土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）項(xiàng)城市某小區(qū)高層住宅樓CFG樁基優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 正 文設(shè)計(jì)題目：項(xiàng)城市某小區(qū)高層住宅樓cfg樁基優(yōu)化設(shè)計(jì)專 業(yè)：土木工程（巖土及地下建筑方向）班級(jí)學(xué)號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)期限：2011年3月28日開始2011年5月22日結(jié)束院 系： 2011年5月10日目 錄摘 要1abstract21 前 言32 工程概況及場(chǎng)地工程地質(zhì)條件52.1 擬建工程概況52.2 工程地質(zhì)條件及場(chǎng)地水文地質(zhì)條件62.3 場(chǎng)地土質(zhì)、地下水質(zhì)腐蝕性評(píng)價(jià)及地基土的凍脹性62.4 場(chǎng)地土層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)72.4.1 場(chǎng)地地層劃分及特征72.4.2 地基土的承載力特征值及壓縮性評(píng)價(jià)72.5 地基土均勻性評(píng)價(jià)83 復(fù)合地基處理方案的選取93.1 地基

2、處理方案選取的理論依據(jù)93.2地基處理方案的分析與優(yōu)選103.2.1 鉆孔灌注樁方案103.2.2 cfg樁方案103.2.3 地基處理方案的選擇114 cfg樁復(fù)合地基的優(yōu)化設(shè)計(jì)124.1 cfg樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)理論124.1.1 cfg樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想124.1.2 cfg樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù)134.1.3 cfg樁設(shè)計(jì)計(jì)算步驟144.1.4 cfg樁的樁數(shù)計(jì)算204.2 地基持力層強(qiáng)度驗(yàn)算204.3 cfg樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化214.3.1 方案一214.3.2 方案二224.3.3 方案三234.3.4 方案四234.4 單樁豎向承載力估算244.5 復(fù)合地基承載力特征值估算2

3、44.5.1方案一244.5.2 方案二254.5.3 方案三254.5.4 方案四264.6 樁體強(qiáng)度274.7 復(fù)合地基沉降計(jì)算274.8 樁的布置314.9 褥墊層設(shè)計(jì)315cfg樁復(fù)合地基的施工335.1 施工工藝335.1.1 長螺旋壓灌成樁施工工藝流程335.1.2 長螺旋壓灌成樁施工中常見的問題及質(zhì)量控制措施335.2 施工要點(diǎn)365.3 施工質(zhì)量要求及注意事項(xiàng)375.4 施工質(zhì)量檢測(cè)38結(jié)論與建議40結(jié)語42參考文獻(xiàn)43 華北水利水電學(xué)院2011屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要 論文首先對(duì)項(xiàng)城市鳳凰國際小區(qū)的工程地質(zhì)條件進(jìn)行了詳細(xì)論述。再由標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)和室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)

4、擬建工程場(chǎng)地各巖土層力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了綜合分析。在此基礎(chǔ)上，對(duì)場(chǎng)地的地基承載力與均勻性等巖土工程指標(biāo)進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)。通過對(duì)擬建建筑物結(jié)構(gòu)荷載及基底壓力的估算，得出天然地基不能滿足承載力要求，并提出cfg樁復(fù)合地基方案。關(guān)于cfg樁的設(shè)計(jì)方面，首先根據(jù)場(chǎng)地巖土工程條件初步設(shè)計(jì)了地基處理參數(shù)的四種方案，然后分別計(jì)算了四種方案下的地基承載力，綜合分析比較后，最終選取了正方形布樁，樁間距s=4.0d，并對(duì)這一方案的沉降量進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果滿足規(guī)范要求。最后，對(duì)cfg樁復(fù)合地基的施工工藝進(jìn)行了簡要的論述，并針對(duì)施工過程中容易出現(xiàn)的問題提出了相應(yīng)的控制措施，并分析了施工質(zhì)量和施工要點(diǎn)。關(guān)鍵詞cfg樁復(fù)合地基，

5、 優(yōu)化設(shè)計(jì)，承載力與變形，cfg樁施工abstractaccording to the survey data of phoenix international community in xiangcheng city, the engineering geology conditions of the proposed project site have first been discussed in detail. by the standard penetration test, the cpt testing and indoor soil test results, the prop

6、osed venue of the geotechnical engineering and mechanical properties of every rock layers in the building place is analyzed comprehensively. on this basis, the venue of the earthquake, the foundations bearing capacity and uniformity and so on are analyzed and evaluated comprehensively.through the es

7、timates of the building load of the proposed structure and the pressure of the basement, the ground bearing capacity of natural base can't meet the demand of the building, and the program of cfg pile compound-ground is proposed. on the design of cfg pile, in accordance with the geological condit

8、ions of the proposed project site, the thesis first calculates of cfg piles four programs dealing with parameter. then, the foundation bearing capacity of four programs are calculated. with the comprehensive analysis and comparison, the case of s = 4.0d is selected. then, the settlement of the cfg p

9、ile compound-ground is accounted, and the design meets the requirement of the code well.finally, the construction process of the cfg pile compound-ground is discussed in brief. in connection with the problem in the construction process, the corresponding quality control measures are raised, and then

10、 the points in the construction are analyzed in major.key words cfg pile compound-ground; selection of the ground treatment;bearing capacity and deformation; construction of cfg piles裝訂線1 前 言隨著我國現(xiàn)代化事業(yè)的蓬勃發(fā)展，各類高層建筑被日益廣泛應(yīng)用。由于建設(shè)的需要，一方面，高層建筑不斷趨向于高，大，重，從而對(duì)巖土體提出更高的要求；另一方面，當(dāng)軟弱地基，不均勻地基不能滿足建筑物對(duì)地基強(qiáng)度要求和變形要求時(shí)，正確

11、的設(shè)計(jì)和處理地基承載力問題對(duì)于各類工程項(xiàng)目的成功建設(shè)是至關(guān)重要的，而且也是必須首先解決的問題。一般情況下，為滿足地基的強(qiáng)度、變形及抗震等要求，通常需要對(duì)天然土層進(jìn)行人工加固處理。經(jīng)過地基處理的人工地基大致可分為三類：均質(zhì)地基、多層地基和復(fù)合地基。復(fù)合地基是指天然地基在地基處理過程中部分土體得到增強(qiáng)，或被置換，或在天然地基中設(shè)置加筋材料，加固區(qū)是由基體(天然地基土體)和增強(qiáng)體兩部分組成的人工地基。根據(jù)地基中增強(qiáng)體的方向又可分為水平向增強(qiáng)體復(fù)合地基和豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基。其中，豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基通常稱為樁土復(fù)合地基。樁土復(fù)合地基根據(jù)豎向增強(qiáng)體的樁體材料可分為三類：散體材料樁復(fù)合地基、柔性樁復(fù)合地基和

12、剛性樁復(fù)合地基。剛性樁復(fù)合地基的樁體主要形式有水泥粉煤灰碎 石樁(cfg樁)、石灰混凝土樁等。cfg樁(cement fly-ash gravel pile)意水泥粉煤灰碎石樁，是20世紀(jì)90年代初出現(xiàn)的一種地基處理新技術(shù)。與一般的柔性樁復(fù)合地基相比，用cfg樁處理的地基，具有可使地基承載力提高幅度大并具有很大可調(diào)性的優(yōu)點(diǎn)；故當(dāng)天然地基承載力較低而設(shè)計(jì)要求的承載力較高，用柔性樁復(fù)合地基一般難以滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，cfg樁復(fù)合地基則有明顯的優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，cfg樁造價(jià)低，建筑隔震且無污染，無噪音，是特別適用于城區(qū)建設(shè)的環(huán)保型施工工藝。cfg樁是由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻適量水泥加水拌合，用各種成樁機(jī)

13、械制成的可變強(qiáng)度樁，通過調(diào)整水泥摻量及配比，其強(qiáng)度等級(jí)在c5-c25之間變化。80年代末至90年代初，cfg樁多用振動(dòng)沉管打樁機(jī)施工；90年代中期，開始應(yīng)用長螺旋鉆管cfg樁混合料成樁工藝，用于高層建筑的cfg樁強(qiáng)度等級(jí)一般為c15-c25，一般采用素混凝土。cfg樁和樁間土一起，通過褥墊層形成cfg樁復(fù)合地基共同工作。cfg樁一般不用計(jì)算配筋，進(jìn)一步降低了工程造價(jià)。cfg樁適用范圍較廣，就基礎(chǔ)型式而言，既可適用于條形基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)，也可用于筏基和箱型基礎(chǔ)；就土性而言，可用于處理粘性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥質(zhì)土等地基。既適用于擠密效果好的土，又適用于擠密效果差的土，具有加速土體固結(jié)，沉降

14、變形小、沉降穩(wěn)定快等特點(diǎn)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)“鄭項(xiàng)城市某小區(qū)高層住宅樓cfg樁基優(yōu)化設(shè)計(jì)”，是在天然地基不滿足建筑物承載力要求和變形要求的情況下，采用cfg樁復(fù)合地基對(duì)擬建場(chǎng)地進(jìn)行處理。在對(duì)cfg樁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要對(duì)不同的樁間距、樁長及承臺(tái)的形狀進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。另外，本文還對(duì)cfg樁復(fù)合地基的施工進(jìn)行了分析。2 工程概況及場(chǎng)地工程地質(zhì)條件2.1 擬建工程概況擬建某小區(qū)位于項(xiàng)城市北苑路北側(cè)，梧桐大道南側(cè)，湖濱路與政和路之間。擬建建筑物工程概況見表2.1：擬建建筑物10#樓標(biāo)準(zhǔn)層平面圖見圖2-1： 表2.1 擬建建筑物工程概況一覽表樓號(hào)層高（f）底面尺寸（m×m）地下室預(yù)估基礎(chǔ)埋深（m）擬采用

15、結(jié)構(gòu)形式基礎(chǔ)形式柱網(wǎng)間距(m×m)單柱最大荷重（kn）2#660.00×12.001.7磚混待定3#671.00×13.001.7磚混待定4#765.00×11.002.0磚混待定5#755.00×11.002.0磚混待定8#750.00×11.002.0磚混待定9#784.00×11.002.0磚混待定10#1155.00×11.002.5框架待定11#1155.00×11.002.5框架待定12#768.00×11.002.0磚混待定13#772.00×11.002.0磚混待定15

16、#1170.00×12.0014.2框架待定16#1177.00×12.0014.2框架待定圖2-1 10#樓標(biāo)準(zhǔn)層平面圖2.2 工程地質(zhì)條件及場(chǎng)地水文地質(zhì)條件擬建場(chǎng)地地貌單元屬黃淮沖積平原，地形平坦，建筑場(chǎng)地原為農(nóng)田，距周圍建筑物較遠(yuǎn)，周圍環(huán)境對(duì)施工沒有影響，四周臨路，交通便利，適宜建設(shè)。擬建場(chǎng)地地處黃淮沖積平原，屬暖溫帶季風(fēng)氣候。本區(qū)淺層地下水補(bǔ)給主要為降水滲入補(bǔ)給，排泄水式主要為蒸發(fā)和人工開采。 實(shí)測(cè)孔內(nèi)穩(wěn)定水位埋深距自然地面m，屬第四紀(jì)松散巖類孔隙潛水，下部地層中的地下水具有相對(duì)承壓性質(zhì)，地下水流向由北向東南：受區(qū)域地下水動(dòng)態(tài)影響及季節(jié)變化控制，場(chǎng)地下水水位變化幅度

17、較大，變幅1.50m左右。據(jù)搜集資料,場(chǎng)地土滲透系數(shù)cm/s, 一般單井涌水量2530m3/h.m，單位涌水量2.03.0m3/h.m。2.3 場(chǎng)地土質(zhì)、地下水質(zhì)腐蝕性評(píng)價(jià)及地基土的凍脹性河南省干燥指數(shù)小于1.5，屬于濕潤區(qū)，根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范（gb50021-2001）中g(shù).0.1表的有關(guān)規(guī)定劃分，本場(chǎng)地環(huán)境類型為類。 本次勘察，采取場(chǎng)地淺層地下水水樣二組，并進(jìn)行專項(xiàng)水質(zhì)分析，據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果，本場(chǎng)地地下水含量為52.4mg/l，小于300 mg/1；含量為579.5mg/1，大于1.0 mg/1；ph值為7.39,大于6.5；侵蝕性為0.0mg/1，小于15 mg/1；因些，按照巖土工程勘

18、察規(guī)范(gb50021-2001)第12.2條，判定場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性。 據(jù)場(chǎng)地附近資料，場(chǎng)地土質(zhì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋微腐蝕性。場(chǎng)地土屬季節(jié)性凍土，根據(jù)區(qū)域資料分析，土壤最大凍深22cm，一般15cm左右，為不凍脹土，對(duì)于不凍脹土的基礎(chǔ)埋深，可不考慮凍深影響。2.4 場(chǎng)地土層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)2.4.1 場(chǎng)地地層劃分及特征場(chǎng)區(qū)在勘探深度30米范圍內(nèi)均為第四系沖洪積地層，根據(jù)鉆探取芯、原位測(cè)試和室內(nèi)土工試驗(yàn)綜合分析，該場(chǎng)地地層在鉆探深度內(nèi)共劃分為4層，現(xiàn)自上而下分述：粉質(zhì)粘土（q4al）：淺灰、黃灰色，

19、飽和，可塑-軟塑，上部有50cm左右的耕土，下為粉質(zhì)粘土，含少量的鈣質(zhì)結(jié)核、鐵錳結(jié)核及其氧化物、蝸牛殼碎片、植物根系等，稍有光澤，無搖振反應(yīng)，韌性中等，干強(qiáng)度中等，層厚6.707.60m。粉質(zhì)粘土（q4al）：褐黃色，飽和，可塑、硬塑，土質(zhì)不很均勻，夾粉土薄層，有時(shí)呈互層狀，含少量的鈣質(zhì)結(jié)核、鐵錳結(jié)核及其氧化物、蝸牛殼碎片等，稍有光澤，無搖振反應(yīng)，韌性中等，干強(qiáng)度中等，厚度不均，層厚3.1013.00m。該層最大傾斜度17.6%。粉砂（q4al）：黃色，飽和，中密實(shí)，礦物成分以石英、長石為主，云母次之，夾粉質(zhì)粘土薄層，含少量的鈣質(zhì)結(jié)核、蝸牛殼碎片、黑色礦物等，層厚0.008.50m。該層局部缺

20、失。粉土（q3al）：褐黃色，飽和，中密、密實(shí)，夾粉質(zhì)粘土薄層，有時(shí)呈互層狀,含云母碎屑、少量的鈣質(zhì)結(jié)核、鐵錳結(jié)核等，無光澤，搖振反應(yīng)強(qiáng)，韌性低，干強(qiáng)度低，該層未揭穿，最大揭露厚度為11.70m。2.4.2 地基土的承載力特征值及壓縮性評(píng)價(jià)根據(jù)標(biāo)貫試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)及土工試驗(yàn)，并結(jié)合本地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)將各土層的承載力特征值及壓縮模量提供如下（見表2.2）：表2.2 各層土的承載力特征值及壓縮模量層號(hào)土壤名稱承載力特征值fak(kpa)壓縮模量es(mpa)壓縮性評(píng)價(jià)標(biāo)貫試驗(yàn)靜力觸探土工試驗(yàn)建議值靜力觸探土工試驗(yàn)建議值粉質(zhì)粘土1251151301204.805.105.00中偏高壓縮性粉質(zhì)粘土200

21、1802001807.507.307.50中壓縮性粉砂22023022018.518.5低壓縮性粉土20021021020014.513.013.5中偏低壓縮性2.5 地基土均勻性評(píng)價(jià)以15#樓為例，由于基礎(chǔ)埋深4.2m，則號(hào)土層為天然地基基礎(chǔ)持力層，號(hào)土層為第一下臥層，則有：（1）基礎(chǔ)持力層層面坡度10%；（2）基礎(chǔ)持力層及其下臥層在基礎(chǔ)寬度方向上地層厚度的差值0.05b；（3）在基礎(chǔ)寬度方向上壓縮層范圍內(nèi)es1、es2的平均值大于10 mpa，且滿足 es1es2 （es1es2）/20根據(jù)高層巖土工程勘察規(guī)程（jgj72-2004）第8.2.4條判定：除16#樓外，均屬于均勻地基。3 復(fù)

22、合地基處理方案的選取3.1 地基處理方案選取的理論依據(jù)地基處理方法種類繁多，各種處理方法有它的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，沒有一種方法能解決所有問題，具體工程的地質(zhì)條件也多種多樣，各個(gè)工程間地質(zhì)情況差別巨大，對(duì)地基的要求也不盡相同。此外，施工機(jī)械設(shè)備、所需的材料也會(huì)因提供部門的不同而產(chǎn)生很大差異，施工隊(duì)伍的技術(shù)素質(zhì)狀況、施工技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較狀況都會(huì)對(duì)地基處理的最終效果產(chǎn)生很大的影響。一般地說，在選擇確定地基處理方案以前應(yīng)充分地綜合考慮以下幾個(gè)方面的因素：（1）地質(zhì)條件：包括地形、地貌，成層狀態(tài)，土的各種指標(biāo)，地下水條件。（2）結(jié)構(gòu)物條件：包括結(jié)構(gòu)物形式、規(guī)模。（3）環(huán)境條件： 氣象條件，包括要求的

23、安全度、重要性； 噪聲、振動(dòng)情況，包括振動(dòng)及噪聲可能對(duì)周圍居民或設(shè)施的影響； 鄰近構(gòu)筑物情況：包括鄰近的建筑物、橋臺(tái)、橋墩、地下結(jié)構(gòu)物等的情況； 地下埋設(shè)物：包括上下水道、煤氣、電訊電纜管線的位置； 機(jī)械作業(yè)、材料堆放的條件； 電力與供水條件。（4）材料的供給情況：盡可能地采用當(dāng)?shù)氐牟牧希詼p少運(yùn)輸費(fèi)用。（5）機(jī)械施工設(shè)備和機(jī)械條件：有些地區(qū)所需的施工設(shè)備和施工設(shè)備的運(yùn)營狀況成為了采用何種加固措施的決定因素。（6）工程費(fèi)用的高低操作、操作熟練程度：經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的高低，是衡量地基處理方案選擇得是否合理的關(guān)鍵指標(biāo)，在地基處理中，一定要通過綜合比較，選擇能滿足加固要求的地基處理方案，選擇技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)

24、量有保證且經(jīng)濟(jì)合理的方案。（7）工期要求：一方面，應(yīng)保證地基加固工期不會(huì)拖延整個(gè)工程的進(jìn)展；另一方面，如果地基工程縮短，也可利用這段時(shí)間，使地基加固后的強(qiáng)度得到提高。因此，對(duì)每一個(gè)具體工程都要進(jìn)行具體分析。應(yīng)從各方面進(jìn)行綜合考慮，以確定合適的地基處理方法。在確定地基處理方法時(shí)，可根據(jù)工程的具體情況，對(duì)幾種地基處理方法進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)以及施工進(jìn)度等方面的比較。通過比較分析可以采用一種地基處理方法，也可采用兩種或兩種以上的地基處理方法組成的綜合處理方案。3.2地基處理方案的分析與優(yōu)選3.2.1 鉆孔灌注樁方案由于樁基具有承載力高、穩(wěn)定性好、沉降及差異變形小、沉降穩(wěn)定快、抗震能力強(qiáng)，以及能適應(yīng)各種復(fù)雜

25、地質(zhì)條件等特點(diǎn)而得到廣泛使用。鉆孔灌注樁在工程實(shí)踐中，具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）適用于各種地層，樁長、樁徑均可靈活調(diào)整，不需截樁或接樁。（2）遇到堅(jiān)硬土層時(shí)，成孔及沉樁較容易。（3）易于施工，單樁承載力高。（4）與其它多種樁型相比，造價(jià)相對(duì)較低。但鉆孔灌注樁在工程實(shí)踐中，亦具有如下缺點(diǎn)：（1）由于地層中有相對(duì)較差地層分布，成孔時(shí)容易縮孔，可能造成樁身縮頸等缺陷,因此成樁質(zhì)量不易控制和保證。（2）樁身直徑變化較大，因而單樁的承載力不易控制，變化較大。（3）若持力層為砂土，孔底殘?jiān)灰浊宄?，將影響樁端承載力的充分發(fā)揮。（4）與cfg樁相比，造價(jià)較高。3.2.2 cfg樁方案cfg 樁復(fù)合地基通過褥墊層與

26、基礎(chǔ)連接，可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強(qiáng)度和模量比樁間土大，樁可將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應(yīng)減少了樁間土承擔(dān)的荷載。這樣，由于樁的作用使復(fù)合地基承載力提高，變形減小，再加上cfg 樁一般不配筋，樁體利用工業(yè)廢料粉煤灰作為摻和料，可極大降低工程造價(jià)。經(jīng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算采用復(fù)合地基方案，由于表層土質(zhì)影響應(yīng)采用閥板基礎(chǔ)。 cfg樁施工可用振動(dòng)沉管施工工藝，操作簡便，對(duì)樁間土的擠實(shí)效果好。也可以采用長螺旋鉆管內(nèi)泵壓cfg樁施工工藝，施工噪音低，無泥漿污染，成孔制樁不產(chǎn)生振動(dòng)。3.2.3 地基處理方案的選擇鉆孔灌注樁樁身直徑變化較大，因而單樁的承載力不易控制，cfg樁復(fù)合地基法方案造價(jià)低，施工方

27、便，根據(jù)本場(chǎng)地巖土工程特性、埋藏條件及以上諸多因素，最終選擇cfg樁復(fù)合地基方案為地基處理方案,且cfg樁復(fù)合地基法方案本地區(qū)已有工程經(jīng)驗(yàn)可借鑒等優(yōu)勢(shì)，具有明顯的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。 4 cfg樁復(fù)合地基的優(yōu)化設(shè)計(jì)4.1 cfg樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)理論4.1.1 cfg樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想cfg 樁復(fù)合地基通過褥墊層把樁和承臺(tái)（基礎(chǔ)）斷開，改變了過分依賴樁承擔(dān)垂直荷載和水平荷載的傳統(tǒng)思想。cfg 樁不只是用來加固軟弱地基，對(duì)于較好的地基土，若建筑物荷載較大，天然地基承載力不夠或者變形不能滿足要求，就可以用cfg 樁間進(jìn)行加固處理。在設(shè)計(jì)中，cfg 樁不僅可以采用同一樁長，也可以根據(jù)設(shè)計(jì)條件和地質(zhì)條件

28、采用不同樁長，不同樁長間作，甚至cfg 樁與其它的樁型組合，如cfg 樁和夯實(shí)水泥土樁，碎石樁等間作，形成多樁型復(fù)合地基。（1）cfg樁的作用 承擔(dān)基礎(chǔ)傳來的豎向、水平荷載:在群樁復(fù)合地基中，樁對(duì)樁間土具有阻止土體側(cè)向變形的作用。相同荷載水平條件下，無側(cè)向約束時(shí)土的側(cè)向變形大，從而使垂直變形加大；由于樁對(duì)土體側(cè)向變形的限制，減少了側(cè)向變形，也就減小了垂直變形，使符合地基抵抗垂直變形的能力有所加強(qiáng)。（2）cfg樁間土的作用 承擔(dān)豎向、水平荷載； 對(duì)樁體進(jìn)行約束； 保證樁體正常工作。（3）褥墊層及其作用褥墊層：調(diào)整樁土應(yīng)力比，使樁間土的變形協(xié)調(diào)，同時(shí)為樁體上刺入提供空間，褥墊層應(yīng)該滿足規(guī)范要求。若

29、不設(shè)置褥墊層，復(fù)合地基承載特性與樁基礎(chǔ)相似，樁間土承載能力難以發(fā)揮，不能成為復(fù)合地基?；A(chǔ)下設(shè)置褥墊層，樁間土載力的發(fā)揮就不單純依賴于樁的沉降，即使樁端落在好土層上，也能保證荷載通過褥墊層作用到樁間土上，使樁土共同承擔(dān)荷載。褥墊層作用： 保證樁土共同承擔(dān)荷載； 調(diào)整樁土荷載分擔(dān)比； 減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中； 調(diào)整樁土的水平荷載的分擔(dān)。褥墊層的厚度小，樁間土的承載力不能充分的發(fā)揮，要達(dá)到設(shè)計(jì)的承載力。要增加樁的數(shù)量以及長度，造成浪費(fèi)；厚度大，能夠充分發(fā)揮樁間土的承載力，如厚度太大，會(huì)造成樁土應(yīng)力比接近或者相等，樁的承擔(dān)荷載減少，而且建筑物變形大?？紤]到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的合理性，褥墊層的厚度取15-3

30、0cm。（4）褥墊層的設(shè)置原則 長樁宜薄、短樁宜厚； 樁間距大，宜厚；否則，宜薄；(s=2.5d5d) ； 樁徑大，宜厚；否則，宜薄；（d=350mm600mm） ； 樁土的相對(duì)剛度大，宜厚；否則，宜薄；以上所指的厚度不宜超過30cm，薄不宜小于15cm，小于15cm 以后，施工不容易控制。4.1.2 cfg樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù)cfg樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)主要確定以下6個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)：（1）樁長l：根據(jù)工程地質(zhì)條件，初步確定cfg樁的樁長。樁端最好落在較好的土層上，以較好地發(fā)揮cfg樁的端承力作用，進(jìn)入較好土層1. 0m左右為宜。這是cfg樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)的一個(gè)重要原則。因此，樁長是首先要確定的參數(shù)，它取決于

31、建筑物對(duì)承載力和變形的要求，土質(zhì)條件和設(shè)備能力等因素。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，分析各土層，確定樁端持力土層和樁長，并按相應(yīng)規(guī)范計(jì)算單樁承載力。（2）樁徑d：cfg樁徑的確定取決于所采用的成樁設(shè)備，一般設(shè)計(jì)樁徑為350600mm。（3）置換率m：根據(jù)建筑物地基承載力要求，確定cfg樁復(fù)合地基的面積置換率m。（4）樁間距s：一般根據(jù)面積置換率m確定樁間距s，可取樁間距s= (35) d,但樁間距的大小還取決于設(shè)計(jì)要求的復(fù)合地基承載力和變形、土性及所采用的施工機(jī)具。若設(shè)計(jì)要求的承載力大時(shí)s取小值，但必須考慮施工時(shí)相鄰樁之間的影響，因此樁距的大小應(yīng)綜合考慮。（5）樁身強(qiáng)度：原則上，樁體配合比按樁體

32、強(qiáng)度控制，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的試塊強(qiáng)度應(yīng)不小于單樁承載力所要求強(qiáng)度的3倍。（6）褥墊層厚度及材料：褥墊層厚度一般取1530cm為宜，當(dāng)樁徑和樁間距過大時(shí)，應(yīng)結(jié)合對(duì)土層性質(zhì)的考慮可將褥墊層厚度適當(dāng)加大。褥墊層材料可采用粗砂、中砂、碎石、級(jí)配砂石(最大粒徑不大于20mm)。4.1.3 cfg樁設(shè)計(jì)計(jì)算步驟4.1.3.1 cfg樁復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)與計(jì)算復(fù)合地基承載力是由樁間土和樁共同承擔(dān)荷載。cfg樁復(fù)合地基承載力取決于樁距、樁徑、樁長、上部土層和樁尖下臥層土體的物理力學(xué)指標(biāo)以及樁間土內(nèi)外面積的比值等因素。現(xiàn)有的復(fù)合地基承載力計(jì)算通常有兩種思路：一種是先分別確定樁體的承載力和樁間土承載力，根據(jù)一定的原則疊加

33、這兩部分承載力得到復(fù)合地基承載力；另一種是把樁體和樁間土組成的復(fù)合土體作為整體來考慮，確定復(fù)合地基的承載力。復(fù)合地基承載力不是由天然地基承載力和單樁承載力的簡單疊加，需要對(duì)以下一些因素給予考慮：（1）施工時(shí)對(duì)樁間土是否產(chǎn)生擾動(dòng)和擠密，樁間土承載力有無降低或提高；（2）樁對(duì)樁間土有約束作用，使土的變形減少；（3）樁和樁間土承載力的發(fā)揮都與變形有關(guān)，變形小時(shí)樁和樁間土的承載力的發(fā)揮都不充分；（5）復(fù)合地基樁間土的發(fā)揮與褥墊層的厚度有關(guān)。綜合以上因素，結(jié)合軟土地區(qū)cfg樁復(fù)合地基的工程實(shí)踐，建筑地基基礎(chǔ)處理技術(shù)規(guī)范（jgj79-2002）中規(guī)定，cfg樁復(fù)合地基承載力特征值，應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載荷試

34、驗(yàn)確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)按下式估算： （4-1）根據(jù)勘察報(bào)告，確定樁間土承載力根據(jù)勘察報(bào)告，確定樁端持力土層初步確定樁長，并計(jì)算單樁承載力根據(jù)施工工藝，確定樁徑計(jì)算不同樁間距時(shí)的復(fù)合地基承載力根據(jù)復(fù)合地基承載力要求確定樁間距樁間距是否合理計(jì)算復(fù)合地基變形變形是否滿足要求設(shè)計(jì)樁身強(qiáng)度等級(jí)設(shè)計(jì)褥墊層根據(jù)基礎(chǔ)平面圖和上述參數(shù)進(jìn)行布樁調(diào)整樁長n調(diào)整樁間距調(diào)整樁間距調(diào)整樁長y圖 4-1 cfg樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)流程圖 面積置換率； 單樁豎向承載力特征值（kn）； 樁的截面積（m2）； 樁間土承載力折減系數(shù)，宜按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值，如無經(jīng)驗(yàn)時(shí)可取0.750.95，天然地基承載力較高時(shí)取最大值；處理后樁間土承載力特征值（k

35、pa），宜按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取值，如無經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可取地基承載力特征值。其中，單樁承載力特征值的取值，在無單樁載荷試驗(yàn)資料時(shí)，可按下式估算： （4-2）式中 樁的周長（m）； 樁長范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)； 、樁周第i層土的側(cè)阻力、樁端阻力特征值（kpa） 第i層土的厚度（m）。4.1.3.2 cfg樁復(fù)合地基沉降的設(shè)計(jì)與計(jì)算在荷載作用下，cfg樁復(fù)合地基的樁體由于自身模量較大，將分別向褥墊層和下臥層刺入，加固區(qū)樁間土和下臥層也相應(yīng)的發(fā)生沉降，如圖4-2所示。圖 4-2 cfg復(fù)合地基變形由圖4-2可知，若樁頂沉降為，樁端沉降為，樁頂土的位移為，則復(fù)合地基加固區(qū)的沉降量為等于樁向褥墊層中的刺入變形量和向下臥層

36、中的刺入變形量之和： (4-3)其中 : 若下臥層變形為，則復(fù)合地基的沉降量s為加固區(qū)變形量和下臥層變形量之和，即： （4-4）需要說明的是上述公式中未考慮樁自身的壓縮變形量，因?yàn)闃渡砟Ａ亢艽螅冃魏苄?，可以忽略不記，即，此外，也未考慮褥墊層的壓縮量，因?yàn)槿靿|層較薄，而且較為密實(shí)，模量也比土體大很多，因此可以忽略其變形量?，F(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(jgj 79-2002)中給出了cfg樁復(fù)合地基沉降變形計(jì)算方法：假定加固區(qū)的復(fù)合土體為與天然地基分層相同的若干層均質(zhì)土體，不同的是壓縮模量都相應(yīng)擴(kuò)大倍，這樣加固區(qū)和下臥層均按分層綜合法進(jìn)行沉降計(jì)算。當(dāng)荷載不超過復(fù)合地基承載力時(shí)，總沉降量s表

37、達(dá)式為： （4-5）式中 s復(fù)合地基總的沉降量（mm）； (a) 復(fù)合地基土層模量示意圖 (b)天然地基土層模量示意圖圖4-3 各土層綜合模量示意圖 沉降修正系數(shù)，根據(jù)地區(qū)沉降量觀測(cè)資料及經(jīng)驗(yàn)確定，無地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時(shí)按表4-1取值；加固區(qū)土分層數(shù)；沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)土層總的分層數(shù)；對(duì)應(yīng)于荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合時(shí)的基礎(chǔ)底面處的附加應(yīng)力（kpa）；加固區(qū)土的模量提高系數(shù)；基礎(chǔ)底面下第i層土的壓縮模量（mpa），應(yīng)取土的自重壓力與附加壓力之和的壓力段計(jì)算，如圖4-3所示；、基礎(chǔ)底面至第i層和i-1層土底面的距離（m），如圖4-4所示；、基礎(chǔ)底面至第i層和i-1層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)，可查表計(jì)算。圖4-

38、4 復(fù)合地基沉降計(jì)算分層示意圖其中： （4-6）式中 復(fù)合地基承載力特征值（kpa）； 天然地基承載力特征值（kpa）。表 4-1 變形計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù) （mpa）基底附加壓力 2.54.07.015.020.01.41.31.00.40.21.11.00.70.40.2表4-1中，為變形計(jì)算深度范圍內(nèi)壓縮模量的當(dāng)量值。應(yīng)按下式計(jì)算： （4-7）式中 第i層土附加應(yīng)力系數(shù)沿土層厚度的積分值； 基礎(chǔ)底面下第i層土的壓縮模量值，樁長范圍內(nèi)的土層按符合土層的壓縮模量取值。復(fù)合地基變形計(jì)算深度必須大于復(fù)合地基厚度，并應(yīng)符合下式要求： （4-8）式中 在計(jì)算深度向下取厚度為的土層計(jì)算變形值，按表4-2確定，

39、其中b為基礎(chǔ)寬度； 在計(jì)算深度范圍內(nèi)，第i層土的計(jì)算變形值。表 4-2 值表22<b44<b88<b0.30.60.81.0如確定計(jì)算深度下部仍有較軟土層時(shí)，應(yīng)繼續(xù)計(jì)算。4.1.4 cfg樁的樁數(shù)計(jì)算原則上，cfg樁只可布在基礎(chǔ)范圍內(nèi)，樁的數(shù)量可按下式確定： （4-9）式中 a面積范圍內(nèi)的布樁數(shù)； 面積置換率； 基礎(chǔ)面積； 樁端截面積實(shí)際布樁時(shí)受基礎(chǔ)尺寸大小及形狀等因素的影響，布樁時(shí)可能會(huì)有一定的增加。4.2 地基持力層強(qiáng)度驗(yàn)算（1）對(duì)于6層樓基底壓力 kn/m2深度修正后的地基承載力= kpa（2）對(duì)于7層樓基底壓力 kn/m2深度修正后的地基承載力） kpa（3）對(duì)于11

40、層樓帶地下室：基底壓力 kn/m2深寬修正后的地基承載力 kpa不帶地下室：基底壓力 kn/m2深寬修正后的地基承載力 kpa綜上所述：6、7層住宅天然地基強(qiáng)度能滿足設(shè)計(jì)要求，11層住宅天然地基強(qiáng)度不能滿足設(shè)計(jì)要求。4.3 cfg樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化根據(jù)各土層物理力學(xué)性質(zhì)及地下水位,結(jié)合原位測(cè)試成果、當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)及建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（jgj79-2002）、建筑樁基技術(shù)規(guī)范（jgj94-2008）等規(guī)范、規(guī)程,現(xiàn)將有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)提供如下表4-3 ：下面分別采用四組不同的復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算：表4-3 cfg樁設(shè)計(jì)參數(shù)地層編號(hào)土層名稱粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土粉土粉土樁側(cè)摩擦力特征值 （kpa）222

41、630樁端摩擦力特征值 （kpa）300400承載力特征值 （kpa）1201802202004.3.1 方案一4.3.1.1 樁長及持力層根據(jù)場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件及擬建建筑特點(diǎn)，并由巖土工程勘察資料可知：第層粉質(zhì)粘土、第層粉砂、第層粉土，承載力較強(qiáng)，可做持力層。以9號(hào)孔揭露的底層情況為依據(jù)，根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（jgj79-2002）和建筑樁基技術(shù)規(guī)范（jgj94-2008），以及當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定出：有效樁長為10.0m，以第層作為樁端持力層。4.3.1.2 樁徑建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（jgj79-2002）中9.2.1條要求，設(shè)計(jì)樁徑350600mm，根據(jù)施工工藝及當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取設(shè)計(jì)樁徑為400m

42、m。4.3.1.3 樁間距按照規(guī)范，樁間距取35倍樁徑，初步設(shè)定樁間距取4倍的樁徑，s=4d=1.6m。4.3.1.4 面積置換率 （4-10）式中：面積置換率樁身平均直徑根樁分擔(dān)的處理地基面積的等效圓直徑工程場(chǎng)地內(nèi)cfg樁采用等邊三角形布樁形式：（4-11）式中：樁間距因設(shè)計(jì)樁距s=4.0d=1.6m，可得m=0.0574.3.2 方案二4.3.2.1 樁長及持力層根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)條件及規(guī)范，初步設(shè)定有效樁長為10.0m，以第層作為樁端持力層。4.3.2.2 樁徑建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（jgj79-2002）中9.2.1條要求，設(shè)計(jì)樁徑350600mm，根據(jù)施工工藝及當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取設(shè)計(jì)樁徑為400

43、mm。4.3.2.3 樁間距按照規(guī)范，樁間距取35倍樁徑，具體樁間距取4倍的樁徑，s=4d=1.6m。4.3.2.4 面積置換率工程場(chǎng)地內(nèi)cfg樁采用正方形布樁形式： （4-12）式中：樁間距因設(shè)計(jì)樁距s=4.0d=1.6m，可得m=0.0494.3.3 方案三4.3.3.1 樁長及持力層根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)條件及規(guī)范，有效樁長為12.0m，以第層作為樁端持力層。4.3.3.2 樁徑建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（jgj79-2002）中9.2.1條要求，設(shè)計(jì)樁徑350600mm，根據(jù)施工工藝及當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取設(shè)計(jì)樁徑為400mm。4.3.3.3 樁間距根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)條件及規(guī)范，初步設(shè)定樁間距取35倍樁徑，具體

44、樁間距取3.5倍的樁徑，s=3.5d=1.4m。4.3.3.4 面積置換率設(shè)計(jì)工程場(chǎng)地內(nèi)cfg樁采用等邊三角形布樁形式：可得=0.0744.3.4 方案四4.3.4.1 樁長及持力層根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)條件及規(guī)范，初步設(shè)定有效樁長為12.0m，以第層作為樁端持力層。4.3.4.2 樁徑建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（jgj79-2002）中9.2.1條要求，設(shè)計(jì)樁徑350600mm，根據(jù)施工工藝及當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取設(shè)計(jì)樁徑為400mm。4.3.4.3 樁間距按照規(guī)范，樁間距取35倍樁徑，具體樁間距取3.5倍的樁徑，s=3.5d=1.4m。4.3.4.4 面積置換率工程場(chǎng)地內(nèi)cfg樁采用正方形布樁形式： =0.064

45、4.4 單樁豎向承載力估算根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范（jgj94-2008）等規(guī)范及上表提供的設(shè)計(jì)參數(shù)，以9號(hào)孔揭露的地層情況為依據(jù)，單樁豎向承載力特征值估算如下： = kn4.5 復(fù)合地基承載力特征值估算下面將對(duì)應(yīng)4.3中的四個(gè)方案計(jì)算復(fù)合地基承載力特征值。4.5.1方案一擬建建筑物按采用筏板基礎(chǔ)進(jìn)行估算時(shí)，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，由cfg樁復(fù)合地基承載力特征值公式 其中，=325kn，=3.14m2根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取0.75，樁間土的承載力特征值根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取為120kpa， 工程場(chǎng)地內(nèi)cfg樁采用等邊三角形布樁形式：初步設(shè)計(jì)s=4.0d=1.6m，可得m=0.057，=232 kpa根據(jù)以上承載力計(jì)算結(jié)果，由寬

46、深修正后的地基承載力特征值公式： （4-13）式中: 修正后的cfg樁復(fù)合地基承載力特征值； cfg樁復(fù)合地基承載力特征值； 、基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，按基底下土類查表4-4確定； 基礎(chǔ)底面以下土的重度 基礎(chǔ)底面寬度（m），當(dāng)基寬小于3m按3m取值，大于6m按6m取值； 基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取浮重度；基礎(chǔ)埋置深度(m)，一般自室外地面標(biāo)高算起。在填方整平地區(qū)，可自填土地面標(biāo)高算起，但填土在上部結(jié)構(gòu)施工后完成時(shí)，應(yīng)從天然地面標(biāo)高算起。對(duì)于地下室，如采用箱形基礎(chǔ)或筏基時(shí)，基礎(chǔ)埋置深度自室外地面標(biāo)高算起；當(dāng)采用獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)從室內(nèi)地面標(biāo)高算起。=0，=1.

47、0，=2.5,=19.9kn/m3 初步設(shè)計(jì)s=4.0d=1.6m，根據(jù)以上承載力計(jì)算結(jié)果，由寬深修正后的地基承載力特征值公式：可得 =kpa4.5.2 方案二 其中，=325kn，=3.14 m2根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取0.75，樁間土的承載力特征值根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取為120kpa， 工程場(chǎng)地內(nèi)cfg樁采用正方形布樁形式： s=4.0d=1.6m，=0.049，=212 kpa=0，=1.0，=2.5,=19.9kn/m3根據(jù)以上承載力計(jì)算結(jié)果，由寬深修正后的地基承載力特征值公式： =kpa4.5.3 方案三其中，=325kn，=3.14 m2根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取0.75，樁間土的承載力特征值根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取為120kpa， 工程場(chǎng)地內(nèi)cfg樁采用等邊三角形布樁形式：s=3.5d=1.4m，m=0.074，=275 kpa=0，=1.0，=2.5,=19.9kn/m3根據(jù)以上承載力計(jì)算結(jié)果，由寬深修正后的地基承載力特征值公式： =kpa4.5.4 方案四其中，=325kn，=3.14 m2根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取0.75，樁間土的承載力特征值根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取為120kpa， 工程場(chǎng)地內(nèi)cfg樁采