米易縣商會大廈地基處理工程設(shè)計正文

1、目錄1 工程概況 11.1 建筑工程概況 11.2 場地條件 11.2.1 場地環(huán)境 11.2.2 場地地質(zhì)構(gòu)造及地震烈度 11.3 水文與氣象 11.4 工程地質(zhì)條件 22 方案選擇與論證及相關(guān)技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀 32.1 設(shè)計要求 32.2 方案的選擇 32.3 方案的論證 32.3.1 CFG 樁方案的論證 42.3.2 碎石樁方案的論證 42.3.3 水泥土攪拌樁方案的論證 42.4 地基處理國內(nèi)外現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 52.4.1 CFG 樁國內(nèi)外現(xiàn)狀 52.4.2 碎石樁國內(nèi)外現(xiàn)狀 62.4.3 水泥土攪拌樁國內(nèi)外現(xiàn)狀 63 方案的設(shè)計計算及最佳方案選擇 73.1 CFG 樁的設(shè)計計算與工程

2、預(yù)算 73.1.1 CFG 樁的設(shè)計計算 73.1.2 CFG 樁的工程預(yù)算 153.2 碎石樁設(shè)計計算與工程預(yù)算 163.2.1 碎石樁的設(shè)計計算 163.2.2 碎石樁的工程預(yù)算 223.3 水泥土攪拌樁的設(shè)計計算與工程預(yù)算 233.3.1 水泥土攪拌樁的設(shè)計計算 233.3.2 水泥土攪拌樁的工程預(yù)算 303.4 地基處理最佳方案選擇 324 方案的優(yōu)化設(shè)計計算 324.1 CFG 樁優(yōu)化設(shè)計 324.1.1 參數(shù)的設(shè)計 324.1.2 樁身混凝土強度確定 354.1.3 褥墊層厚度 354.1.4 沉降計算 354.1.5 軟弱下臥層驗算 374.1.6 方案優(yōu)化前后工程量對比 394

3、.2 程序設(shè)計 405 施工方案 415.1 CFG 樁施工方案 415.1.1 施工機械 415.1.2 施工流程及施工順序 415.1.3 褥墊層鋪設(shè) 445.1.4 施工要點及質(zhì)量控制標準 445.1.5 施工中應(yīng)注意的問題 465.2 資源需求量 475.2.1 主要施工機械、設(shè)備 475.2.2 材料計劃 485.2.3 勞務(wù)計劃及工程進度計劃 485.3 施工組織管理 495.3.1 施工人員組織管理 495.3.2 安全及文明施工保證措施 496 施工質(zhì)量監(jiān)測 506.1 CFG 樁檢測目的 506.2 檢測數(shù)量 516.3 檢測方法 516.3.1 超聲波法檢測樁的完整性 51

4、6.3.2 靜荷載試驗法測樁承載力 546.4 CFG 樁施工質(zhì)量監(jiān)測結(jié)論 567 主要工作及創(chuàng)新點 567.1 主要工作 567.2 創(chuàng)新點 57參考文獻謝辭附錄摘要 擬建工程為米易縣商會大廈，地處米易縣城北新區(qū)，與攀西大酒店隔路相 對，有安寧路直通場地，交通方便，地勢較為平坦。擬建大廈為 21 層框剪結(jié) 構(gòu)，1層地下室，占地面積 2244卅。要求地基處理后，復(fù)合地基承載力達到 350kpa,沉降小于50mm。根據(jù)場地地質(zhì)和水文條件做出了三種地基處理方案，分別是 : 碎石樁法，水 泥土攪拌樁法， CFG 樁法，經(jīng)設(shè)計計算，三種施工方案都滿足上部荷載的要 求。均可進行加固處理該場地地基。經(jīng)過初

5、步對比 ,從設(shè)計方案的各項經(jīng)濟技術(shù)要求和周邊情況綜合考慮，決定 采用 CFG 樁法加固處理改良地基。經(jīng)過一系列的設(shè)計計算，采用 CFG 樁直徑 為400伽，有效樁長 8.0m，樁間距 2.0m，共施工 600根樁，總造價為 317088.38元，沉降小于50mm,計劃工期為42天。同時本文還介紹了 CFG樁 的參數(shù)設(shè)計、施工設(shè)備、施工工藝和質(zhì)量檢測標準。CFG 樁具有承載力高、沉降量小和工程費用低等優(yōu)點，得以廣泛采用，并 取得良好的經(jīng)濟和社會效益。關(guān)鍵詞地基處理 CFG 樁 水泥土攪拌樁 碎石樁AbstractThe proposed works is Miyi county chamber

6、of commerce building and it is located at the north of town newly developed area, with the Panxi hotel different relative, There has the Anning road which can through the site. the transport is convenient and the topography is smoother. The proposed chamber of commerce building is a frame-shear wall

7、 structure of the 21-storeys,with a layer basement,and the size is 2244 m2. after the soil treatment, the bearing capacity need reach 350 kPa, and the settlement should be less than 50mm.According to the geological and hydrological conditions, it made three soil treatment plans : gravel piles, cemen

8、t mixing pile, CFG pile. Through designed, the three construction options can meet the requirements of the upper load,so it can be reinforced to deal with the foundation of the site.After a preliminary comparison, from the designed program of economic and the technical requirements of the surroundin

9、g circumstances which is considered, It decided to adopt the CFG pile to reinforce the foundation . After a series of design and calculation, it uses the CFG pile,with 400 mm of the diameter, 8.0 meters of the effective pile length, 2.0 meters of the the pile spacing, and a total of 691 construction

10、 piles.the works that will be planed for the 42 days costs about 317,088.38 yuan, and the settlement is less than 50mm. Simultaneously this article also introduced the parameters design of CFG pile, the construction equipment, the construction technology and the quality standard of testing.The CFG p

11、ile with a high bearing capacity , a small settlement and a low cost of the project can be widely used and achieved a good economic and social benefits.Keywords:soil treatment; cement Fly-ash gravel pile; cement mixing pile;gravel pile、八前言在米易縣，進行了一個月的畢業(yè)設(shè)計調(diào)研，收集了工程的相關(guān)資料，為畢業(yè)設(shè)計提供 了必備的參數(shù)，本次設(shè)計的主要內(nèi)容為本工程中商會

12、大廈的地基處理。地基處理的目的是指提高軟弱地基的承載力，保證地基的穩(wěn)定性；降低軟弱地基的壓 縮性，減少基礎(chǔ)的沉降和不均勻沉降；防止地震時地基土的振動液化；消除區(qū)域性土的濕 陷性，膨脹土的脹縮性等。設(shè)計的主要內(nèi)容共五個部分：第一部分為工程概況，包括建筑工程概況、工程地質(zhì)條 件和設(shè)計要求；第二部分為方案的初步選擇與論證，主要包括地基處理方案初選、設(shè)計， 并對地基處理最終選擇方案進行優(yōu)化設(shè)計，及程序設(shè)計；第三部分為施工方案，包括施工 設(shè)備及施工工藝等；第四部分為施工質(zhì)量監(jiān)測，包括地基處理施工質(zhì)量監(jiān)測目的、數(shù)量和 方法；第五部分為主要工作及創(chuàng)新點。本設(shè)計在吳麗萍副教授指導(dǎo)下完成，對吳老師的精心指導(dǎo)表示

13、衷心的感謝。由于本人 水平有限，設(shè)計中有不妥和錯誤之處在所難免，敬請批評指正。2009 年 6 月1工程概況1.1建筑工程概況擬建米易縣商會大廈，位于米易縣城北新區(qū)，與攀西大酒店隔路相對，有安寧路直通場地，交通方便。該大廈主要由主樓和裙房組成，主樓、裙房大體呈“L型布置，建筑整體與城市干道走向趨于一致，分別向東北、西南兩個方向延伸。建筑總高度80.1m，建筑室內(nèi)外高差 600 mm，建筑耐水等級一類，主樓結(jié)構(gòu)類型為框剪結(jié)構(gòu)，裙房結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)。該建筑面積為8074m 2，場地面積為 2244 m 2。辦公樓為地上20層，地下一層，采用筏板基礎(chǔ)，設(shè)計場平標高1084.60m，地下室設(shè)計地面高

14、程為1080.10m。主樓基礎(chǔ)荷載最大值估算35000KN，裾樓基礎(chǔ)荷載最大值估算1000KN。場地勘探點平面圖見附圖一。1.2場地條件1.2.1 場地環(huán)境擬建場地位于米易縣城北新區(qū)，場地地貌屬安寧河河谷堆積地貌，場地處在安寧河一級階地上，階地平坦寬闊。1.2.2場地地質(zhì)構(gòu)造及地震烈度擬建場地區(qū)域上處于川滇南北向構(gòu)造帶中南段，構(gòu)造上主要受南北向構(gòu)造控制，另有 北北西向構(gòu)造，北東向次生構(gòu)造復(fù)合。根據(jù)中華人民共和國區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告（掛榜幅 1 : 50000）及相關(guān)資料，區(qū)域內(nèi)分布為晉寧、澄江、加里東”一海西、印支一喜馬拉雅等構(gòu)造層。區(qū)域斷裂帶主要分布有安寧河斷裂帶、磨盤山斷裂帶、昔格達斷裂帶和普

15、威-橫山斷裂帶。場地位于安寧河斷裂帶西側(cè)，安寧河斷裂帶是川滇南北向構(gòu)造帶的主體，是一條繼承 性活動特征的多期活動性斷裂，在西昌、德昌及其以南地帶屬于弱活動帶。場地處于德昌 會東基本穩(wěn)定區(qū)，斷裂對擬建場地的穩(wěn)定無較大影響。場地內(nèi)細砂土在飽和和狀態(tài)下屬液化土，液化等級為輕微。場區(qū)抗震設(shè)防烈度為四度，設(shè)計基本地震加速度值為0.10g，第二組。1.3水文與氣象擬建場地區(qū)域?qū)儆诟咴蛠啛釒夂?，其特點是年溫差小，日溫差大，四季不明顯，但由于受海拔高程和地形的影響，垂直差異明顯，小氣候復(fù)雜多變。年平均氣溫20oC,最高氣溫410C，最低氣溫-1.8cC。每年610月為雨季，降雨量占全年 80%以上，年降雨

16、量7601200mm，平均約 900mm ;年平均蒸發(fā)量在河谷地帶24002900mm，山嶺地帶14001800mm ;每年11月翌年3月為風(fēng)季，一般風(fēng)速為 13.0m/s，風(fēng)向多為東南。場地主要地表水體為安寧河，安寧河為區(qū)內(nèi)最大的地表水體。場地地下水位為 1.2m，根據(jù)調(diào)查場地水對砼及砼中的鋼筋無腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐 蝕性。1.4工程地質(zhì)條件據(jù)地表調(diào)查和鉆探揭露，場區(qū)出露地層為：第四系全新統(tǒng)素填土（Q4ml）、第四系全新統(tǒng)粉質(zhì)粘土（Q4dl）、第四系全新統(tǒng)含碎（塊）石粉質(zhì)粘土（ Q4dl）、第四系全新統(tǒng)含炭質(zhì)粘土（Q4 al+pl）、第四系全新統(tǒng)沖洪積卵石土（ Q4al+pl）、第四系全新

17、統(tǒng)細砂土（Q4al+pl）、昔格達組粉砂巖夾泥巖（Q1x）。地基土工程地質(zhì)分層及特征見表1-1，其巖土的物理力學(xué)性質(zhì)見表1-2。該場地地層情況詳見工程地質(zhì)剖面圖（附圖二，附圖三）及鉆孔柱狀圖（附圖四）。地基土工程地質(zhì)分層及特征表1-1工程地質(zhì)分層及編號地層厚度（m）顏色濕度狀態(tài)密實度地質(zhì)特征描述素填土1.204.50淺灰色濕飽和粉質(zhì)粘土及少量砂巖碎塊、礫石組成1粉質(zhì)粘土1.403.60黃褐色灰白色濕飽和軟塑可塑松散稍密由粘粒組成，局部孔砂含量較高，2碎塊石粉 質(zhì)粘土1.204.40黃褐色灰白色稍濕可塑硬塑砂巖、玄武巖組成，含量約20%45% ,粒徑約1020mm1炭質(zhì)粘土1.304.20灰褐色

18、灰黑色濕飽和軟塑可塑主要由粘粒組成2卵石土4.807.70灰黑色紫紅色灰白色濕飽和中密密實堅固，亞圓圓形，粒徑5018mm，砂土的組分以中粗砂為主3細砂土0.502.70紫紅色灰黑色灰白色濕飽和稍密粘粒含量V 3%，砂 土，呈條狀及尖滅體 分布。1強風(fēng)化昔 格達組粉砂巖 夾泥巖2.205.20灰黑色粉砂巖大部分已軟化，泥巖呈薄中厚層狀構(gòu)造2昔格達組粉砂巖夾泥巖10.417.8灰黑色薄中厚層狀構(gòu)造，半 成巖，裂面光滑，遇水 易軟化巖土物理力學(xué)指標建議值表表1-2、指標巖土名稱天然容重Y (KN/n3)壓縮模量Es(MPa)內(nèi)聚力C(KPa)內(nèi)摩擦 角(承載力特征值fak(KPa)樁的極限 端阻力

19、標 準值qpk(KPa)樁的極限 側(cè)阻力標 準值qsik(KPa)基底對 砼摩擦 系數(shù)g素填土17.5341590/1粉質(zhì)粘土187.52218150/250.252碎塊石粉 質(zhì)粘土1992620180/450.351炭質(zhì)粘土18.54188100/220.202卵石土222503540040001500.553細砂土17.57026130/1強風(fēng)化昔格達組粉砂巖夾泥巖18.6102522220/2昔格達組粉砂巖夾泥巖19.21228252802600800.402方案選擇與論證及相關(guān)技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀2.1 設(shè)計要求本工程設(shè)計要求如下：(1 )建筑物復(fù)合地基承載力 350kpa ；(2)建筑物基

20、底最大沉降量 50mm。2.2方案的選擇地基基礎(chǔ)工程設(shè)計根據(jù)建筑物的用途與安全等級、建筑布置與上部結(jié)構(gòu)類型，充分考慮場地和地基地質(zhì)條件，結(jié)合施工技術(shù)條件以及工期、造價等要求，合理地選擇工程方案，堅持因地制宜、就地取材的原則，精心設(shè)計，以保證建筑物的安全正常使用。根據(jù)工程地質(zhì)情況及工程要求，要求沉降小于50mm，地基處理后復(fù)合地基承載力要求達到350 kpa。擬建工程為地上 20層，地下1層，建筑面積為 2044m 2，采用的是筏板 基礎(chǔ)，建筑物上部荷載為35000kpa，場地地下水位為1.2m。為了達到場地地基承載力和沉降要求，對建筑物地基部分擬采用CFG樁、碎石樁和水泥土攪拌樁三種地基處理方

21、案。2.3 方案的論證2.3.1 CFG樁方案的論證水泥粉煤灰碎石樁（CFG ）加固軟弱地基，通過樁與樁間土在一起承擔上部荷載。CFG樁具有一定的粘結(jié)強度的混合料，在荷載作用，CFG樁的壓縮性明顯比周圍軟土小，因此復(fù)合地基中 CFG樁起到樁體作用，可提高承載力，減小變形。CFG樁施工中采用振動沉管灌注成樁，也可用螺旋鉆孔成樁，有時用振動沉管機和螺旋鉆機聯(lián)合使用成樁。采用振動沉管灌注成樁，施工中不復(fù)打，與振拔樁相比，不會由于復(fù)打時樁身摻加進泥土，縮短單樁成樁時間，提高施工進度。CFG樁不留振，勻速拔管，不易造成斷樁。在軟土地區(qū)施工時，由于采用靜壓振拔技術(shù)，減小了對土和已打樁的不利影響，施工質(zhì)量容

22、易得到保證，在市區(qū)對噪音污染嚴格限制的地方可用螺旋鉆孔成樁。CFG樁適用于素填土、粘土、粉土、砂土等。本工程地層有素填土、粉質(zhì)粘土、碎石塊粉質(zhì)粘土、碳質(zhì)粘土、細砂土等，CFG樁適用于本工程。因此，CFG樁地基處理方案是可行的。232 碎石樁方案的論證碎石樁是將碎石擠入已成的孔中，形成大直徑的碎石所構(gòu)成的密實樁體，能夠提高地基承載力，減小變形和增強抗液化性，還能夠提高土體的抗液化性，還能夠提高土體的抗 剪強度。一般經(jīng)振沖加固后，地基承載力可提高一倍以上。振沖碎石樁法應(yīng)用在飽和松散粉細砂、中、礫砂、粉土、粘性土、黃土和雜填土及人工填土都取得了令人滿意的效果。振沖碎石樁能夠使本工的沉降控制在50mm

23、以內(nèi)，復(fù)合地基承載力達到 350kpa,碎石樁適用于本工程的。綜上所述，碎石樁地基處理方案是可行的。2.3.3水泥土攪拌樁方案的論證水泥土攪拌樁是將水泥等材料作為固化劑，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基強度和增大變形模量。水泥土攪拌法分噴漿深層攪拌法和噴粉深層攪拌法兩種，前者通過攪拌葉片將由噴嘴噴出的水泥漿液和地基土體就地強制攪拌和均勻形成水泥土；后者通過攪拌葉片將由噴嘴噴出的水泥粉體和地基土體就地強制和均勻形成水泥土。水泥土攪拌樁的特性： 水泥土攪拌法由于將固化劑和原地及軟土就地攪拌混合，因而最大限度地利用了原土； 攪拌時不會使地基側(cè)出擠出，所以對周圍原有

24、建筑物的影響較小; 按照不同地基土的性質(zhì)及工程設(shè)計要求，合理選擇固化劑及其配方，設(shè)計比較靈活； 施工時無振動、無噪音、無污染，可在市區(qū)內(nèi)和密集建筑群中進行施工； 土體加固后重度基本不變，對軟弱下臥層不致產(chǎn)生附加沉降； 與鋼筋混凝土樁基相比，節(jié)省了大量的鋼材，并降低了造價； 根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的需要，可靈活地采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加固型式。此方法有對其他建筑擾動小而且不致產(chǎn)生附加沉降，對于對沉降及承載力要求較高的 本工程可以滿足設(shè)計要求。因此，水泥土攪拌樁地基處理方案是可行的。2.4地基處理國內(nèi)外現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢近50年來，國內(nèi)外在地基處理技術(shù)方面發(fā)展十分迅速。我國隨著大批國外先進技術(shù)的引進，老

25、方法得到改進，新方法不斷涌現(xiàn)，并結(jié)合我國自身特點，初步形成了具有中國特 色的地基處理技術(shù)及其支護體系，許多領(lǐng)域達到了國際領(lǐng)先水平。同時國外現(xiàn)代工業(yè)的發(fā) 展，也對地基工程提供了強大的生產(chǎn)手段。隨著地基處理技術(shù)的實踐和發(fā)展，人們在改造土的工程性質(zhì)的同時，不斷豐富了對土的特性研究和認識，從而又進一步推動了地基處理技術(shù)和新方法的更新，因而地基處理成 為土力學(xué)基礎(chǔ)工程領(lǐng)域中的一個較有生命力的分支，地基處理技術(shù)在國內(nèi)外也都處于方興 未艾和十分重要的地位。241 CFG樁國內(nèi)外現(xiàn)狀水泥粉煤灰碎石樁簡稱 CFG樁，它是在碎石樁基礎(chǔ)上加進一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和，用振動沉管打樁機或長螺旋鉆管內(nèi)泵壓成

26、樁機具制成的一種具有一定粘結(jié)強度的樁，樁和樁間通過褥墊層形成復(fù)合地基。CFG樁復(fù)合地基試驗研究是建設(shè)部 七五”計劃課題。于 1988年立題進行試驗研究， 并應(yīng)用于工程實踐。 CFG樁復(fù)合地基試驗研究成果于 1992年由建設(shè)部組織鑒定，專家們 一致認為：該成果具有國際領(lǐng)先水平，推廣意義很大。CFG樁復(fù)合地基成套技術(shù)，1994年被建設(shè)部列為全國重點推廣項目，被國家科委列為 國家級全國重點推廣項目。1997年被列為國家級工法，并制定了中國建筑科學(xué)研究院企業(yè)標準，現(xiàn)已列入國家行業(yè)標準建筑地基處理技術(shù)規(guī)范。為了進一步推廣這項新技術(shù)， 國家投資對施工設(shè)備和施工工藝進行了專門研究，并列入九五”國家重點公關(guān)項

27、目。1999年12月通過了國家驗收。CFG樁復(fù)合地基技術(shù)目前已在國內(nèi)北京、天津、江蘇、浙江、河北、河南、山西、山東、陜西、安徽、湖北、廣西、廣東、遼寧、吉林、云南等10多個省市應(yīng)用，據(jù)不完全統(tǒng)計，該技術(shù)已在1000多個工程中應(yīng)用。CFG樁復(fù)合地基80年代多用于多層建筑處理，目前大量用于高層和超高層建筑地基的加固，樁身強度等級多在C15-C25之間。當前由于大城市環(huán)境治理，大城市煙囪燒煤大量減少，一般燒天然氣，所以粉 煤灰產(chǎn)量減少，價格上漲，粉煤灰的價格接近于水泥價格，所以有的部門用低標號素混凝 土樁代替（即LCG樁）。242 碎石樁國內(nèi)外現(xiàn)狀2碎石樁是以碎石（卵石）為主要材料制成的復(fù)合地基加固

28、樁。碎石樁和砂樁等在國外統(tǒng)稱為散體樁或粗顆粒土樁。所謂散體樁是指無粘結(jié)強度的樁，由碎石樁或砂樁等散體樁和樁間土組成的復(fù)合地基亦可稱為散體樁復(fù)合地基。日前在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的碎石樁、砂樁、渣土樁等復(fù)合地基都是散體樁復(fù)合地基。碎石樁是散體樁的一種，按其制樁工藝可分為振沖（濕法）碎石樁和干法碎石樁兩大類。采用振動加水沖的制樁工藝制成的碎石樁稱為振沖碎石樁或濕法碎石樁；采用各種無水沖工藝 （如于振、振擠、錘擊等 ）制成的碎石樁統(tǒng)稱為干法碎石樁。當以礫砂、粗砂、中砂、圓 礫、角礫、卵石、碎石等為填充料制成的樁稱為砂石樁。振動水沖法是1937年巾德國凱勒公司設(shè)計制造出的具有現(xiàn)代振沖器雛形的機具，用于 擠密砂

29、土地基獲得成功。20世紀60年代初，振沖法在德國開始用來加固粘性土地基，由于填料是碎石，故稱為碎石樁，之后，在各國推廣應(yīng)用。我國應(yīng)用振沖法始于1977年，20多年來，我國在壩基、道路、橋涵、大型廠房及工業(yè)與民用建筑地基處理中，振沖法已得到廣泛應(yīng)用。一九八三年我國研制成功大功率（75kW）振沖器，為推廣應(yīng)用和發(fā)展振沖技術(shù)開拓了新領(lǐng)域，使以前30kW振沖器不能處理地基成為可能，加固效果遠高于30kW振沖器。如四川銅街子水電站打穿了8m厚漂卵石層，成功地加密了下臥細粉砂；在昆明松華壩水庫加密了15m厚玄武巖風(fēng)化碎石土壩殼；在三峽二期圍堰風(fēng)化砂振沖加密深度30m，最深達 35m。但因振沖碎石樁有泥水污

30、染環(huán)境，故在城市和已有建筑物地段的應(yīng)用受到限制，且其還有軟化土的作用；于是從80年代開始，各種不同的施工工藝相應(yīng)產(chǎn)生，如錘擊法、振擠法、沉管法、振動氣沖法、袋裝碎 石法、強夯碎石樁置換法等。雖然這些方法的施工不同于振動水沖法施工，但是，同樣可 以形成密實的碎石樁，擴大了碎石樁的內(nèi)涵。目前，各種干法碎石樁施工技術(shù)蓬勃發(fā)展， 與濕法碎石樁并存，是碎石樁技術(shù)發(fā)展的特色之一。2.4.3水泥土攪拌樁國內(nèi)外現(xiàn)狀3水泥土攪拌法適用于加固飽和粘性土地基的一種新方法。它是利用水泥(或石灰)等 材料作為固化劑，通過特制的攪拌機械，在地基深處就地將軟土和固化劑(漿液或粉體) 強制攪拌，由固化劑和軟土間所產(chǎn)生的一系列

31、物理-化學(xué)反應(yīng)，是軟土硬結(jié)成具有整體 性、水穩(wěn)定性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基強度和增大變形模量。水泥土攪拌法加固的土質(zhì)有淤泥、淤泥質(zhì)土、地基承載力不大于120kPa的粘性土和粉性土等地基，加固僅限于陸上，加固深度可達18米，所以這種方法在目前用于處理軟弱地基應(yīng)用非常廣泛。攪拌樁技術(shù)在 20世紀50年代初起源于美國；瑞典于 1967年開始研制石灰粉噴攪拌 法；1953年日本從美國引進水泥攪拌技術(shù)，后于20世紀70年代初應(yīng)用于工程實踐取得成功。至今，日本水泥攪拌樁技術(shù)已發(fā)展到單樁的最大施工直徑超過1.8m, 一次最大加固面積超過9.5m2,最大加固深度節(jié)鉆桿式超過60m，搭架式也可達 3

32、0m以上。我國于1977年由冶金部建研院和交通部水規(guī)院引進開發(fā)雙軸水泥漿液攪拌技術(shù)，1980年應(yīng)用于工程實踐。目前，我國的攪拌機械最大的施工直徑達1.2m，最大加固截面面積2.1m2,最多有四軸的，加固深度多數(shù) 1518m，少數(shù)可達2530m。3方案的設(shè)計計算及最佳方案選擇3.1 CFG樁的設(shè)計計算與工程預(yù)算CFG樁的安全可靠性論證從樁徑，樁長，樁的承載力，沉降計算，軟弱下臥層驗算，等方面進行論證，經(jīng)濟合理性從工程預(yù)算方面進行論證。3.1.1 CFG樁的設(shè)計計算1. CFG樁設(shè)計計算5(1) 樁徑CFG樁的樁徑取 D=500mm，面積Ap=0.196m2,周長Up=1.571m，采用長螺旋鉆孔

33、、管內(nèi)泵壓混合料成樁。(2) 樁長以第2層卵石土層作為樁端持力層，進入持力層0.3m，樁長為6.0m，保護樁長為0.5m。(3) 單樁承載力特征值 Ran艮二Uqsili qpAp(3-1)i =1=1.571 (25 0.6 45 22 22 2.9 150 0.3)0.196 4000 0.5=742KN式中Ra 單樁承載力特征值，kN ；Up 樁的周長，m；n樁長范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；qsi 樁周第i層土的側(cè)阻力，kpa ；li 第i層土的厚度，m；qp 樁端阻力特征值，kpa ；2Ap 樁的截面積，m 面積置換率mm = ( fspk一門 fsk)( -八 fsk)(3-2)=(350

34、-1.0 0.8 10.8 106)0.196式中二 0.072fspk 復(fù)合地基承載力特征值，kpa ；m 面積轉(zhuǎn)換率；Ra 單樁豎向承載力特征值，kN ；Ap 樁的截面積，m2；-樁間土承載力折減系數(shù)，宜按當?shù)亟?jīng)驗取值，如無經(jīng)驗時可取0.750.95，天然地基承載力較高時取大值，本設(shè)計取=0.8 ；-采用長螺旋鉆孔時，取1.0；fsk 處理后樁間土承載力特征值，宜按當?shù)亟?jīng)驗取值，如無經(jīng)驗時，可取天然地基承載力特征值，kpa, fsk = 106 Kpa 第8頁共57頁CFG樁采用正方形布樁。d1.13. m(3-3)0.51.13.0.072=1.65m取CFG樁的樁間距S =1.6m，C

35、FG樁樁間距如圖3-1所示。圖3-1 CFG樁樁間距(單位:mm)(6 )實際面積置換率 md21.132S20.521.132 1.62=0.075(7) 樁數(shù)N(3-4)U7A2445 8. 70. 1 96取N =860根式中A 地基加固的面積，m2。(8)實際復(fù)合地基承載力fspk(3-5)fspk 二 mRa. Ap J (1-m )fsk= 0.075 742 0.196 1 0.8 (1 -0.075) 106= 368.1kpa 350kpa根據(jù)計算，地基處理后的復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計要求。(9) 樁身混凝土強度確定(3-6)R3Afeu 3Ra =11.36MpaA式中feu

36、 樁體混合料試塊（邊長 150mm立方體）標準養(yǎng)護 28天立體抗壓強度平均值，kpa;Ra 單樁豎向承載力特征值，kN ；Ap 樁的截面積，m2?；炷翉姸鹊燃壙蛇x為 C20。（10）褥墊層厚度褥墊層厚度一般取 150300mm，當樁徑和樁距過大時，褥墊層厚度宜取高值。本工 程褥墊層厚度取200mm，材料為碎石。（11）沉降計算1）沉降量計算CFG樁復(fù)合地基沉降由三部分組成，其一為加固深度范圍內(nèi)土的壓縮變形S1，其二為下臥層變形S2，其三為褥墊層變形 S3,由于S3數(shù)量很小可以忽略，則有S=S1+S2。假定加固區(qū)復(fù)合土體為與天然地基分層相同的若干均質(zhì)地基，不同的壓縮模量都應(yīng)擴大E倍，如圖3-2

37、所示，然后按地基基礎(chǔ)規(guī)范法計算加固區(qū)和下臥層變形求和:圖3-2各土層復(fù)合模量示意圖n2p0/ 一、丄寸p0/ 一、（乙。i 一乙C（i）+ 亠（ZiC（i ZiC（口）S2 -s ：_i4 Esi式中n1 加固區(qū)分層數(shù);（3-7）7出 Esi一總的分層數(shù);Po 基礎(chǔ)底面處的附加應(yīng)力,kpa ；Esi 第i層土的壓縮模量，Mpa ；Zi,Zi一基礎(chǔ)底面至第i層土，第i -1層土地面的距離，m；模量提高系數(shù)，二kpa ；竺，fsk是基礎(chǔ)底面下天然地基承載力特征值, fsk：s 沉降計算經(jīng)驗修正系數(shù)，見表3-1 。沉降計算經(jīng)驗修正系數(shù)I,表3-1Es （ Mpa）2.54.07.015.020.01

38、.11.00.70.40.2復(fù)合地基變形計算深度必須大于復(fù)合土層的厚度，并應(yīng)符合下式的要求:n2:Sn 乞 0.025 Sj（ 3-8）i =1式中 Sn 在計算深度范圍內(nèi)，第i層土的計算變形值;Dr6-1圖3-3復(fù)合地基沉降計算分層示意圖AS一在計算深度向上取深度厚度為厶z的土層變形值，z見圖3-3 , .-：z按3-2 確定， z取 0.6m。z值表3-2b/m22 b 蘭44 b 蘭88 b心Z/m0.30.60.81.0計算沉降時，基礎(chǔ)寬度取3.7m，長為5.0 m,基底壓力P= 65.3kpa。復(fù)合土層壓縮模量擴大系數(shù)二如=型=3.3。fsk106CFG樁復(fù)合地基沉降計算采用地基基礎(chǔ)

39、規(guī)范法，地基處理沉降計算見表3-3。CFG樁地基處理沉降計算表表3-3z(m)%zbz%(mm)乙碼ZiNiJ(mm)_Pc_Esi心Si(mm)Z As(mm)也s Z也s01.401.000000.61.40.160.9938596.28596.280.0042.392.392.81.40.770.82982322.61726.320.0046.919.305.71.41.540.59443388.081065.480.0077.4616.7610.21.42.770.39033981.06592.980.0031.7818.5411.71.43.160.35164113.72132.66

40、0.0091.1919.7312.01.43.240.34404128.0014.280.0050.0719.800.013由表3-3可得，在 Z=12.0m深度范圍內(nèi)的計算沉降量IZAiS =19.80mm，相應(yīng)于Z=11.4m 至12.0m的土層的計算沉降量 A s =0.245 0.025 X 19.80滿足計算深度的要 求。2）沉降計算經(jīng)驗系數(shù)s的確定計算深度范圍內(nèi)壓縮模量的當量值Es :-龍(Ai/E )P0 (乙：i _ Zi二二上)P0 J Z0 i Zi-a i_i)/Esi (3-9 )Po596.28 1726.32 1065.48 592.98 132.66 14.28(

41、摯.曲.嗨摯.咤怦7.5894.77125712.79二 7.0Mpa式中ES 沉降計算深度范圍內(nèi)壓縮模量的當量值；Ai第i層土附加應(yīng)力系數(shù)沿土層厚度的積分值；ESi 第i層土的壓縮模量，Mpa，樁長范圍內(nèi)的復(fù)合土層的壓縮模量取值。查表3-1，可得沉降計算經(jīng)驗系數(shù)S=0.7。nCFG樁復(fù)合地基最終沉降量 s二Ss二 八 ：s =0.7 19.80 = 13.86mm 0.8含水比aw蘭0.801.20.151.4大面積壓實填土壓實系數(shù)大于0.95、粘粒含量pC 10%的粉土01.5最大干密度大于2.1t/m3的級配砂石02.0粉土粘粒含量pC 10%的粉土0.31.5粘粒含量pc0.25302

42、3pz Pcz =18.77,91.67 = 110.4來Pa： fa =298.14kPa，因此軟弱下臥層滿足要求。3.1.2 CFG樁的工程預(yù)算（1）工程量計算H 231423鉆孔工程量：V d in0.56.0 860 =989.1m443褥墊層工程量： V2 =2244 0.2 =448.8m（2）直接費計算CFG樁地基處理直接費的計算需要根據(jù)鉆孔工程量及褥墊層工程量計算，具體計算見表 3-6。CFG樁地基處理直接費表3-6工程項目名稱工程量單位基價費用（元）總費用（元）CFG樁材料費989.1m3226.14223675.08294851.3人工費989.1m349.3248782.

43、42機械費長螺旋鉆機45臺班307.6413843.8混凝土泵45臺班190.058550.0墊層材料費448.8m3729.64 元/10m332746.2535583.58人工費448.8m357.49 元/10m32580.16機械費448.8m35.73 元/10m3257.17工程直接費（元）330434.88注：墊層預(yù)算參照市政工程預(yù)算定額12（第一冊）（3）工程預(yù)算費用CFG樁地基處理工程預(yù)算費用詳見表3-7。CFG樁地基處理工程預(yù)算費用匯總表表3-7序號費用名稱計算方法金額（元）備注（一）直接費合計342099.241定額直接費330434.882其他直接費定額直接費X3.53

44、%11664.36（二）臨時設(shè)施費（一） X1.72%5884.11（三）現(xiàn)場管理費（一） X1.25%4276.24（四）企業(yè)管理費（一） X2.00%6841.99（五）財務(wù)費（一） X0.49%1676.29（六）計劃利潤（一） X2.62%8963.00（七）稅金（一） （六）之和 X3.43%12682.12（八）工程總造價上述七項之和373187.70通過CFG樁的設(shè)計計算和工程預(yù)算，CFG樁的復(fù)合地基承載力為fspk=368.1kpa，沉降量為13.86mm,下臥層滿足要求，工程預(yù)算為373187.70元。綜上所述，CFG樁在技術(shù)上可行，經(jīng)濟上是合理的，CFG樁方案是安全可靠的。

45、3.2碎石樁設(shè)計計算與工程預(yù)算碎石樁的安全可靠性論證從它的設(shè)計計算和工程預(yù)算兩個方面進行論證。設(shè)計計算包 括對碎石樁的參數(shù)選擇，沉降計算，下臥層驗算等；工程預(yù)算包括工程量的計算和工程總 造價的計算。3.2.1碎石樁的設(shè)計計算1.碎石樁設(shè)計計算9（1 ）加固范圍10由于擬建建筑物為 21層樓，且為框剪結(jié)構(gòu)，對差異沉降敏感，采用筏板基礎(chǔ)，由于本 工程的特殊要求，在建筑物基礎(chǔ)外緣擴大一排樁。樁徑本工程采用75W振沖器，樁徑取 D =800mm, Ap = 0.5027m2, up = 2.52m。為提高地基承載力，擬將碎石樁打入承載力高的昔格達組粉砂巖夾泥巖層中，因此初步設(shè)計樁長為12m。(4) 單

46、樁承載力特征值pp 的確定3p max(3-14)采用Brauns單樁極限承載力法計算，假定碎石樁的內(nèi)摩擦角為：護=38。-Ppmax =2.75Cu= 20.75 35 =726.25kpa式中Pp單樁極限承載力；p maxCu 地基土不排水抗剪強度18(kpa)，本工程cu =35kpa。(5) 面積置換率mfspk fsk(3-15)mfpk - fsk350-241.92一 726.25-241.92= 0.23式中fspk 振沖樁復(fù)合地基承載力特征值(kpa)；fpk 樁體承載力特征值(kpa)，通過單樁載荷試驗確定，fpk =726.25kpa ；fsk 處理后樁間土承載力特征值(

47、kpa)，宜按當?shù)亟?jīng)驗取值，如無經(jīng)驗時，可取天然地基承載力特征值，本工程fsk =241.92kpa。(6) 樁間距碎石樁樁位布置初步采用正三角形布樁。(3-16)d1.05、m0.81.050.23-1.62m根據(jù)計算，取樁間距為1.6m。碎石樁樁間距見圖 3-4。圖3-4 碎石樁樁間距(單位：mm)(7 )實際面積置換率 m，” d20.82m2222 = 0.231.05 S 1.051.6(8 )復(fù)合地基承載力的確定fspk 二 mfpk (1 m )fsk(3-17)-0.23 726.25 (1 -0.23) 241.94=353.32kpa 350kpa根據(jù)計算可知，地基處理后，

48、復(fù)合地基承載力滿足要求。(9) 樁數(shù)N(3-18)0.23 2244-0.5027= 1026.7根據(jù)計算，碎石樁取 1027根。(10) 沉降量計算1)碎石樁的沉降計算碎石樁的沉降計算主要包括復(fù)合地基加固區(qū)的沉降和加固區(qū)下臥層的沉降，沉降量s可按地基基礎(chǔ)規(guī)范法計算：m pn2 p (3-19)s (Zi ai Zi 4ai 4)匕(Zj ai Zi 4 ai 1)i 巧 Espii =t 1 Esi式中Espi 加固區(qū)土層的壓縮模量;Es 非加固區(qū)壓縮模量;Po 基底附加應(yīng)力；Zj,z一復(fù)合地基底面至第i層土、第i -1層土底面處的距離；ajai丄一復(fù)合地基底面至第i層土、第i -1層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)。加固區(qū)土層的壓縮模量 Espi按下式計算，加固區(qū)的壓縮模量見圖3-5