水泥，加水拌和，用振动沉管打桩机或长螺旋钻管内泵压成桩机具制成一种具备一定粘结强度桩。桩和桩间土形成复合地基。合用于粘性土、粉土、砂土和已自重固结素填土等。此外地基解决尚有灌浆法和化学解决，桩锤冲扩桩法等。软土地基加固办法种类诸多，并且还在不断发展。软土地基解决设计和施工应符合技术先进、保证质量、安全合用和经济合理规定，要因地制宜，综合考虑。二、软土地基解决（复合地基）设计计算软土地基解决后，某些土体被增强或置换形成增强体，由增强和周边地基土共同承担荷载地基就是复合地基。复合地基承载力原则值计算公式如下：fsp,k=mRk/Ap+αβ（1-m）fkfsp,k—复合地基承载力原则值（kPa）fk—天然地基承载力原则值（kPa）m—面积置换率Ap—单桩截面面积（m2）Rk—单桩承载力原则值（kN）α—桩间土强度提高系数β—桩间土强度发挥系数，宜按地区经验取值，无经验时可取β=0.75～0.95，天然地基承载力高时取大值；三、工程实例（一）北京芍药居某住宅楼地基解决设计1、工程概况该住宅楼为一栋26层高77m，基底埋深-7.340m高层建筑。据工程地质勘察报告，直接持力层为第四系粉质粘土，承载力为fk=160kPa。虽然承载力较高，但建筑物荷载太大，规定解决后地基承载力原则值不不大于430kPa，该场地地基相对属于软土地基，需要进行解决。其地层从上到下重要为粘质粉土、粉质粘土、粘土、细中砂、粉质粘土、圆砾和砂土交互层。2、地基解决方案选取依照本工程特点和地质条件，为了满足建筑物地基承载力和沉降需要，该工程可供采用地基解决方案有大直径钻孔灌注桩和CFG桩复合地基方案两种。其中前者技术可靠，在保证设计和施工质量前提下，基本沉降易于控制，但工程造价高、工期长，还存在一定钻孔泥浆污染等缺陷；而CFG桩复合地基方案充分发挥桩间土承载能力，使工程造价低、工期短、质量可靠，施工振动小、噪音低、无泥浆污染。当前该办法已被大量应用于高层和多层建筑地基解决工程中。3、CFG桩复合地基解决设计（1）取圆砾⑦层为桩端持力层，依照基本埋深取有效桩长为19.50m，采用长螺旋管内泵压砼成桩工艺，桩径φ400mm。（2）计算单桩承载力RkRk=（Up∑qsihi+Apqp）/kUp—桩周长qsi—第i层土桩侧阻力原则值（kPa）hi—第i层土厚度（m）qp—桩端阻力原则值（kPa）Ap—桩面积（m2）K—安全系数取2经计算Rk=900kN（3）依照实际基本尺寸，按1.68×1.65m布桩，则面积置换率为m=0.1256/1.68×1.65=0.045（4）依照公式计算复合地基承载力原则值取Rk=900KnAp=0.1256m2α=1β=0.8fk=160kPam=0.045则fsp,k=0.045×EQ\F(900,0.1256)+1×0.8（1－0.045×160=444kPa满足建筑物承载力规定。（5）桩体混凝土强度桩顶应力σp=Rk/Ap=900/0.1256=7.17mPa桩身强度R28≥3σp=3×7.17=21.51mPa取桩身混凝土强度级别为C25，坍落度16～20cm。（6）褥垫层复合地基通过桩顶设立褥垫层，充分调动地基土参加工作，达到提高地基承载力和减少基本沉降目。褥垫层采用5～20mm级配碎石，厚度200mm，振动密实。4、地基加固效果检测由于做复合地基载荷实验要加载到2400kN，施工困难，因此该工程做了单桩和桩间土载荷实验，实验成果见下表。实验桩号实验类型终结荷载（kN）总沉降量（mm）承载力原则值相应沉降量（mm）112#单桩14205.49860kN3.01387#单桩14209.11860kN4.98237#单桩14206.26860kN3.63112#旁桩间土20018.48174kPa7.00387#旁桩间土20017.7177kPa7.00通过以上实验，表白该工程达到设计规定，复合地基承载力不不大于430kPa，满足建筑物荷载规定。（二）、唐山某钢厂拟建高炉工程联合地基解决方案设计1、工程概况唐山某钢厂拟建380m2高炉工程，建筑高度55m，钢型构造，基本形式为大块式钢筋混凝土基本，基本埋深3.50m，单位荷重为280kPa；出铁场风口平台，单层厂房建筑高度为17m，排架式构造，钢筋混凝土独立基本，基本埋深3.00m，单位荷重为200kPa。依照勘察资料，拟建场地地貌单元为第四纪陆相冲积平原地貌，场地地形平坦，地面标高介于5.02～5.88m之间，其地层上部为第四系全新统冲洪积层和泻湖相粘土～粉土细砂地层，下部为上更新统粉土、细砂等地层。本场地在1976年唐山7.8级大地震时，其附近发生过地震液化现象，经鉴别第⑤层粉土存在液化现象，液化指数为13.92，综合评价本场地为中档液化。2、地基解决方案选取与CFG桩加固方案依照场地工程地质条件，咱们依照本地地基解决经验，结合本工程特点，选取各种方案在可行性和经济技术上进行分析对比，为甲方提供经济可行地基解决方案。（1）钻孔灌注桩法：此方案安全可靠，承载力高，能满足设计规定，但桩长，排污量大，场地不具备排污条件，综合施工费用较高，甲方不能接受，不采用此工法。（2）振动挤密碎石桩法加固方案：此办法在1994～1995年2#高炉、炼钢车间等工程建筑中，得到广泛应用，工勘短、施工速度快、无排污等问题，复合地基承载力为180kPa左右，适合甲方建设工期，但本次地基承载力规定较高，此工法不能满足设计规定。（3）CFG桩加固方案：依照附近（滦南、丰南等地）地基解决经验，CFG复合地基承载力值在250～450kPa之间，但要满足设计规定，在桩长、桩数上都导致工程造价相对较高，甲方难以接受。（4）碎石桩和CFG桩联合解决方案：依照我单位1994年以来在该场地施工经验，结合地层特点，提出采用振动挤密碎石桩先行对地基进行加固解决，之后在挤密桩之间加入CFG桩联合地基解决办法，此工法中碎石桩即能起到排水固结、加固软土提高地基承载力作用，又能消除第⑤层粉土液化问题，同步又能增长CFG桩桩周土密实强度，提高抗剪强度，而CFG桩桩体具备较高桩身模量和强度，可以承受较大份额上部荷载，因而在经碎石桩解决后复合地基中，加入某些CFG桩，两种桩型各自发挥其长处，从而达到满足设计地基承载力规定，通过方案和造价对比，甲方对此工法非常满意，决定采用此工法。3、地基加固设计（1）碎石桩复合地基设计：依照1994年以来本场地振动挤密碎石桩成功经验，碎石桩设计桩体直径≥480mm，桩长7.50m，其目重要是消除第⑤层粉土液化问题，同步提高地基承载力，其设计按下列公式进行复合地其承载力值计算：fsp,k=mfp,k+（1-m）fs,k式中：fsp,k—复合地基承载力原则值/kPam—面积置换率（高炉某些设计桩间距为正方形1.20×1.20m，m=0.136；出铁场某些设计桩间距为正方形1.50×1.50，m=0.087）fs,k—桩间土承载力原则值（也可用加固后提高值）/kPafp,k—单桩单位截面承载力原则值/kPa经计算：高炉某些碎石桩复合地基承载力值为140kPa；出铁场某些复合地基承载力为130kPa。（2）CFG桩复合地基设计：由于CFG桩设计时地基土是已通过振动挤密碎石桩解决复合地基地土层，因而在设计是应充分考虑地基土承载力提高和强度问题。由碎石桩复合地基载荷实验和原则贯入实验及桩体重型动力触探可知，加固后复合地基土承载力值在130～150kPa，平均承载力值为144kPa。依照场地土层状况，设计CFG桩桩径为400mm，桩长分别为高炉某些13.70m，有效长度10m，出铁场某些桩长9.70m，有效桩长7.0m，桩端统一进入第⑤层细砂层不不大于1.00m，其复合地基承载力按下式计算：fsp,k（联合）=mRk/Ap+（1-m）fkfsp,k（联合）—联合复合地基承载力原则值（kPa）m—面积置换率（高炉某些面积置换率为0.087；出铁场某些面积置换率为0.056）Rk—自由单桩承载力原则值（kN）Ap—单桩截面面积（m2）α—桩间土强度提高系数β—桩间土强度发挥度取0.75fk—天然地基承载力原则值（取经碎石桩加固后复合地基承载力原则值）/kPa其中：Rk=（Up∑qsihi+Apqp）/k式中Up—桩周长qsi—第i层土桩侧阻力原则值（kPa）hI—第i层土厚度（m）qp—桩端阻力原则值（kPa）Ap—桩面积（m2）k—安全系数取1.5～1.75经计算，高炉某些fsp,k=340kPa＞280kPa，满足规定，出铁场某些＞fsp,k=225kPa＞200kPa，满足设计规定。（3）桩体材料：碎石桩体材料选取20~40mm硬质级配碎石，最大粒径不不不大于50mm；CFG桩桩体强度不不大于C20，砼坍落度18~22cm。（4）褥垫层设计：为了调节基底如下应力分布状况，更大限度地发挥桩间土承载力作用，联合复合地基褥垫层采用级配碎石，最大粒径不不不大于30mm，厚度为300mm，宽度不不大于褥垫层厚度。4、施工设计与地基加固效果检测（1）为达到设计目，联合地基解决施工顺序为先打挤密碎石桩，施工机械采用DZ-60型振动挤密桩机，桩达到设计深度后，加料、振管、留振、返插，提管高度不不不大于1.20m，留振10～15s，返插0.50m，保证桩体均匀垂直、持续性好，避免桩体局部扩径过大，影响CFG桩施工质量。同步在施工中采用重型动力触探进行桩体实验，跟踪测试桩体密实限度和均匀性，以调节施工工艺。这是为后期保证CFG桩施工质量核心，一定要认真负责。碎石桩施工完毕后，再进行CFG桩施工，CFG桩采用SZKL600长螺旋钻机。由于碎石桩完毕后，桩间土所留截面积很小，因而CFG桩机在成孔时一定要对准桩位，调平、调直桩机，保证桩体不偏斜，垂直度偏差≤1%，提钻速度控制在2.6m·min-1，泵压4MPa，同步视地层状况恰当调节提高速度，减少泵压，砼灌注至设计桩顶标高线上0.50m。（2）地基加固效果检测1、振动挤密碎石桩复合地基检测：碎石桩施工完毕后，分别采用重型动力触探和原则贯入实验、载荷实验办法进行碎石桩复合地基测试，综合评价复合地基承