基礎(chǔ)工程學(xué)課程設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)工程學(xué)課程設(shè)計(jì)(2007-09-1320:18:31)轉(zhuǎn)載▼標(biāo)簽：校園生活allan著學(xué)校：貴州大學(xué)學(xué)院：資源與環(huán)境工程學(xué)院班級(jí)：勘查技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)姓名：盧應(yīng)紅學(xué)號(hào)：0401021106日期：2007年9月2日一概述……………………..2二基本地質(zhì)情況……….8三基礎(chǔ)方案選擇………..9四基礎(chǔ)設(shè)計(jì)………………….…..………11五基本的施工要求………16六結(jié)論＜建議和感想＞………………….17一概述課程設(shè)計(jì)是高等教育中一直強(qiáng)調(diào)和重視的教學(xué)環(huán)節(jié)，基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是我們?cè)趯W(xué)習(xí)《土力學(xué)》和《基礎(chǔ)工程學(xué)》的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用所學(xué)到的理論知識(shí)，完成基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的任務(wù)，目的是培養(yǎng)我們綜合應(yīng)用基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力，同時(shí)培養(yǎng)我們獨(dú)立分析和解決基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力。整個(gè)基礎(chǔ)的基本要求是永承上部荷載的必然性。沒(méi)有空中樓閣，建筑物的全部荷地載都是由地球表面的地層來(lái)承擔(dān)，受荷載影響的哪一部分地層我們就是做地基。為了保證建筑物和構(gòu)筑物的和正常使用，對(duì)于支承載整個(gè)建筑荷載的地基，應(yīng)滿足兩個(gè)基本的條件：首行是作用于基礎(chǔ)上的建筑荷載，不超地地基的承載力。其次是沉降量不超過(guò)沉降容許值，以保證建筑物的正常使用。為了保證基礎(chǔ)的安全和可靠并滿足使用功能的要求，基礎(chǔ)一般要埋于地珍下的某個(gè)深度，這一深度為地基的埋置深度。而用于支承基礎(chǔ)的地基，視其實(shí)際工程地質(zhì)條件是否滿足結(jié)構(gòu)物和構(gòu)筑物的受力要求來(lái)決定其是否需要人工改造。不需要人工加固處理就可直接修筑建筑物的地基，稱為天然地基，要加工處理的為人工地基?；A(chǔ)工程今后的發(fā)展方向是：1基礎(chǔ)性狀的理論研究不斷的深入由于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，而使基礎(chǔ)性狀的分析中如有限元法，邊界元法，特征線法得到了應(yīng)用。2現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試技術(shù)和基礎(chǔ)工程質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展本場(chǎng)區(qū)地層分為三層，第一層為粘土層，厚度為2M，以地面為0起算，這一層的進(jìn)尺為2M；第二層為淤泥層，厚度為7M，層面進(jìn)尺為9。5M；第三層為灰色粉質(zhì)粘土層，由于鉆進(jìn)只到本層，幫未地這一層，由所給出的資料可知道地下水位位于地下2M處，也就是淤泥層的頂，粘土層底，各層的情如下圖1－1所示。為了保證工程安全，一方面必須通過(guò)工程勘察來(lái)確認(rèn)場(chǎng)地本身是否穩(wěn)定，另一方面還必須論證地基本身的強(qiáng)度及變形是否滿足建筑物的安全及使用要求。因此評(píng)價(jià)場(chǎng)地穩(wěn)定和地基穩(wěn)定兩者的著眼點(diǎn)、研究的范圍、內(nèi)容和方法是不同的，但它們是相互補(bǔ)充的。如果沒(méi)有場(chǎng)地的穩(wěn)定性則不能確保整個(gè)工程建設(shè)的成功。反之，只注意研究場(chǎng)地的宏觀穩(wěn)定性而忽視地基的局部穩(wěn)定問(wèn)題，則基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)與施工無(wú)從實(shí)施，工程安全與使用要求也無(wú)從確保。該場(chǎng)區(qū)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和室內(nèi)試驗(yàn)所得的參數(shù)列入下表：表1-1場(chǎng)區(qū)工程土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)值土層編號(hào)土層名稱厚度（m）重度（kN／m?含水量ω(﹪)液限ωL塑限ωP孔隙比e壓縮系數(shù)數(shù)a1_2(1/Mpa)內(nèi)聚力CC（kN／m?內(nèi)摩擦角角(o)允許承載力kPa1粘土2.018.24148231.090.4921181902淤泥7.517.14739211.550.961481203灰黃色粉質(zhì)粘土未穿透19.626.732.717.70.750.251820240如上表所示，該場(chǎng)區(qū)分布的地層至上而下分為三層：（1）粘土，層厚2米，很濕，處于可塑狀態(tài)，稍密；（2）淤泥，層厚7.5米，含水率高于液限，結(jié)構(gòu)疏松；（3）灰黃色粉質(zhì)粘土，其厚度未穿透，中密，可塑。場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)：可塑粘土：fak=190kPa,Ck=21KPa,ψk＝18o淤泥：fak=120kPa,Ck=14KPa,ψk＝8o灰黃色粉質(zhì)粘土：fak=240kPa（考慮施工因素的折減系數(shù)取0.5，較完整性取0.2）粘土層，處于可塑稍密狀態(tài)，抗剪強(qiáng)度高，按載荷試驗(yàn)成果（表1-1）所示，允許承載力為190kpa。本層具有一定的承載力，可以做天然地基的持力層。當(dāng)采用該層作為持力層時(shí)要考慮地基的沉降問(wèn)題以及下臥墊層的穩(wěn)定和附加沉降問(wèn)題。淤泥土層，含水量高，孔隙比大，抗剪強(qiáng)度低，屬高壓縮性土，不宜作為地基的持力層。灰黃色粉質(zhì)粘土層，含水量低，屬中壓縮性土，具有較高的承載力，是良好的天然地基持力層，根據(jù)柱子傳到地面的荷載為F=3600kN，當(dāng)采用該層作地基持力層時(shí)應(yīng)考慮地基沉降問(wèn)題。其基礎(chǔ)形式以采用人工挖孔樁為宜，也可以考慮預(yù)制樁，為好用摩檫樁。三基礎(chǔ)方案選擇基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不像上部建筑物那樣有固定的各種各樣的模型可以利用，設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)場(chǎng)地的具體情況做具體分析選擇最佳的基礎(chǔ)形式?；A(chǔ)類(lèi)型與荷載大小、土質(zhì)情況及上部結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)。同時(shí)，基礎(chǔ)埋置深度的確定對(duì)建筑物的安全和正常使用、施工工期和建筑物造價(jià)影響很大。根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)分析結(jié)果，該場(chǎng)區(qū)可以采用的基礎(chǔ)形式為天然地基淺基礎(chǔ)墩式基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)為宜，其備選基礎(chǔ)形式有條形基礎(chǔ)和筏型基礎(chǔ)。選擇建筑物基礎(chǔ)的埋置深度，應(yīng)考慮建筑物本身和建筑物周?chē)臈l件，通過(guò)方案比較綜合考慮確定。各基礎(chǔ)類(lèi)型特點(diǎn)分析如下：一，柱下鋼筋混凝土墩式基礎(chǔ)：墩式基礎(chǔ)為剛性基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)形式，具有較好的抗震性。①、施工方便，可同時(shí)進(jìn)行，不受時(shí)間限制；②、受力為一個(gè)點(diǎn)，可以合理利用點(diǎn)的位置及條件；③、一定情況下，可以擴(kuò)大基底面積，減少沉降量，提高地基強(qiáng)度；④、獨(dú)立基礎(chǔ)沉降值與周邊各點(diǎn)的沉降值是有限制的。二，樁基礎(chǔ)：①、具有較高的承載能力與穩(wěn)定性；②、樁基礎(chǔ)是減少建筑物沉降與不均勻沉降的良好措施；③、是克服復(fù)雜條件下不良地質(zhì)現(xiàn)象危害的重要措施，且有良好的抗震、抗爆性能；④、樁基礎(chǔ)具有很強(qiáng)的靈活性，對(duì)結(jié)構(gòu)體系、范圍及荷載變化等有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，而設(shè)樁也可作為地基處理措施以提高地基的強(qiáng)度及穩(wěn)定性；⑤、造價(jià)高，施工一般比淺基礎(chǔ)復(fù)雜，噪音污染影響周邊環(huán)境；⑥、樁基礎(chǔ)的工作機(jī)理比較復(fù)雜，其計(jì)算方法相對(duì)不完善。天然地基是指基礎(chǔ)直接建造在未經(jīng)人工處理過(guò)的天然地層上的地基。根據(jù)場(chǎng)地的情況，墩式基礎(chǔ)即為淺基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)即為深基礎(chǔ)。由于淺基礎(chǔ)比深基礎(chǔ)和人工地基施工簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的施工設(shè)備，可以縮短工期、降低造價(jià)，所以在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，在土層滿足承載力要求的情況下，首先應(yīng)考慮天然地基上的淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方案。由于該場(chǎng)地的地層比較復(fù)雜，其間夾有淤泥土層，當(dāng)采用灰黃色粉質(zhì)粘土作為持力層時(shí)，如果采用墩式基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)其挖土方量將增大，這是沒(méi)有必要的。此時(shí)樁基將是最佳的選擇。而樁基礎(chǔ)造價(jià)高，施工一般比淺基礎(chǔ)復(fù)雜，噪音污染影響周邊環(huán)境；樁基礎(chǔ)的工作機(jī)理比較復(fù)雜，其計(jì)算方法相對(duì)不完善。通過(guò)方案比較及具體情況分析，粘土層的承載力能滿足基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要求,但是下臥淤泥土層不能滿足極限承載力的要求，根據(jù)場(chǎng)區(qū)地質(zhì)特征，這一地區(qū)存在一層層厚較厚的淤泥層，以及地下水位較高，離地面僅有2M，第一層層厚較薄，從而導(dǎo)致地基承載力下降和具有較大的沉降量，故淺基礎(chǔ)形式無(wú)法達(dá)到場(chǎng)區(qū)地質(zhì)要求，又則于淤泥層具有流塑性，不適合做箱基的結(jié)構(gòu)形式，因而第三層可作為較好的持力層，所以選擇樁基作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式。四基礎(chǔ)設(shè)計(jì)依據(jù)：《建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》，《建筑物地基基礎(chǔ)規(guī)范》，《建筑物鋼筋砼設(shè)計(jì)規(guī)范》，《建筑隊(duì)物軟土地基設(shè)計(jì)與計(jì)算規(guī)范》。確定淺基礎(chǔ)地基承載力的目的是用于淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，地基承載力（包括持力層和下臥層）是地基所提供的承擔(dān)外荷載能力。淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括：選擇基礎(chǔ)類(lèi)型，確定基礎(chǔ)埋深，確定基礎(chǔ)底面尺寸。設(shè)計(jì)的任務(wù)就是依據(jù)建筑物的使用要求、荷載特征等，并充分利用地基有利條件避開(kāi)不利因素進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)并完成必要的驗(yàn)算，力求主客觀的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，同時(shí)在確保永久安全的前提下使設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)合理、施工方便?；A(chǔ)承載力的計(jì)算：根據(jù)已知條件可求液性指數(shù)I：I=(W-Wp)/(Wl-Wp)對(duì)于第一層土：I=(W-Wp)/(Wl-Wp)=（41-23）/（48-23）=0.72對(duì)于第二層土：I=(W-Wp)/(Wl-Wp)=（47-21）/（39-21）=1.44對(duì)于第三層土：I=(W-Wp)/(Wl-Wp)=（26.7-17.7）/（32.7-17.7）=0.6從《建筑隊(duì)物軟土地基設(shè)計(jì)與計(jì)算規(guī)范》P114表4-3中查得：Qpk=1800，從表8.5中可查得：第一層土：Qpk=62KPa第一層土：Qpk=14KPa第一層土：Qpk=58KPa1,求單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值Qu:Qu=Up∑QsiuLi=1.2×3.14×(0.8×62+7.5×14+2.5×58)+3.14×0.6×0.6×1800=13322.9KN單樁設(shè)計(jì)承載力為R：從表中8.9,取經(jīng)驗(yàn)值：Rs=R=1.65R=Qsk/RS+Qpk/Rp=(1359+250)/1.65=795KN樁數(shù)的確定：F=3600KNN=F/R=3600/795=4.5取樁數(shù)為N=6。樁的布置，1，樁的中心距為3-4d=3.6-4.8,取4M。2，樁的布置：四個(gè)角上各一支，中間放置一支樁。承臺(tái)尺度的確定：根據(jù)樁的布置方式，樁的外邊每邊外伸凈距為d/2=600,則承臺(tái)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=9200，寬度也為b=5200.承臺(tái)的厚度設(shè)為1M。取承臺(tái)及上的土的平均重度為R0=20KN/立方米，則承臺(tái)及土重為G=R0×D×A=20×9.2×5.2×1=956.8KN單樁承載力的計(jì)算：對(duì)5支樁的群樁距徑比，Sa/D=0.886√Ao/(√N(yùn)×d)=0.886×√(9.2×5.2)/(√6×1.2)=4.6取5，式中：A0為承臺(tái)面積，d為樁的直徑。掃中心受壓算；計(jì)算群樁中單樁的平均愛(ài)力QQ=(F+G)/N=(3600+956.8)/6=759.3＜R=795KN綜上所述滿足設(shè)計(jì)要求。因?yàn)榛A(chǔ)放在灰黃色粉質(zhì)性粘土中,厚度未給出來(lái),也不知道下是否有軟弱層,(以上合格,假設(shè)地基往下沒(méi)有軟弱層).圖1,樁配筋圖φ18@300mm圖2:承臺(tái)上樁的布置圖:.承臺(tái)厚為1M護(hù)壁配筋圖:主筋（掛筋）為φ16@250mm，刳筋為φ10@300mm。承臺(tái)配筋圖：主φ20@300mm，輔筋為φ12@500mm五基礎(chǔ)施工要求1，施工機(jī)具：包括起吊，運(yùn)輸，堆存所必要的工具及樁所用的樁錘，樁架，動(dòng)力裝置等。2，施工程序：人工挖孔樁，由于場(chǎng)區(qū)的地質(zhì)條件，應(yīng)做好護(hù)壁，護(hù)壁里應(yīng)配筋，主筋（掛筋）為φ16@250mm，刳筋為φ10@300mm。3，基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25。4，樁受力鋼筋直徑為18mm，間距為300mm，由于基礎(chǔ)底面邊長(zhǎng)大于3m，所以雙向的鋼筋長(zhǎng)度可減少10%，并均勻交叉放置，配筋中在中間用D=18mm每隔1.5M作圓支撐，筋做的圓中用D=18mm鋼筋作等腰三角形固定。5，基礎(chǔ)高度除應(yīng)滿足抗沖切要求外，尚應(yīng)滿足柱子縱向鋼筋錨固長(zhǎng)度的要求?，F(xiàn)澆柱基礎(chǔ)如不與柱同時(shí)澆灌，在基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)留插筋的規(guī)格和數(shù)量應(yīng)與柱子底部的縱向受力鋼筋相同，插筋的錨固及與柱的縱向的搭接長(zhǎng)度，應(yīng)滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。當(dāng)基礎(chǔ)高度在900mm以內(nèi)上時(shí)，插筋應(yīng)伸至基礎(chǔ)底部的鋼筋網(wǎng)。6，基礎(chǔ)頂部做成平臺(tái)，每邊從柱邊緣放出50mm的距離，以保證足夠的抗剪能力。7，因?yàn)檫@是軟基，當(dāng)建筑物竣工一年內(nèi)，每隔2-3個(gè)月應(yīng)對(duì)沉降量進(jìn)行觀測(cè)一次，以后以適當(dāng)延長(zhǎng)4-6個(gè)月，直到?jīng)]降變形穩(wěn)一標(biāo)準(zhǔn)為止。六結(jié)論通過(guò)這次的實(shí)際基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)踐，使我們對(duì)基礎(chǔ)的類(lèi)型確定和樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過(guò)程有了一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，通過(guò)對(duì)樁基礎(chǔ)各參數(shù)和計(jì)算，現(xiàn)基本撐握了設(shè)計(jì)的步驟。1、場(chǎng)地中淤泥土不適宜作天然地基持力層。2、以粘土作為地基持力層是可行的方案，但是要考慮下臥墊層的強(qiáng)度、