地基处理与基础设计啊

本科毕业设计（论文）

中华翰苑6住宅楼地基处理与基础设计

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专业名称： 年级班级： 学生姓名： 指导教师：

土木工程 岩土06-3班 胡延民 xxx

河南理工大学土木工程学院 二○一○年六月十日

I

河南理工大学 毕业设计（论文）任务书

专业班级： 一、题目：

二、起止日期 2010 年 3 月 29日 至 2010 年 6 月 18日

三、主要任务与要求

①通过对焦作中华翰苑地质条件及搅拌桩复合地基的作用特点、加固机理的分析，讨论了CFG桩复合地基在本地区软土加固的适用性及应用发展前景；

②通过荷载计算，设计出该工程的地基处理。总结CFG桩复合地基施工、设计的技术成果及工程实际应用情况，对设计与施工提出一些可供实际工程应用的建议；

③结合中华翰苑6#住宅楼工程软基处理方案的设计和加固效果的分析，说明在本地区建造多层建筑时采用CFG桩复合地基作为基础是经济合理的。 ④结合材料设计出筏板基础的各项参数

指导教师： 职称： 院 领 导： 签字（盖章） 年 月 日

岩土06-3班

学生姓名：

胡延民

中华翰苑6#住宅楼地基处理与基础设计

河南理工大学

II

毕业设计（论文）评阅人评语

题目：

评 阅 人： 职称： 工作单位： 年 月 日

中华翰苑6#住宅楼地基处理与基础设计

河南理工大学

毕业设计（论文）评定书

III

题目：

指导教师： 职称： 年 月 日

中华翰苑6#住宅楼地基处理与基础设计

河南理工大学

毕业设计（论文）答辩许可证

IV

答辩前向毕业答辩委员会（小组）提交了如下资料： 1、设计（论文）说明 2、图纸

3、指导教师意见 4、评阅人意见

共 共 共 共

页 张 页 页

经审查， 岩土与地下工程 专业 3 班 胡延民 同学所提交的毕业设计（论文），符合学校本科生毕业设计（论文）的相关规定，达到毕业设计（论文）任务书的要求，根据学校教学管理的有关规定，同意参加毕业设计（论文）答辩。

指导教师： 签字（盖章）

年 月 日

根据审查，准予参加答辩。

答辩委员会主席（组长） 签字（盖章） 年 月 日

河南理工大学

毕业设计（论文）答辩委员会（小组）决议

V

土木工程 学院 岩土与地下工程 专业 3 班 胡延民 同学的毕业设计（论文）于 2010 年 06 月 日进行了答辩。

根据所提供的毕业设计（论文）材料、指导教师和评阅人意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计（论文）答辩委员会（小组）做出如下决议。

一、毕业设计（论文）的总评语

二、毕业设计（论文）的总成绩： 三、答辩组组长签名：

答辩组成员签名：

答辩委员会主席： 签字（盖章） 年 月 日

VI

摘 要

随着我国近年来的经济和基础设施建设的发展，CFG桩复合地基技术在软土地基处理方面得到了越来越广泛的应用，并出现了很多理论和计算方法。但是由于影响CFG桩复合地基承载性状的不确定因素多、问题复杂且难度大，人们对它的认识还不够深入，使理论计算与工程实际存有较大差异，并且造成了在实际工程应用中的安全隐患或浪费，因此有必要对CFG桩复合地基承载性状进行进一步研究，使理论研究与实际相吻合并指导实践，从而达到安全适用、经济合理的目的。

本文以中华翰苑6#住宅楼楼为实例，介绍CFG桩加固软土的机理和复合地基的受力性状，概括CFG桩复合地基设计和计算的基本理论，利用这一原理，分析了桩体模量、桩长、置换率等对CFG桩复合地基承载性状的影响；说明了CFG桩在该地区进行地基处理的适用性和推广普及的可行性。 关键词：CFG桩；复合地基；筏板基础；地基处理

1

Abstract

With China's recent economic and infrastructure development, CFG pile composite foundation in soft soil treatment has been more widely used, and there have been many theoretical and computational methods. However, due to impact of CFG pile composite foundation bearing capacity of the elements of uncertainty, the problem is complex and difficult, it is not enough in-depth understanding of it, so that theoretical and practical engineering there a big difference and resulted in the practical application security risks or waste, it is essential to CFG pile composite foundation bearing capacity for further research to theoretical research and practical guide practice kissing the merger, so as to achieve security for, the purpose of economic rationality.

In this paper, the Chinese Han Court Building 6 # residential buildings as an

example to introduce the soft soil CFG pile composite foundation of the mechanism and mechanical properties, general CFG pile composite foundation design and calculation of the basic theory, using the principle of pile model the amount of pile length, displacement rate on the CFG pile composite foundation traits; shows CFG pile foundation treatment in the region to promote universal applicability and feasibility.

Keywords: CFG pile; composite foundation; raft; ground treatment

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目 录

第一章 绪 论 .............................................................................................................. 1

1.1 问题的提出 ............................................................................................................ 1 1.2 常用地基处理技术 ............................................................................................... 1

1.2.1 地基处理方法的分类 ..................................................................................... 1 1.2.2 地基处理设计方案选择 ................................................................................. 1

1.3 CFG 桩复合地基处理技术现状 ........................................................................ 7 1.4研究目的及意义 .................................................................................................... 9 1.5 本设计的主要工作与设计思路 ....................................................................... 11

1.5.1 设计内容 ...................................................................................................... 11 1.5.2 设计思路 ...................................................................................................... 11

第二章 原始资料 ............................................................................................................... 13

2.1工程概况 ............................................................................................................... 13 2.2工程勘察情况 ....................................................................................................... 13

2.2.1 勘察目的与任务 .......................................................................................... 13 2.2.2岩土工程勘察等级确定 ................................................................................ 14 2.2.3勘察工程布置 ............................................................................................... 14 2.2.4勘探测试及取土方法简述 ............................................................................ 14 2.2.5勘察工作完成情况 ....................................................................................... 15

2.3场地工程地质条件 .............................................................................................. 16

2.3.1地形、地貌及地质构造条件 ........................................................................ 16 2.3.2水文地质条件 ............................................................................................... 16 2.3.3场地土冻结深度 ........................................................................................... 16 2.3.4不良地质作用 ............................................................................................... 17 2.3.5地下水腐蚀性评价 ....................................................................................... 17 2.3.6 活动断裂影响 .............................................................................................. 17 2.3.7 场地地震效应评价....................................................................................... 17

3

2.4现场岩土工程分析与评价 ................................................................................. 18

2.4.1岩土参数的分析与选用 ................................................................................ 18 2.4.2．各层土承载力特征值及压缩性评价 .......................................................... 19 2.4.3各土层桩基参数 ........................................................................................... 21

第三章 筏板基础设计....................................................................................................... 24

3.1基础概述 ............................................................................................................... 24 3.2筏板基础的类型 .................................................................................................. 26 3.3筏板基础的结构设计.......................................................................................... 27 3.4筏板基础平面尺寸确定 ..................................................................................... 28

3.4.1筏板厚度 ....................................................................................................... 28 3.4.2筏板基础埋深及承载力的确定 .................................................................... 29 3.4.3筏板配筋 ....................................................................................................... 29 3.4.4 筏板的平面尺寸 .......................................................................................... 30 3.4.5天然筏板基础的变形计算 ............................................................................ 30 3.4.6筏板平面尺寸演算 ....................................................................................... 31

3.5筏板基础抗浮锚杆的设置 ................................................................................. 34 3.6筏板基础的施工与监测 ..................................................................................... 36

3.6.1筏板基础的施工 ........................................................................................... 36 3.6.2筏板基础的监测 ........................................................................................... 36

第四章 CFG桩复合地基设计 ........................................................................................... 38

4.1特点和适用范围 .................................................................................................. 38 4.2 CFG桩及其复合地基知识概述 ....................................................................... 38 4.3CFG桩复合地基加固机理 ................................................................................. 39

4.3.1 CFG桩加固机理 ........................................................................................... 39 4.3.2设置褥垫层的基本原理 ................................................................................ 39

4.4施工准备 ............................................................................................................... 40

4.4.1技术准备 ....................................................................................................... 40

4

4.4.2施工机具及材料准备 .................................................................................... 41 4.4.3消防设施准备 ............................................................................................... 41 4.4.4桩基施工工艺流程 ....................................................................................... 42 4.4.5桩基施工过程 ............................................................................................... 42 4.4.6提钻、压灌、成桩 ....................................................................................... 44 4.4.7挖土、桩头的凿除 ....................................................................................... 44 4.4.8CFG桩技术要求及质量控制要点 ................................................................. 45 4.4.9现场纪录要求及注意事项 ............................................................................ 48 4.4.10复合地基设计与参数确定 .......................................................................... 49 4.4.11 CFG桩设计 ................................................................................................ 49

4.5施工质量控制 ....................................................................................................... 52

4.5.1施工监测 ....................................................................................................... 52 4.5.2逐桩静压 ....................................................................................................... 52 4.5.3静压振拔技术 ............................................................................................... 52 4.5.4大直径预制桩尖的采用 ................................................................................ 52

4.6.质量检验 ............................................................................................................... 53

4.6.1桩间土检验 ................................................................................................... 53 4.6.2单桩和复合地基检验 .................................................................................... 53 4.6.3.常见问题及施工措施 .................................................................................... 53

第五章 结论 ........................................................................................................................ 57 参考文献 .............................................................................................................................. 58 致 谢 ..................................................................................................................................... 60

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河南理工大学本科毕业设计（论文） 第一章 绪 论

第一章 绪 论

1.1 问题的提出

近年来随着我国经济的快速发展，多高层建筑蓬勃发展，大量建筑不可避免的会建在一些软土地层，然而由于软土地基具有孔隙比大、天然含水量高、压缩性强、承载能力低等特点，使得在地基填土和建筑自重作用下，会出现不均匀沉降、承载力和稳定性、渗流等地基问题。当天然地基不能满足建筑物要求时，需要采用各种地基处理措施，形成人工地基以满足建筑物对地基的各种要求，保证其安全与正常使用。结合实际工程地质等条件，选出最优的地基处理方案。

1.2 常用地基处理技术

1.2.1 地基处理方法的分类

地基处理方法的分类多种多样，如按时间可分为临时处理和永久处理，按处理深度可分为浅层处理和深层处理，按土层对象可分为砂性土处理和粘性土处理、饱和土处理和非饱和土处理，也可按照地基处理的作用机理进行分类，它体现了各种处理方法的主要特点，如表1-1所示。表中所列的各种地基处理方法都是根据各种软弱土的特点发展起来的，因而使用时必须注意每种处理方法的适用范围。

地基处理的基本方法，无非是置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法。值得注意的是，很多地基处理的效果。如碎石桩具有置换、挤密、排水和加筋的多重作用；石灰桩又挤密又吸水，吸水后又进一步挤密等，因而一种处理方法可能具有多种处理效果。

常用地基处理方法的原理、作用及适用范围，如表1-2所示。

1.2.2 地基处理设计方案选择

对建造在软弱地基上的工程，在进行设计前，首先应进行调查研究，其内容如下： ①结构条件

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河南理工大学本科毕业设计（论文） 第一章 绪 论

建筑物的体型、刚度、结构受力体系、建筑材料和使用要求、分布和种类；基础类型、布置和埋深；基底压力、天然地基承载力、稳定安全系数和变形允许值。

②地基条件

地形及地质成因、地基成层状况；软弱土层厚度、不均匀性和分布范围；持力层位置状况；地下水情况及地基土的物理和力学性质。

各种软弱地基的性状是不同的，现场地质条件的不同也是多变的，即使同一种土质条件，也可能有多种地基处理方案。

③ 环境影响

在地基处理施工中应考虑对场地的影响。如采用强夯法和砂桩挤密法等施工时，振动和噪音对邻近建筑物和居民产生影响和干扰；采用堆载预压法时，将会有大量土方运进输出，既要有堆放场地，又不能妨碍交通；采用石灰桩或灌注浆法时，有时会污染周围环境。总之，施工时对场地的环境影响不是绝对的，应慎重对待，妥善处理。 ④ 施工条件

a用地条件 如施工时占地较多，施工虽较方便，但有时却会影响工程造价。 b工期 从施工观点看，工期不宜太紧，这样可有条件选择施工方法，从而使其在施工期间的地基稳定性增大。但有时工程要求缩短工期，早日完工投产使用，这样就限制了某些地基处理方法的采用。

c 工程用料 尽可能就地取材，如当地产矿，就应考虑采用矿垫层或挤密砂桩等方案的可能性；如石料供应，就应考虑采用碎石桩或碎石垫层等方案。 d 其它条件 如施工机械的有无、施工难易程度、施工管理质量控制、管理水平和工程造价等因素也是采用何种地基处理方案的关键因素。

地基处理方案的确定可按下列步骤进行：

a 搜集详细的工程地质、水文地质及地基基础的设计资料。

b 根据结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、周围环境和相邻建筑物等因素，初步选定几种可供考虑的地基处理方案。另外，在选择地基处理方案时，应同时考虑上部结构、基础和

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河南理工大学本科毕业设计（论文） 第一章 绪 论

地基的共同作用；也可选用加强结构措施和处理地基相结合的方案。 c 对初步选定的各种地基处理方案，分别从处理效果、材料来源及消耗、机具条件、施工进度、环境影响等方面进行认真的技术经济分析和对比。根据安全可靠、施工方便、经济合理等原则，选择最佳的处理方法。但每一种处理方法都有一定的适用范围、局限性和优缺点，没有一种地基处理方法是万能的，因此也可选择两种或多种地基处理方法组成的综合处理方案。

d 对已选定的地基处理方法，应按建筑物重要性和场地复杂程度，可在有代表性的场地上进行相应的现场试验和实验施工，并进行必要的测试以检验设计参数和处理效果。如达不到设计要求，应查找原因，采取措施或修改设计。各种地基处理方法的主要适用范围和加固效果。

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河南理工大学本科毕业设计（论文） 第一章 绪 论

表1-1 地基处理方法的分类表

挖除换土法 换土处理 强制换土法 爆破换土法 浅层密实处理 密实处理 深层密实处理 挤密法 冲击密实法 振冲法 全部挖除换土法 部分挖除换土法 自重强制换土法 强夯挤淤法 碾压法 重锤夯实法 振动压实法 爆破挤密法 砂桩挤密法 灰土桩挤密法 石灰桩挤密法 砂井排水法 袋装砂井排水法 塑料带排水法 水井排水法 浅井排水法 普通井点排水法 井点排水法 真空井点排水法 排水砂垫层法 水泥土搅拌法 高压喷射注浆法 湿法 干法 物理处理 加压排水 力学排水 排水处理 降水 负压排水 电学排水 其它排水 加筋土 土工聚合物 土锚 土钉 树根桩 砂石桩 热加固法 冻结法 石灰系搅拌法 水泥系搅拌法 加筋处理 热力加固处理 化学处理 灌浆法 搅拌法

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河南理工大学本科毕业设计（论文） 第一章 绪 论

说明了CFG桩在该地区软土加固的适用性和推广普及的可行性.

当天然地基不能满足工程建设需求时,就必须采取一定的措施,对地基进行加固处理是其中一种较为有效的方法。地基处理的目的就是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法,对地基土进行加固,用以改良地基土的工程特性,提高地基的抗剪强度、降低地基的压缩性、改善地基的透水特性、改善地基的动力特性、改善特殊土的不良地基特性等。常用的地基处理方法很多,根据加固机理可以分为密实法、置换法、复合地基法、加筋法及灌浆等。各种地基处理方法都有自己的加固原理及适用范围。 CFG桩复合地基作为一种高粘结强度桩复合地基,是由CFG桩、桩间土和褥垫层组成的新型复合地基形式,桩、桩间土通过褥垫层与基础相连接保证桩土共同承担荷载,具有适用性广、承载力提高幅度大、施工简便工期短、造价低廉等技术优点,是上世纪90年代以来发展最快的一种方法、受到用户的欢迎,目前已在全国各地推广应用。

CFG桩复合地基具有不同于其它复合地基的工程特性。其桩长可以从几米到20多米,并且可全桩长发挥桩的侧阻力,桩承担的荷载占总荷载的百分比可在40%～75%之间变化,使得复合地基承载力提高幅度大并具有很大的可调性。就基础形式而言,CFG桩既可适用于条形基础、独立基础,也可用于筏基和箱形基础。就土性而言,CFG桩可用于填土、饱和及非饱和粘性土,既可用于挤密效果好的土,又可用于挤密效果差的土。CFG(?)像刚性桩一样,可全桩长发挥侧阻,桩落在好的土层上时,具有明显的端承作用。CFG桩是一个良好的排水通道,孔隙水将沿着桩体向上排出,对减少因孔压消散太慢引起地面隆起和增加桩间的密实度有利。此外CFG桩复合地基具有时间效应,施工结束后,随着恢复期的增长,结构强度的恢复、桩间土承载力会有所增加。

CFG桩设计前需要具备场地工程勘察及建筑结构方面的资料,并需根据场地基底土、周围环境、建筑物结构布置及荷载传递、地基处理的目的来综合考虑采用的施工设备和工艺。 CFG桩复合地基设计主要确定桩长、桩径、桩间距、桩体强度、褥垫层厚度及材料等6个设计参数。一般采用大桩距、大桩长的设计原则,并且桩端要位于土的相对硬层上。桩长是CFG桩复合地基设计时首先要确定的参数,它取决于建筑物对承载力和变形的要求、土质条件和设备能力

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河南理工大学本科毕业设计（论文） 第一章 绪 论

等因素。桩间距应根据设计要求的复合地基承载力、土的性质、施工工艺等确定,宜取3～5倍桩径。桩体配比原则上按桩体强度控制,并满足相关规范要求。桩顶与基础之间必须设置褥垫层,褥垫层厚度宜取10～30cm,当桩径大和桩间距大时褥垫层厚度宜取高值。褥垫层材料宜用粗砂、中砂、碎石、级配砂石,最大粒径不宜大于30mm。CFG桩可只在基础范围内布置。桩径取决于所采用的成桩设备,桩径宜取350～600mm。 本文综合介绍CFG桩设计方法、优越性,说明针对具体工程设计时存在的问题,最后以实例重点阐述在具体工程设计中对CFG桩的应用研究。

1.5 本设计的主要工作与设计思路

1.5.1 设计内容

本文的编写是通过中华翰苑6#住宅楼地质资料的收集和相关参考文献的学习、总结，深入了解筏板基础和CFG桩的加固机理，桩型设计和施工工艺等。一方面为今后有关这类复合地基的工程设计、施工提供参考依据；另一方面更能推动该地区地基处理技术的研究和应用提供建议。

本文的主要研究内容有以下几个方面： ① 有关地基处理技术文献综述

地基处理技术种类繁多，所以关于地基处理技术方面的论文也非常丰富。通过收集和整理这方面的资料，发现所学的专业知识是及其缺乏的。 ② 了解CFG桩的理论、方法

设计的内容是指关于复合地基的基本特性，CFG桩地基承载力的确定、地基沉降计算，复合地基静载试验等的基本理论和方法的研究等。通过对以上内容的理论学习，对地基处理有所深入和提高。

1.5.2 设计思路

①通过对焦作中华翰苑地质条件及搅拌桩复合地基的作用特点、加固机理的分析，讨论了CFG桩复合地基在本地区软土加固的适用性及应用发展前景；

②通过荷载计算，设计出该工程的地基处理。总结CFG桩复合地基施工、设计的技术成果及工程实际应用情况，对设计与施工提出一些可供实际工程应

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河南理工大学本科毕业设计（论文） 第一章 绪 论

用的建议；

③结合中华翰苑6#住宅楼工程软基处理方案的设计和加固效果的分析，说明在本地区建造多层建筑时采用CFG桩复合地基作为基础是经济合理的。

④结合材料设计出筏板基础的各项参数。

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河南理工大学本科毕业设计（论文） 第二章 工程地质条件

第二章 工程地质条件

2.1工程概况

受焦作市骏利置业投资有限公司的委托，焦作市规划建筑设计院承担其拟建的中华新天地商住区（一期)详勘阶段的岩土工程勘察工作。

拟建工程位于高新区神州路与凯旋路交叉口的西北角，南李万村东，北临世纪大道。本次勘察包括3号楼，4号楼，5号楼，6号楼，7号楼，8号楼，9号楼，10号楼，12号楼，13号楼，14号楼，及15号楼共12栋住宅楼，所有住宅楼高均为11层，拟定地下室一层，拟采用框剪结构，筏板基础，基础尺寸及埋深待定。各建筑物室内外高差为0.30m，拟建建筑物为6#住宅楼，拟建建筑物尺寸为：51.0×14.0m室外设计标高为 93.10m，地上层数为11层，地下室1层

2.2工程勘察情况

2.2.1 勘察目的与任务

本次勘察集初勘及详勘一次性进行，目的是为工程设计和施工提供详细的地质资料和岩土工程参数，对基础设计和施工提车建议。主要任务为： ① 查明工程场地的岩性、时代成因及空间分布特征，提供设计所需的各层土物理力学性质指标，并对基础影响深度内的承载力和变形特征进行评价。 ② 查明工程场地不良地质现象的成因、类型、分布范围及其对场地的稳定性影响，预测其发展趋势，并提出防治措施及有关技术参数。

③ 查明地下水的埋藏条件，含水类型等，评价地下水对基础设计施工的影响及对建筑材料的腐蚀性。

④ 查明场地有无湿陷性及湿陷涂层厚度，确定场地湿陷类型及湿陷等级。 ⑤ 在季节性冻土地区，提供场地土的标准冻结深度。

⑥ 判定场地土类型及建筑场地类别，提供有关抗震设计参数，对其地震效应进行评价。

⑦ 对天然地基的适宜性进行评价。当天然地基不能满足时，论证采用复合地基及桩基的可能性并提出具体方案。

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河南理工大学本科毕业设计（论文） 第二章 工程地质条件

⑧ 提出影响工程施工的不利地质因素，并对工程设计和施工中应注意的问题提出建议。

2.2.2岩土工程勘察等级确定

依据《岩土工程勘察规范》（GB5002-2001）第3.1节，结合工程特征及场地地质条件，确定本工程重要性等级为二级，场地等级为二级，地基等级为二级，综合确定其岩土工程勘察等级为乙级；按照《建筑地基基础设计规范》（GB50011-2001）第3.0.1条确定地基基础设计等级为乙级；按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第3.1.1条确定本工程为丙类建筑。

2.2.3勘察工程布置

勘察工作布置

依据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001），结合建筑物特征，勘探点位置沿建筑物角点及周边布置，个别住宅楼为网格布置。本次勘察共布置勘探孔78孔。

①勘探点间距：根据《岩土工程勘察规范》（50021-2001）第4.1.15条及4.9.2条，确定高层建筑物孔间距12——25米。

②勘探点深度：勘探孔深度的确定根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）第4.1.18条、第4.1.19条，主要考虑满足天然地基及复合地基评价的要求，确定本工程的11层住宅楼控制性勘探孔深30.0米，一般性勘探孔深25.0米。

2.2.4勘探测试及取土方法简述

为准确测定有关岩土参数及相关勘察评价指标，以针对性、实用性为原则，综合采用钻探、标贯、室内试验等多种勘察手段开展本次勘察工作。 ① 钻探

采用DPP-100型车装钻机进行施工，目的是查明地层结构及分布规律，回转钻进，粘性土岩芯采取率不低于90%，并观察记录各土层宏观特征，通过对不同深度的土体采样分析试验，确定地基土承载力及其物理力学性质指标。 ② 标准贯入试验

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河南理工大学本科毕业设计（论文） 第二章 工程地质条件

标准贯入试验采用￠42钻杆，63.5KG标准重锤，自由落体法进行试验，主要用于确定地基土承载力等。 ③ 室内试验

根据本工程存在岩土工程问题有针对性地进行室内试验。通过室内试验，确定地基土的有关物理力学性质指标，为岩土工程综合评价提供依据：

一般物理性质指标实验：测定土的一般物理性质指标，用来判定土的物理性质。

中压固结试验：用来判定土的压缩性，测定各层土不同压力下的孔隙比、压缩模量、压缩系数等变形参数。

三轴压缩试验（不固结不排水剪）：用来判定土的抗剪强度，测定各层土的粘聚力、内摩擦角等参数。

颗粒分析试验：用来进行砂土及粉土的定名，测定砂土、粉土颗粒组成及粉土的颗粒含量。

在选择地基处理方案前应完成下列工作

①搜集详细的岩土工程勘察资料 上部结构及基础设计资料等

②根据工程的要求和采用天然地基存在的主要问题 确定地基处理的目的处理范围和处理后要求达到的各项技术经济指标等

③结合工程情况了解当地地基处理经验和施工条件对于有特殊要求的工程尚应了解其他地区相似场地上同类工程的地基处理经验和使用情况等 ④调查邻近建筑 地下工程和有关管线等情况 ⑤了解建筑场地的环境情况

2.2.5勘察工作完成情况

本工程外业工作于2008年元月4日开始，元月15日结束，室内试验于2008年元月15日结束，提交报告为2008年元月24日，整个工期为20天。本次所完成的实际工作量见表：2-1

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河南理工大学本科毕业设计（论文） 第二章 工程地质条件

表2-1 完成工作量一览表

项目 测量定孔（个） 总进尺（mm） 原位测试 钻探 标贯 空数（个） 点次 数量 78 2126.50 20 303 项目 室内试验 一般物理指标（件） 中压固结试验（件） 三轴压缩试验（件） 筛分试验 西颗粒分析试验 数量 428 400 49 112 8 取土钻孔数（个） 26 取原状样（件） 408 本次勘察高程采用85年国家高程系统，以场地东侧水准点为基准点，其标高为93.13m。

2.3场地工程地质条件

2.3.1地形、地貌及地质构造条件

拟建工程场地位于焦作市高新区世纪大道南侧，场地地势开阔平坦，自北向南稍有倾斜。场地地貌属于太行山南侧山前冲洪积洼地。

场地构造位位于太行山隆起与华北坳陷平原的交换部位，区域构造多为东北向的高角度正断面，无全新活动断层通过。

2.3.2水文地质条件

①地下水类型、埋深及变幅

场地地下水类型为潜水，地下水位埋深2.0-2.4m，季节性变化幅度1.0m左右，含水层岩性为粉质粘土、粉土及粉细砂夹层，以接受大气降水及径流补给为主，主要消耗于地表蒸发、人工抽水和径流排泄。

②水质分析结果

根据本次勘察所取场地钻孔水样，按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）第12.1.3条试验方法分析试验，其结果详见《水质分析报告》。

2.3.3场地土冻结深度

根据《中国季节性冻土标准深图》，焦作市的最大冻结深度为0.31m，基础设计和施工时可不考虑冻土的影响。

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河南理工大学本科毕业设计（论文） 第二章 工程地质条件

2.3.4不良地质作用

勘察范围内未发现暗滨、暗塘、洞穴、滑坡、泥石流等不良地质作用。

2.3.5地下水腐蚀性评价

按照《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）规范附录G，本地区干燥指数K大于1.5，属于干旱区，本场地地层属含水量>20%的弱透水层，因此拟建场地环境类型为Ⅰ类。

根据本场地水质分析报告，按环境类型地下水对混凝土结构无腐蚀性；按地层渗透性地下水对混凝土结构无腐蚀性；在长期浸水情况下对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，干湿交替情况下地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具较弱腐蚀性；地下水对钢结构具弱腐蚀性。

2.3.6 活动断裂影响

经分析场地的附近不存在深大断裂构造，场区内无活动断层通过。

2.3.7 场地地震效应评价

① 抗震设防烈度及地震动参数

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）附录A，焦作市抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速值为0.15g。

② 场地土类型和建筑场地类别

对本场地51号孔、62号孔、72号孔、75号孔、90号孔、94号孔、99号孔、106号孔、109号孔、125号孔、129号孔及132号孔进行等效剪切波速测试，经计算，场地平均实测等效剪切波速为234m/s，根据河南中原地震科技有限责任公司中华新天地商住区（一期）《工程场地地震安全性评价工作报告》可知，场地覆盖层厚度为56m，判定本场地土类型为中软土。按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第5.1.4条，本场地的特征周期值为0.45s。

③液化判别

依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第4.3.3条规定进行初判，场地97号孔①1粉土须进一步判别液化，判别结果详见表2-2

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表2-2 液化判别

孔号 土层编号 ③1 土层名称 粉土 标贯深度ds(米) 4.65 最高水位dw(米) 1.0 粘粒含量pc 9.8 临界击数Ncr 5.6 标贯击数 N 8 液化判别 97号 不液化 由上表可知，场地无地震液化土层。

2.4现场岩土工程分析与评价

2.4.1岩土参数的分析与选用

在野外钻探、原位测试、室内试验等勘察工作的基础上，结合临近场地经验，按照可靠性和适用性的基本要求，分别给出两种设计状态的岩土工程参数。表2-3正常使用极限计算所需的岩土参数；

表2-3 正常使用极限状态计算所需的岩土参数

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层号 岩土名称 含水量 W (%) 比重 GS 重度 γ 20.1 20.0 20.0 20.2 18.7 20.4 20.0 20.0 20.4 20.1 20.2 20.0 20.2 19.2 20.3 20.8 20.8 19.6 20.3 20.9 19.9 孔隙比 饱和度 液限 塑限 液性指数 塑性指数 ② ②1 ③ ③1 ③2 ④ ④1 ④2 ⑤ ⑤1 ⑤2 ⑥ ⑥1 ⑥2 ⑦ ⑦1 ⑦2 ⑦3 ⑧ ⑧1 ⑧2 粉质粘土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉细砂 粉质粘土 粉土 粘土 22.8 2.72 24.0 25.1 25.0 35.8 22.3 22.2 24.9 23.2 23.8 23.7 25.8 23.2 31.3 23.5 20.8 20.8 28.1 22.9 20.6 28.1 2.74 2.71 2.70 2.74 2.72 2.70 2.74 2.72 2.70 2.74 2.72 2.70 2.74 2.71 2.70 2.70 2.74 2.72 2.70 2.74 0.665 0.701 0.705 0.673 0.998 0.634 0.650 0.709 0.646 0.667 0.685 0.713 0.647 0.880 0.653 0.573 0.573 0.790 0.643 0.560 0.761 93.3 93.6 97.2 98.5 97.2 95.8 92.1 95.9 97.2 96.5 96.1 97.7 96.6 97.4 97.4 97.3 97.3 97.0 96.9 98.4 100.0 32.0 37.7 29.1 26.3 43.1 30.7 25.8 39.9 31.3 27.5 38.7 30.0 25.6 40.6 29.4 24.9 24.9 38.4 30.0 24.7 39.6 17.9 19.9 16.8 17.6 21.8 17.4 16.1 20.7 17.6 18.3 20.2 17.2 16.8 20.9 17.0 15.8 15.8 20.0 17.1 15.2 20.0 0.36 0.23 0.70 0.86 0.66 0.37 0.64 0.23 0.42 0.63 0.19 0.69 0.73 0.53 0.53 0.56 0.56 0.44 0.47 0.56 0.40 14.1 17.8 12.1 8.6 21.3 13.3 9.7 19.2 13.7 9.2 18.4 12.8 8.8 19.7 12.6 9.0 9.0 18.3 12.9 9.4 19.1

承载能力极限状态计算所需的岩土参数（Ck、φk），见表2-4。

表2-4 承载能力极限状态设计所需的Ck、φk值

层号 Cuk（°） Φuk（kpa） ② 5.6 30.6 ③ 4.3 15.2 ③2 3.5 21.7 ④ 4.0 21.9 ⑤ 4.1 22.4 ⑤1 6.8 43.4 ⑥ 5.3 21.5 ⑥1 4.2 31.3 ⑥2 3.6 24.4 2.4.2各层土承载力特征值及压缩性评价

①各层土承载力特征值

按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）规范第5.2.3条规定，依据室内土工试验，原位测试等资料，结合临近场地经验，经综合分析后提供各层

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土的承载力特征值见表2-5

层号 ② ②1 ③ ③1 ③2 ④ ④1 ④2 ⑤ ⑤1 ⑤2 ⑥ ⑥1 ⑥2 ⑦ ⑦1 ⑦2 ⑦3 ⑧ ⑧1 ⑧2 岩性 粉质粘土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉细砂 粉质粘土 粉土 粘土 表2-5 各层土承载力特征值一览表

承载力特征值fak（kPa） 物性指标确定 标贯指标确定 120 130 120 110 110 130 130 110 180 190 180 180 200 200 210 200 200 180 190 200 200 180 240 210 200 200 190 220 210 220 210 建议值 120 120 110 130 110 180 180 180 200 200 200 180 200 180 210 200 190 210 220 210 ②各层土压缩性指标评价

经过对室内试验结果综合分析，确定各层土100-200kPa压力段的压缩模量值，见表2-6

表2-6 各层土压缩模量及压缩性评价一览表

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层号 ② ②1 ③ ③1 ③2 ④ ④1 ④2 ⑤ ⑤1 ⑤2 ⑥ ⑥1 ⑥2 ⑥3 ⑦ ⑦1 ⑦2 ⑦3 ⑧ ⑧1 ⑧2 岩性 粉质粘土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉砂 粉质粘土 粉土 粘土 粉细砂 粉质粘土 粉土 粘土 压缩系数 a0.1-0.2（1/MPa） 0.230 0.197 0.302 0.165 0.358 0.233 0.205 0.188 0.204 0.146 0.182 0.249 0.138 0.313 0.219 0.158 0.278 0.222 0.180 0.210 压缩模量 ES（MPa） 8.02 9.19 5.88 11.13 5.68 7.80 8.52 10.68 8.19 12.93 11.07 7.29 13.36 6.11 15.8 7.77 10.37 7.03 12.6 7.69 8.69 8.57 压缩性评价 中压缩性 中压缩性 中压缩性 中压缩性 中压缩性 中压缩性，个别低压缩性 中压缩性 中压缩性 中压缩性，个别低压缩性 中压缩性，个别低压缩性 中压缩性，个别低压缩性 中压缩性 中压缩性，个别低压缩性 中压缩性 低压缩性 中压缩性 中压缩性，个别低压缩性 中压缩性 中压缩性 中压缩性 中压缩性 中压缩性 据此判定，场地各层土均为中、低压缩性土。

2.4.3各土层桩基参数

①各层土钻孔灌注桩桩基参数

钻孔灌注桩参数系根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）表5.2.8-1及表5.2.8-2确定。其结果见钻孔灌注桩桩基参数表2-7

表2-7 水下钻孔灌注桩桩基参数

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极限侧摩阻力qsik（kPa） 层号 ② ②1 ③ ③1 ③2 ④ ④1 ④2 ⑤ ⑤1 ⑤2 ⑥ ⑥1 ⑥2 ⑦ ⑦1 ⑦2 岩性 粉质粘土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 土层厚度 （m） 0.9 0.8 1.1 0.7 1.6 1.7 1.4 2 2.7 2 1.8 2.1 1.8 2.1 2.2 2.5 2.6 （水下） 72 80 51 51 55 72 72 80 70 70 82 56 70 65 62 66 65 极限端阻力qpk（kPa） 桩入土深度10米 730 730 780 桩入土深度15米 500 800 530 530 900 820 ②各土层预制桩桩基参数

预制桩参数系根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）表5.2.8-1及表5.2.8-2确定。其结果见钻孔灌注桩桩基参数表2-8

表2-8 预制桩桩基参数

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层号 ② ②1 ③ ③1 ③2 ④ ④1 ④2 ⑤ ⑤1 ⑤2 ⑥ ⑥1 ⑥2 ⑦ ⑦1 岩性 粉质粘土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 粘土 粉质粘土 粉土 极限侧摩阻力qsik（kPa） （水下） 72 80 51 51 55 72 72 80 70 70 82 56 70 65 62 66 极限端阻力qpk（kPa） 9＜h≤16 16＜h≤30 2400 2400 3900 1600 2000 2000 2400 2000 2400 2400 2800 - 23 -

河南理工大学本科毕业设计（论文） 第三章 筏板基础设计

第三章 筏板基础设计

3.1基础概述

结构或其他建设工程是通过地面的基础来支持。单词“foundation”意思是地面本身，是某物放置的地方或在地面上提供支持，或地面和放在其上要素的结合。复杂的办公大楼的基础应是混凝土基底和土壤或支撑基地的岩石组成的联合体。土石坝的基础是天然土或放置大坝的岩石。混凝土基底或混凝土桩或桩帽通常称为基础不包括土壤或放置其上岩石。被固定的部分和自然土壤或地球岩石形成一个基础系统，土壤和岩石提供系统的最终支撑。已固定的基础要么土壤承载要么是岩石承载。施加负荷后土壤或岩石的反应一般判定基础功能的好坏。在设计安装部分，设计师必须确定用在土壤或岩石上安全压力、总的沉降量和结构可以承受的不均匀沉降。

已安装部分的基础系统可能是基底、筏板基础、板式基础和沉箱或桩，所有这些都是用来将上层建筑的荷载传递到地基。这些从上层建筑传输荷载到地面的部分称为基础。

基础或扩展基础是用来传递来自柱子或墙上负载到基础下土壤或岩石。通常情况下，基础是由钢筋混凝土建造的。然而，在某些情况下，他们可能用素混凝土或砖石结构来建造。当每一个基础只支撑一个柱时，它是方的。基础支持两列柱被称为联合基础，可以是长方形或梯形。悬臂基础用于传递来自两柱的荷载，一柱和基础的一端固定在建设基线或外墙。基础支撑墙是连续基础。

基础的尺寸是由可能施加在基础底部的荷载除以地基土和岩石能够承担的容许支撑压力来确定。关于基础的大多数建筑法规和教科书上包含列有不同类型的土壤和岩石的可允许承载压力的表格，但是这些表格仅给出了土壤或岩石一般分类和描述并且必须谨慎使用。有关土壤和岩石的更具体信息通常是通过钻孔测试、提取土壤和岩石样本、进行样本化验和工程分析来来获得以确定合适的承载压力。除了承载压力，必须考虑到可能发生的总沉降量和支撑这种沉降的建筑的承载力。如果沉降是一个问题，那么就有必要使用其他类型的基础而不是基础或扩大基础，并且降低承载压力。

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梁级被用于支持墙的外柱之间的基础，同时梁将墙的重量传到柱基础。梁也可使用内柱之间的基础来作为背带或链结或支持内墙。挡土墙指那些因墙后有土而承受水平土压力的墙。这些墙的基础必须与停留在土壤或岩石之间有足够的摩擦阻力，以便受到的横向土压力时他们不会滑动。此外，必须设计挡土墙以便他们不会推翻。在霜冻敏感地区，基础必须置于霜冻线的下方。

地下水在基础的设计和安装上是一个主要问题，其基础是放于地下水位以下的。从深井中抽水或从集水井里抽水的井点常在基础施工过程施工期间用于施工现场排水的方法。其他很少用的方法是冻结土壤中的水，通过电渗去除水，和在开挖范围内的外围安装由柱和泥浆组成的隔离墙。如果排水作业在现有建筑物包围的场地进行，则必须采取预防措施来保护这些建筑物，因为降低地下水可能会导致所支承建筑物的土壤下沉。

如果基底部分或全部在地下水位以下，则墙壁的设计必须承受外面水的静水压力和回填土压力。另一种程序是安装一个永久性的体系，来消除墙外的水。地下水位以下的地下建筑有时会受到大于结构向下势力的上升水压力。在这种情况下，必须采取措施来锚固结构，以防止他们向上浮动。

地下水也会造成这样的问题，通过地下室墙、板及关节浸润到地下室本身。我们可以采取措施来防止或减少这种情况，例如提供外部的可使水远离地下室的永久排水系统，将墙和平板用不透水的塑料膜包裹，或在外墙刷沥青涂料来降低通透性。也可以使用前述方法的组合。在挡土墙和挡土坝的低处常常设有渗漏洞，通过渗漏洞挡土墙和挡土坝后的积水可以流出。由于水流通过墙壁进入一个开放的外部排水系统，那么墙后的水压力得以缓解。

膨胀土上的基础常常受到令人痛苦的移动，除非采取特殊的预防措施。膨胀土是那些在那些改变水量时过分膨胀和压缩的土。问题可以被克服，如：在含水量重大变化的区域之下设置，用非膨胀材料进行回填，通过添加如石灰或水泥的外加剂改变土壤以使体积不发生变化，或提供以适应移动的灵活结构。

基础的加固往往是必要的，它可以补救或预防。补救加固是用来纠正现存的过分下陷的基础缺陷。如果结构被挽救或返回到其原始状态，则必须提供附加基础支撑。当新结构被安装在现有结构的邻近或下方，如在城市建设地铁，

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就应采用预防加固。基础加固是一个专门的施工技术。这项工作通常是在密闭空间开展，如地下建筑，或在建筑面积外开挖的小坑。当新基础施工时，对已有结构的负荷提供支撑是必要的。新的基础可能安置在比原来的基础深的基地上，或者是桩或者是沉箱。

墙基础的加固现有基础附近和下方挖坑进行的。凹坑很小， 3英尺宽乘以4英尺长大。放置在坑里作为开挖程序的卧式薄板，以防止墙产生漏洞和已被加固的建筑下沉。当达到新的持力层时，就应在坑内构筑模板，并且在从新的持力层到旧基础的底部的3英寸范围内浇注混凝土。在新浇注的混凝土硬化后，用混合砂、水泥及少量的水包裹3英寸的。被叫泥浆的混合物的包装非常紧密的空间，在新基础的上部和旧基础的底部之间的空间用成为泥浆的混合物紧紧包裹。墙的加固过程是贯穿墙基础的整个长度反复进行的。由此产生的新基础可能是一个连续墙或间隔桥墩。

筏型基础又叫笩板型基础。是把柱下独立基础或者条形基础全部用联系梁联系起来，下面再整体浇注底板。一般说来地基承载力不均匀或者地基软弱的时候用笩板型基础。而且笩板型基础埋深比较浅，甚至可以做不埋深式基础。由底板、梁等整体组成。建筑物荷载较大，地基承载力较弱，常采用砼底板，承受建筑物荷载，形成筏基，其整体性好，能很好的抵抗地基不均匀沉降。

3.2筏板基础的类型

筏板基础分为平板式和梁板式，如图3-1和3-2所示

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图3-1平板式筏板基础 图3-2 梁板式筏板基础

。

梁板式筏板基础所消耗的混凝土和钢筋都较平板式基础少，因而比较经济；但是平板式筏基对地下室空间高度有利，施工也比较方便。因此，筏型基础型式的确定应综合考虑土质，上部结构体系，柱距，荷载大小及施工条件等因素。在工程设计中一般认为对柱距变化和柱间荷载变化不超过20%，柱网间距较小，上部荷载不很大的结构可选用平板式筏基。对于纵横柱网尺寸相差较大，上部结构的荷载也较大时，宜选用梁板式筏基。对上部结构为剪力墙体系时，如果每道剪力墙都直通到基础，一般习惯把筏型基础做成平板式的，而对于每道剪力墙不都直通到基础的框支剪力墙必须选用梁板式筏基。

3.3筏板基础的结构设计

筏板基础的主要结构形式有平板式筏基和肋粱式筏基，包括等厚度或变厚度底板和纵横向肋梁．一般情况下宜将基础肋梁置于底板上面，如果地基不均匀或有使用要求时，可将肋梁置于板下，框架柱位于肋梁交点处．在具体筏基 设计时应着重考虑如下问题：

①应尽量使上部结构的荷载合力重心与筏基形心相重合，从而确定底板的形状和尺寸．当需要将底板设计成悬挑板时，要综合考虑上述多方砸因素以减小基础端部基底反力过大而对基础弯距的影响；

②底板厚度由抗冲切和抗剪强度验算确定．柱同间距较大时可在柱间设置加强板带(粱加配箍筋)来提高抗冲切强度以减少板厚，也可采用后张预应力钢筋法来减少混凝土用量和造价．决定板厚的关键因素是冲切，应对筏基进行详细

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的冲切验算；

③无肋梁筏板基础的配筋可近似按无梁楼盖设柱上板带和跨中板带(倒楼盖法)的计方法进行，精确计算可用有限元法；对肋梁式筏基，当肋梁高度比板厚大得较多时，可分别计算底板和肋梁的配筋，即底板以肋梁为固定支座按双向板计算跨中和支座弯矩，并适当调整板跨中和支座的配筋；

④构造配筋要求：筏板受力筋应满足规范中0．15％的配筋率要求，悬挑板角处应设置放射状附加钢筋等设计人员往往配置受力钢筋有余，构造钢筋却配置不足

3.4筏板基础平面尺寸确定

3.4.1筏板厚度

计出该工程的地基处理。总结CFG桩复合地基施工、设计的技术成果及工程实际应用情况，对设计出该工程的地基处理。总结CFG桩复合地基施工、设计的技术成果及工程实际应用情况，对设计出该工程的地基处理。总结CFG桩复合地基施工、设计的技术成果及工程实际应用情况，对设计出该工程的地基处理。总结CFG桩复合地基施工、设计的技术成果及工程实际应用情况，对设计出该工程的地基处理。总结CFG桩复合地基施工、设计的技术成果及工程实际应用情况，对设计出该工程的地基处理。总结CFG桩复合地基施工、设计的技术成果及工程实际应用情况，对设

筏板厚度根据抗剪切要求确定，对于有肋的筏基，一般不小于板格最小跨度的1/20，并不小于300mm，平板式筏基的最小厚度可取400mm，另外对于高层建筑物，也可采用厚筏板，厚度可取1—3m。拟建6#住宅楼筏板厚度取0.7m.

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3.4.2筏板基础埋深及承载力的确定

城区由于用地紧张，高层建筑密集，因此常需设置车库、人防工程、设备用房和水池等地下室，并由其使用功能要求决定地下室的层高和层数，这就基本确定了基础底板的埋置深度．然后，根据该深度结台建筑场地的岩土工程特点进行基础选型，研究选择天然筏板基础的可能性由于地下室具有一定的埋深及北京城东地区的地下水位较高，天然筏板基础属于补偿性基础，因此地基的确定有两种方法一是地基承载力设计值的直接确定法．它是根据地基承载力标准值按照有关规范通过深度和宽度的修正得到承载力设计值，并采用原位试验(如标惯试验、压板试验等)与室内土工试验相结台的综台判断法来确定岩土的特性二是按照补偿性基础分析地基承载力

3.4.3筏板配筋

筏板配筋由计算确定，按双向配筋，并考虑下述原则：

a．平板式筏板基础，按柱下板带和跨中板带分别计算配筋，以柱上板带的正弯矩计算下筋，用跨中板带的负弯矩计算上筋，用柱上和跨中板带正弯矩的平均值计算跨中板带的下筋。

b．梁板式筏板基础，在用四边嵌固双向板计算跨中和支座弯矩时，应适当予以折减。肋梁按T形梁计算，肋板也应适当的挑出1/6~1/3柱距。

配筋除满足上述计算要求，纵横方向的支座钢筋尚应有1/2~1/3贯通全跨，且其配筋率不应小于0.15%，跨中钢筋按实际配筋率全部连通。

筏板分布钢筋在板厚小于或等于250mm时，取d=8mm，间距250mm；板厚大于250mm时，取d=10mm，间距200mm。

对于双向悬臂挑出，但基础梁不外伸的筏板，应在板底布置放射状附加钢筋，附加钢筋直径与边跨主筋相同，间距不大于200mm。一般为5~7根。

c．墙下筏板基础，适用于筑有人工垫层及具有硬壳层的比较均匀的软土地基上，建造六层及六层以下横墙较密集的民用建筑。墙下筏板基础一般为等厚度的钢筋混凝土平板，混凝土强度等级可采用C20，对地下水位以下的地下室筏板基础，必须考虑混凝土的抗渗等级，并进行抗裂验算。筏板基础垫层厚度

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