办公楼CGF方案.doc

目 录1 工程概况2素混凝土桩(CFG桩)复合地基设计2.1 设计要求2.2 设计依据2.3 设计处理范围及深度2.4 面积置换率2.5 CFG桩布置2.6桩身材料及强度等级2.7褥垫层3 关键点控制4 复合地基检测5 CFG桩复合地基典型单元设计计算附: CFG桩桩平面布置四川省华蓥监狱迁建工程办公楼CFG桩地基加固方案设计1工程概况四川省华蓥监狱迁建工程办公楼塔基位于四川省华蓥监狱迁建工程办公区内。该塔基基底标高为自然地坪以下5.00m。根据中国建筑西南勘察设计研究院提供的该场地岩土工程勘察报告，地层结构自上而下为：杂填土（1）：杂色，松散，稍湿。主要为粘土及岩块，有砖块及条石等建筑垃圾。该层于场地内广泛分布，层厚0.202.30m。素填土（2）：灰褐色褐黄色,松散,稍湿。以粘土为主，含少量植物根及腐植草木质, 该层于场地内广泛分布，层厚0.603.10m。粘 土（3）:浅黄褐黄色,可塑硬塑。含铁锰质氧化物及高岭土，该层在场地内分布较连续，局部地段缺失，层厚1.105.60m。粉质粘土（4-1）: 褐黄黄褐色,可塑硬塑。该层在场地内分布较连续，局部地段缺失，层厚0.4010.50m。标准贯入试验修正后的平均击数为7.3击。粉质粘土（4-2）: 褐黄黄褐色,软塑流塑。该层在场地内分布不连续，局部地段缺失，层厚0.506.70m。标准贯入试验修正后的平均击数为3.8击。粉 土（5-1）: 灰灰黄色，松散,很湿。该层局部地段缺失，层厚0.503.90m。标准贯入试验修正后的平均击数为5.8击。粉 土（5-1）: 灰灰黄色，稍密,很湿。该层局部地段缺失，层厚0.507.10m。淤泥质粉质粘土（6）:灰灰黑色，流塑,饱和。含少量木屑等有机物，有异味。层厚0.505.50m。 松散卵石（7-1）: 灰黄色，松散，饱和，卵石粒径一般25cm，个别约5cm，呈亚圆形，砂含量约40%，砂的矿物成分以石英、长石为主，夹少量云母。局部卵石已风化。该层层厚0.601.50m，N120修正击数一般为13击，平均1.8击。稍密卵石（7-2）: 灰黄黄褐色，稍密，饱和，卵石粒径一般35cm，个别大于5cm，呈亚圆形，砂含量约30%。砂的矿物成分以石英、长石为主，夹少量云母。该层分布连续，层厚2.804.00m，N120修正击数一般为36击，平均3.9击。中密卵石（7-3）: 灰褐黄褐色，中密，饱和，卵石粒径一般36cm，个别大于7cm，呈亚圆形，砂含量约25%。砂的矿物成分以石英、长石为主，夹少量云母。该层分布连续，层厚0.406.20m，N120修正击数一般为610击，平均7.9击。根据该场地岩土工程勘察报告资料及相关规范，地基土工程特性指标如下： 岩土名称重 度 (kN/m3)压缩模量Es（MPa）承载力特征值fak(kPa)抗剪强度指标沉管灌注桩（ CFG桩）粘聚力C(kPa)内摩擦角(°)桩极限摩阻力特征值qsik(kPa)桩极限端阻力特征值qpk(kPa)粘 土（3）20.07.5180501560粉质粘土（4-1）19.56.5150201740粉质粘土（4-2）19.03.5100151520粉 土（5-1）19.03.5100132050粉 土（5-2）18.04.580111820淤泥质粉质粘土（6）17.03.060810松散卵石（7-1）19.01803580稍密卵石（7-2）21.0300401001300中密卵石（7-3）22.0500451202500该场地地下水静止水位约1.50m，标高为268.40272.90m,据已有地质资料，该场地在洪水季节地下水水位将上升1.50m左右，而且地下水对混凝土和混凝土中钢筋无腐蚀性。2 CFG桩复合地基设计 2.1 设计要求 根据勘察资料分析表明，拟建的四川省华蓥监狱迁建工程办公楼塔基,基底土层（硬塑状粘土、可塑状粉质粘土、软塑状粉质粘土、粉土、淤泥质粉质粘土层）承载力均不够，不能满足设计要求的强度，需要进行地基加固处理。根据设计要求该塔基地基采用CFG桩复合地基加固处理方案。加固处理后所形成的复合地基承载力特征值须满足：fspk250kPa。 2.2 设计依据建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）；建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）；塔基基础图（塔吊说明书）；四川省华蓥监狱迁建工程岩土工程勘察报告（中国建筑西南勘察设计研究院，2003年9月）；2.3 设计处理范围及深度根据建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）的规定及设计院的技术要求，复合地基处理范围为：建筑物筏基、独立柱基部分；复合地基处理深度为基底下至卵石层顶板约12.00m。2.4 面积置换率根据岩土工程勘察报告，依据建筑地基处理技术规范(JGJ792002 J220-2002): 根据地勘报告选取210、215钻孔的地层来计算：CFG桩以稍密卵石层为桩端持力层，设计桩径为400mm。其中：qsi取平均值为15kPa，桩长L取11.5m，qp=1300kPa，Ap=0.1256m2,up=1.256m。经计算，Ra=250kN。综上计算最后取Ra=250.00kN。 式中: fspk为复合地基承载力特征值,取值250kPa; fsk为桩间土承载力特征值,取值150kPa; m为面积置换率; Ra为单桩承载力特征值(KN), Ra实取值2500KN; 为桩间土强度发挥系数,取0.75; 经计算得m=0.056，实取m=0.06；2.5 桩的布置按照正方形布孔，根据公式：m= AP / BS， (S，为桩沿基础长向垂直间距)，取B=1.5m、s=1.5m。 具体桩数根据现场情况有所调整，桩位布置详见附后的CFG桩平面布置图。 2.6桩身材料及强度等级由Ra= 250kN，fcu 3Ra/Ap 3Ra/Ap =3×250/0.1256=9.42MPa桩身材料采用水泥、石、砂，桩身混凝土强度等级取C10。2.7褥垫层 a.厚度:10cm。 b.材料:级配砂石(最大粒径一般3cm)。 c.褥垫层需经静力压实法或动力压实法（桩间土含水量较少时）压实,其夯实后的体积与虚铺体积之比不大于0.90。3关键点控制由于本工程对复合后的地基土承载力要求较高,因此,在工程施工中应严格控制如下关键点：（1）桩位要准确，定点偏差不大于2厘米、施工偏差不大于10厘米；（2）成孔深度控制：根据地质报告和密实电流确定进入持力层不小于40厘米；（3）严格控制成桩拔管速度，应控制在1.21.5m/min左右，若遇淤泥质土时拔管速度应适当减慢。5复合地基设计计算-计算项目: 地基处理计算 2- 计算简图 - 计算条件 - 基本参数 地基处理方法：CFG桩法 基础参数 基础类型： 矩形基础 基础埋深： 3.500(m) 基础宽度： 4.200(m) 基础长度： 4.200(m) 基础覆土容重： 20.000(kN/m3) 基底压力平均值： 250.0(kPa) 基底压力最大值： 300.0(kPa) 土层参数 土层层数： 7 地下水埋深： 3.000(m) 压缩层深度： 11.650(m) 沉降经验系数： 0.400 地基承载力修正公式： 承载力修正基准深度d0： 0.500(m) 序号 土类型 土层厚 容重 饱和容重 压缩模量 承载力 鏱 鏳 (m) (kN/m3) (kN/m3) (MPa) (kPa) 1 杂填土 1.200 17.0 - 3.500 60.0 0.000 1.000 2 素填土 0.500 17.5 - 4.000 80.0 0.000 1.000 3 粘性土 1.700 19.0 19.0 6.500 150.0 0.000 1.000 4 粘性土 2.600 20.0 21.0 7.500 180.0 0.000 1.000 5 粘性土 1.100 17.5 18.0 6.500 150.0 0.000 1.000 6 粉土 7.500 17.0 19.0 3.500 100.0 0.000 1.000 7 卵石 8.000 21.0 22.0 13.000 300.0 0.000 1.000 *鏱 - 基础宽度地基承载力修正系数 *鏳- 基础深度地基承载力修正系数 CFG桩参数 桩布置形式： 矩形 桩竖向间距： 1.500(m) 桩水平间距： 1.500(m) 桩直径： 400(mm) 桩长： 11.200(m) 承载力计算公式： 单桩承载力特征值： 250.000(kN) 桩间土承载力折减系数： 1.000 垫层厚度： 50(mm) 垫层超出桩外侧的距离： 300(mm) 基础边缘外桩的排数(横向)： 0 基础边缘外桩的排数(竖向)： 0 处理土层参数 土层 天然土层f f提高系数k 桩间土fsk 天然土层Es 复合地基Es 天然土层 复合地基è 4 180.0 1.100 198.0 7.500 12.419 23.0 11.7 5 150.0 1.100 165.0 6.500 11.565 23.0 23.0 6 100.0 1.100 110.0 3.500 7.524 23.0 23.0 7 300.0 1.100 330.0 13.000 18.316 23.0 23.0 *f - 表示原始土层承载力特征值(kPa) *fsk - 表示桩间土承载力特征值(kPa) *Es - 表示压缩模量(MPa) * - 表示压力扩散角(度) * 承载力提高系数和复合地基压力扩散角为交互参数； * 天然土层的承载力、压缩模量为土层参数，列在这里便于对比； * 天然土层的压力扩散角、桩间土fsk和复合地基压缩模量为计算中间结果。-计算结果:-1. 基础底面处承载力计算 基底平均压力pk： 250.0(kPa) 基底最大压力pkmax： 300.0(kPa) 基底自重压力pc： 58.6(kPa) 置换率m： 0.056 桩间土承载力fsk： 198.0(kPa) 复合地基承载力特征值fspk： 298.1(kPa) 修正后复合地基承载力特征值fz： 348.2(kPa) pk <= fz, 满足！ pkmax <= 1.2*fz, 满足！ 因此复合地基承载力满足要求！2. 地基处理深度范围内土层的承载力验算 土层号 深度 pz pcz pz + pcz fz 是否满足 (m) (度) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa) 5 6.00 11.7 123.4 86.1 209.4 345.8 满足！ 6 7.10 23.0 88.8 94.9 183.7 303.1 满足！ 7 14.60 23.0 21.5 162.4 183.8 579.5 满足！3. 下卧土层承载力验算 土层号 深度 pz pcz pz + pcz fz 是否满足 (m) (度) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa) 7 14.75 23.0 21.1 164.1 185.2 458.6 满足！ * - 土层的应力扩散角 *pz - 下卧层顶面处的附加应力值 *pcz - 下卧层顶面处土的自重压力值 *fz - 下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值4. 沉降计算 层号 厚度 压缩模量 Z1 Z2 压缩量 应力系数积分值 (m) (MPa) (m) (m) (mm) (z2a2-z1a1) 1 2.50 12.419 0.00 2.50 33.21 2.1540 2 1.10 11.565 2.50 3.60 9.20 0.5557 3 7.50 7.524 3.60 11.10 32.05 1.2597 4 0.15 18.316 11.10 11.25 0.10 0.0096 5 0.40 13.000 11.25 11.65 0.36 0.0246 压缩模量的当量值： 10.231(MPa) 沉降计算经验系数： 0.400 总沉降量：0.400 * 74.92 = 29.97(mm) *Z1 - 基础底面至本计算分层顶面的距离 *Z2 - 基础底面至本计算分层底面的距离