CFG桩与水泥搅拌桩毕业设计

桂 林 理 工 大 学 博 文 管 理 学 院 毕 业 设 计 论 文摘 要本次设计的工程来源于湖南省长沙市，长沙市中天房地产开发有限公司计划修建一栋九层楼高的住宅楼，由于修建地的地基土质较差，不能满足上部荷载组合的要求，需要处理。通过对工程用地的实地了解和勘察，结合各种地基处理方式的适合性，经过综合分析后确定 CFG 桩和水泥土搅拌桩适合本次工程。CFG 桩和水泥土搅拌桩都是常用的地基处理方式，CFG 桩的单桩承载力较高且便于施工，水泥土搅拌桩单桩承载力低且造价偏高，不适于本工程，经过复合地基承载力和沉降计算，本工程最终选用 CFG桩地基处理方案。令两种地基处理方案满足承载力要求和沉降要求后，进行经济预算，CFG 桩方案需要 146 根桩，总价 213499.04 元，水泥土搅拌桩需要 600 根桩，总价134755.488 元。最终选用水泥土搅拌桩方案作为此工程的地基处理方案，并为施工提供方案。关键词: CFG 桩处理；水泥搅拌桩处理；复合地基承载力；沉降计算；经济预算桂 林 理 工 大 学 博 文 管 理 学 院 毕 业 设 计 论 文IBama County MCH Public Rental Housing FoundationTreatmentStudent:LUO Jin-yao Teacher:XING XIN-kuiAbstract:The project designed is from Bama County of Hechi City, Guangxi province, , MCH of Bama County planed to construct a six-story public rental building, because the quality of the foundation soil is poor, can not meet the requirements of the upper load combinations, it needs to be addressed. Through examining and learning about the project land on the spot, considering the suitability of the various ground handling ways, CFG piles and cement soil mixing piles is detemined avaiable for this project after a comprehensive analysis . CFG piles and cement soil mixing piles both are common ground handling ways, both the single pile bearing capacity and cost of CFG pile is high, while both the single pile bearing capacity and cost of cement mixing pile is low. In order to find the best solution, through calculating the bearing capacity of complex foundation and sedimentation, two kinds of foundation treatments are made to meet the requirements of the bearing capacity and sedimentation, then economic budget is done to find that CFG pile program needs 146 piles, the total price is 213,499.04 yuan, cement mixing pile needs 600 piles, the total price is 134,755.488 yuan. Finally, cement mixing pile program is selected as the foundation treatment program of this project, and is provided for the construction.Key words：CFG pile; Single pile； bearing capacity of composite foundation；Settlement calculation；Economic budget桂 林 理 工 大 学 博 文 管 理 学 院 毕 业 设 计 论 文II目 次摘要 .IAbstract .II1 绪论 .11.2 地基承载力问题 .11.3 地基沉降 .12 地基处理方案选择 .22.1 勘察报告 .22.1.1 工程概况 .22.1.2 工程地质和水文地质条件 .22.1.3 场地稳定性和适宜性评价 .32.1.5 场地土的膨胀性分析 .32.1.6 地基岩土层工程地质特性评价 .32.1.7 不良地质作用 .42.1.8 地基均匀性评价 .42.1.9 持力层及基础方案分析 .42.1.10 建议 .42.2 常用地基处理方案 .52.2.1 强夯法与强夯置换 .52.2.2 排水固结法 .52.2.3 灌浆法 .52.2.4 换填垫层法 .52.2.5 水泥粉煤灰碎石桩（CFG 桩）法 .52.2.6 水泥土搅拌桩 .63 CFG 桩处理 .73.1 设计参数确定 .73.1.1 布桩形式： .73.1.2 桩径 .73.1.3 桩长 .7桂 林 理 工 大 学 博 文 管 理 学 院 毕 业 设 计 论 文III3.1.4 褥垫层 .73.2 单桩竖向承载力设计 .73.3 置换率与桩数的计算 .83.4 沉降计算 .93.4.1 计算深度的确定 .93.4.2 沉降计算 .93.4.3 确定修正系数 .113.4.4 计算基础中点最终沉降 .123.5 经济预算 .123.5.1 单价 .123.5.2 CFG 桩总体积 .123.5.3 总价 .124 水泥土搅拌桩设计 .134.1 设计参数 .134.1.1 布桩形式 .134.1.2 桩径 .134.1.3 桩长 .134.1.4 褥垫层 .134.2 单桩竖向承载力设计 .134.3 置换率与桩数的计算 .144.4 沉降计算 .154.4.1 搅拌桩群体的压缩变形 计算 .151S4.4.2 复合地基下卧层的沉降计算 .164.3 经济预算 .184.3.1 单价 .184.3.2 桩体总体积 .184.3.3 总价 .185 水泥搅拌桩施工方案 .205.1 技术指标 .205.1.1 深层搅拌桩 .205.1.2 碎石垫层及土工格栅 .205.2 设计间距及布置形式 .20桂 林 理 工 大 学 博 文 管 理 学 院 毕 业 设 计 论 文IV5.3 施工工艺 .205.3.1 定位 .205.3.2 预搅下沉 .205.3.3 制备水泥浆 .205.3.4 提升喷浆搅拌 .205.3.5 重复上、搅拌 .205.3.6 关闭搅拌机、清洗 .215.3.7 移位 .216 总结 .22致谢 .23参考文献 .24附图 1.25 附图 2.26 附图3.27桂 林 理 工 大 学 博 文 管 理 学 院 毕 业 设 计 论 文01 绪论1.1 选题依据及研究意义地基处理的历史可以追溯到古代，许多现代的地基处理技术都可以在古代找到它的雏形，我国劳动人民在地基处理方面有着极其宝贵的丰富经验。根据历史记载，早在三千年前，我国已经开始采用竹子、木头一级麦秸等来加固地基。地基处理技术在新中国成立后，尤其是近二十余年来取得了迅速的发展。回顾五十余年来我国地基处理技术的发展过程，大体上可以划分为 20 世纪五六十年代和七十年代末到现在这两个阶段。如今随着国内外的社会日益发展，许多含有软弱土地的地区也需要修建楼房公路，可是由于地基土的承载力不足以支撑上部楼房的矛盾，许多建设工程将被局限甚至无法进行，这时候地基处理这项技术的重要性就凸显而出。我是一名土木工程专业岩土方向的学生，同时也是一名将要毕业的大四学生，为了能够将将学校所学技术与以后实地工作良好的衔接，在毕业前夕进行了一次具有针对性的毕业实习并完成一次贴合实际的地基处理设计。1.2 地基承载力问题对于本工程，本工程的基础埋深 7.6M,基础尺寸分为 48mx32m（基础底部压力150kN，要求地基承载力达到 180kN/） 。拟建场地可划分成三种土层 :杂填土层（Q4ml）承载力特征值为 50KPa、粉质粘土层（Q4dl）承载力特征值为 120KPa、粉土层（Q4dl）承载力特征值为 140KPa、黏土层 承载力特征值为 200KPa、中风化粉砂岩层 1000KPa。基底持力层粉质粘土层（Q4ml） ，承载力特征值为 120KPa 不满足基地压力要求值，需要进行地基处理。通过 CFG 桩或者水泥土搅拌桩加强拟建场地的复合地基承载力。1.3 地基沉降在建筑物荷载作用下，地基土主要由于压缩引起的竖直方向的位移称为沉降。主要的沉降计算方法有分层总和法和应力面积法，应力面积法又称规范法，是国家标准建筑地基基础设计规范 （GB50007-2002）中推荐的一种计算地基最终沉降的方法。本次设计中沉降计算主要使用应力面积法。桂 林 理 工 大 学 博 文 管 理 学 院 毕 业 设 计 论 文12 地基处理方案选择2.1 勘察报告2.1.1 工程概况沙市中天房地产开发有限公司计划修建一栋九层楼高的住宅楼，建筑占地面积为 50.0035.00m2，楼高 9 层，拟采用框架结构，选用筏板基础，基础埋深 7.6m,基础尺寸 。 拟建场地地形较平坦，局部略有起伏，西侧地块略高于东侧地块。拟建场地东面原为一水塘后经回填平整，东南面 3.50m 为 4 层民房，西南面 2.70m 为水泥路、距离9.40m 为 45 层民房区，北面为玉米地。 （详见勘探点布置平面图 01） 。地貌上属丘陵地貌。玉米地已经回填且强夯。2.1.2 工程地质和水文地质条件根据钻探揭露及现场鉴别，拟建场地在钻探深度内地层由第四系人工填土层（Q4ml）及坡积层（Q4dl）组成。根据岩土的物理力学性质及工程特性可划分为 3 层，自上而下分述如下：杂填土层（Q4ml）：杂色，稍湿，由粉土、碎石、砼块等建筑垃圾组成，空隙较大，土质松散，属人工堆积形成，堆积年限约 5 年。该层在整个拟建场地均有分布，层厚度为2.203.50m，其层底标高-3.00-3.70m，取-3.70m 。粉质粘土层（Q4dl）：黄褐色，湿，松散，局部稍密，主要由粉粒组成，含少量强风化硅质岩角砾，局部角砾含量较多，黏性差，手捻略有砂感，无光泽反应，干强度低，韧性低，摇振反应迅速，属坡积形成。该层在整个拟建场地除 zk6 及 zk10 钻孔缺失外，其余钻孔均有分布，层厚度为 8.0010.00m，其层顶标高-3.00 -4.00m，层底标高-12.00-14.00m,。取-13.6m粉土层（Q4dl）：灰白色，黄色，紫红色，稍湿，局部湿，中密，局部密实，主要由粉粒组成，含少量强风化硅质岩角砾，局部角砾含量较多，黏性差，手捻略有砂感，无光泽反应，干强度低，韧性低，摇振反应迅速，属坡积形成。该层在整个拟建场地均有分布，层厚度为 3.504.50m，其层顶标高-13.00-14.00m，层底标高-17.00-18.00m, 。取-17.6m。桂 林 理 工 大 学 博 文 管 理 学 院 毕 业 设 计 论 文2黏土层（Q4dl）：灰白色，黄色，紫红色，稍湿，局部湿，中密，局部密实，主要由粉粒组成，含少量强风化硅质岩角砾，局部角砾含量较多，黏性较好，手捻略有砂感，无光泽反应，干强度低，韧性低，摇振反应迅速，属坡积形成。该层在整个拟建场地均有分布，层厚度为 1.802.50m，其层顶标高-17.00-18.00m，层底标高-19.00-20.00m, 。取-19.6m。中风化粉砂岩层（Q4dl）：紫红色，原岩结构完全破坏，尚有残余构造辨认，岩芯呈土状局部含强风化碎块。该层在整个拟建场地均有分布，层厚度为 5.020.0m ，其层顶标高-19.6m。表 1 场地各岩土层力学参数推荐值指标地层重 度(kN/m3)凝聚力(kCkPa)内 摩擦 角k()压 缩模 量(MPa)sE承载力 特征值akf(kPa)桩周侧阻力特征值(kPa)siq桩端端阻力特征值(kPa)pa粉质粘土层 19.24 7.85 21.0 7.0 120 50 粉土层 19.30 12.00 25.0 8.0 140 55 700黏土层 20.00 10.00 23.0 7.5 200 60 1000中风化粉砂岩层22.25 40 1000 30000注：表中含*数值为经验值。b.由于泥灰岩层局部岩芯多呈碎块状及饼状，连续性较差，故其岩样试块抗压试验数据仅供参考。场地水文地质特征及水、土质腐蚀性分析地表水桂 林 理 工 大 学 博 文 管 理 学 院 毕 业 设 计 论 文3拟建场地地势较高，距离当地主要河系较远，且场地及附近无地表水系发育，故无需评价地表水对拟建场地的影响。地下水及水质腐蚀性评价在勘察期间，各钻孔钻探深度范围内均未发现地下水，且场地地势高，地层不蓄水，故无需评价地下水对场地的影响以及地下水对建筑材料的腐蚀性。土质腐蚀性评价经现场踏勘及对周边的走访调查，未发现垃圾填埋厂、工业废料废水排放等污染源，结合当地多年工作经验及前人资料，综合判定：场地土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。2.1.3 场地稳定性和适宜性评价据湖南区域地质志资料，场地及附近无深大活动性断裂通过，在勘察范围内未发现有塌陷、地裂、崩塌、土洞等不良地质现象，在无自然灾害如地震影响下场地不会发生崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，且附近房屋使用正常，故场地及地基稳定性较好，适宜兴建拟建建筑物。2.1.5 场地土的膨胀性分析根据现场鉴别、室内土工试验以及当地工作经验，拟建场地土属填土及粉土。该拟建场地地基各土层不属膨胀土。2.1.6 地基岩土层工程地质特性评价杂填土层: 该层在整个拟建场地均有分布，厚度变化较大，局部厚度小，空隙较大，土质松散，不稳定，强度低，工程性能差，未经处理，不能作为拟建建筑物的天然地基基础持力层。粉质粘土层:土层松散，局部稍密，湿，该层在拟建场地分布较均衡，局部缺失，厚度变化较大，层顶面局部起伏较大，承载力特征值低（ ） ，工程性能一KPafak120般，可作为拟建建筑物地基基础持力层。粉土层：土层中密，局部密实，稍湿，局部湿，该层分布于整个拟建场地，分布较均衡，厚度大，无土洞，承载力特征值 ，工程性能较好，可作为拟fak140建建筑物天然地基基础持力层。2.1.7 不良地质作用据区域地质资料及调查访问，场地作为建筑场地前没有发现岩溶塌陷、地裂缝、土洞等不良地质作用，本次勘察也未发现其它不良地质现象。桂 林 理 工 大 学 博 文 管 理 学 院 毕 业 设 计 论 文42.1.8 地基均匀性评价经勘察，拟建场地地层结构较简单，岩土种类较单一，地基土层虽分布较均衡，厚度大，但层顶面起伏较大，物理力学性质在纵