华北水利水电大学地基基础毕业设计 华北水利水电大学毕业设计 目录 摘要 ............................................................... 1 Abstract .......................................................... 2 第1章 前言 ....................................................... 4 第2章 工程概况及工程地质条件 .................................. 6 2.1 建筑物工程特征 .............................................. 6 2.2 地形地貌 .................................................... 6 2.3 土层分层及描述 .............................................. 6 2.4 各层土的工程特性 .......................................... 8 2.4.1各层土物理性质指标及物理状态指标 ................... 8 2.4.2 各层土压缩模量及压缩性 ................................ 9 2.4.3 各土层承载力特征值 ................................... 10 2.4.4地基土中粉土粘粒含量试验结果统计 ...................... 11 2.5 水文地质条件 ............................................... 11 2.6 冻土及不良地质作用 ......................................... 11 2.7 场地地震效应及稳定性评价 ................................... 11 第3章 天然地基与基础方案分析 ................................. 13 3.1地基和基础的概念 ........................................... 13 3.2天然地基筏板基础 ........................................... 13 3.2.1筏板基础的概念 ........................................ 13 3.2.2 持力层的强度的验算依据 ............................... 13 3.2.2承载力验算 ............................................ 15 第4章 复合地基基础方案的选取 ................................. 18 4.1复合地基与桩基础的区分 ..................................... 18 4.2几种常见方案的比较 ......................................... 18 4.3地基基础方案的选择 ......................................... 20 第5章 CFG桩复合地基基础方案的设计 .......................... 21 5.1 CFG桩单桩承载力 ........................................... 21 5.2 CFG桩复合地基承载力特征值 ................................. 23 5.2.1 CFG桩复合地基承载力特征值初步计算 .................... 23 5.2.2 CFG桩复合地基承载力特征值 ............................ 24 5.3 CFG桩复合地基变形 ......................................... 26 5.3.1基础沉降计算依据与要求 ................................ 27 5.3.2地基沉降计算 .......................................... 30 5.4 CFG桩复合地基有关参数的设计 ............................... 35 5.4.1 CFG桩复合地基桩体强度的设计 .......................... 35 I 华北水利水电大学毕业设计 5.4.2 CFG桩复合地基桩的布置 ................................ 36 5.4.3褥垫层的设计 .......................................... 37 第6章 结论与建议 ............................................... 38 6.1结论 ....................................................... 38 6.2建议 ....................................................... 38 参考文献 ......................................................... 39 致谢 .............................................................. 40 附录 .............................................................. 41 II 华北水利水电大学毕业设计 摘要 本设计对郑州绿色佳苑A-11住宅楼地基基础方案进行了设计。
首先对工程概况和工程地质条件进行分析，对该建筑场地的地理位置、地形地貌、地层岩性、水文地质条件、场地稳定性等都做了论述，对土层的物理性质指标和力学性质指标也做了分析再通过已确定的基础底面压力、土层的重度等参数结合相关的规范对天然地基的承载力验算，得出天然地基筏板基础承载力不能满足建筑物的荷载要求 通过对复合地基和桩基础的区分，以及从造价、工期、环保以及可行性的比较了几种常见方案，最终选择了CFG桩复合地基方案 CFG桩复合地基设计过程中，先根据相关规范，结合场地基本情况CFG桩的基本参数以第④层细砂作为桩端持力层，初步确定有效桩长9.4m；桩径400mm；采用正方形布桩形式，桩距1.3m接着根据单桩承载力特征值，确定单桩承载力特征值Ra=395.32kN之后复合地基承载力特征值fspk=294.68kPa， 修正后的复合地基承载力特征值fa=345.30kPa通过与给定的基地压力比较，认 为复合地基的承载力满足承载力要求，初定的桩基参数满足要求之后对地基的变形值进行计算，平均沉降量、整体倾斜值都满足规范要求最后确定桩体材料强度可取为C20，基础布桩总数为490根，褥垫层厚度取200mm，建议以中粗砂或碎石为材料，粒径5~10mm。
最后，将设计中所得出的结论进行归纳，并对可能存在的问题提出了建议 关键词：地基基础方案设计，承载力，CFG桩复合地基，基础沉降 1 华北水利水电大学毕业设计 Abstract The design of zhengzhou LvseJiaYuan A - 11 residential building foundation scheme design. First，it is the analyzing of the project summary and engineering geological conditions, the geographical position, topography of building sites, stratigraphic lithology, hydrogeological conditions, the floor stability are made, on soil physical properties and mechanical properties also did analysis indicators. Again by established base base pressure and soil parameters such as severe combined with the relevant specification to the natural foundation bearing capacity calculation, it is concluded that the natural foundation bearing capacity can not meet the requirement of the load of the building. Through to the distinction between the composite foundation and pile foundation, and the cost, time limit for a project, environmental protection, and the comparison of the feasibility of several common schemes, finally chose the CFG pile composite foundation scheme. The process of the CFG pile composite foundation designing, first in accordance with the relevant specification, combining the basic situations of CFG pile basic parameters. In the first 4 layer of fine sand, used as a preliminary to determine the effective pile length 9.4 m; 400 mm diameter; Use square cloth pile, pile spacing of 1.3 m. Then according to determine single pile bearing capacity characteristic value of single pile bearing capacity characteristic value of Ra = 395.32 kN. After the composite foundation bearing capacity characteristic value fspk= 294.68 kPa, the revised composite foundation bearing capacity characteristic value fa= 345.30 kPa. By comparing with the given base pressure, think the bearing capacity satisfies the requirement of bearing capacity of composite foundation, pile foundation parameters of the initial meet the requirements. Of foundation deformation value calculated, after the settlement, the tilting values are meet the specification requirements. Finally determine the strength of pile material option for C20, pile base cloth for a total of 2 华北水利水电大学毕业设计 490 root, take 200 mm thickness of mattress layer, Suggestions for coarse sand or gravel material, the particle size of 5 ~ 10 mm. Finally, the design of the conclusion are summarized and the possible existing problems are proposed. Key Words: foundation design, bearing capacity, CFG pile composite foundation, bearing capacity, deformation of foundation 3 华北水利水电大学毕业设计 第1章 前言 随着城市化进程的加快，土地资源的减少，又伴着房价的飙升，高层建筑应运而生，并且越来常见，高层建筑成为城市中解决人口众多、住房紧张、土地资源紧缺这些矛盾的有效方法，中国建筑协会教授级高级建筑师顾孟潮认为，高层住宅建筑是在人口多、土地资源少这一特定国情下发展出来的产物，建筑越高随之带来的相应的安全、设计、施工等问题就愈多。
建筑物越高带来的相应的设计施工的要求和难度就越高，建筑物的安全性至关重要，地基基础关系建筑的命脉，建筑物的安全与否关系人民的生命和财产，多年来因建筑不合格给人们生命财产损失的例子数见不鲜2009年6月27日，上海闵行区莲花南路、罗阳路口西侧“莲花河畔景苑”小区内一栋在建的13层住宅楼全部倒塌，由于倒塌的高楼尚未竣工交付使用，庆幸，事故并没有酿成特大居民伤亡事故但是造成一名施工人员死亡2011年7月郑州再现“楼脆脆”事件，汇景嘉园”小区是郑州市京沙快速路搬迁居民的安置房，位于郑州市长江路与代庄街交叉口安置房有八栋多层，将安置300多户被拆迁居民如今，小区的八栋楼主体已经封顶，而业主们发现，安置房的墙体砖块严重起皮、爆裂，使劲一跺，就塌了 2011年12月9日，武汉市汉口区面积最大的经济适用房项目紫润明园爆出多处地基下陷、墙面开裂、楼房漏水等问题，被称之为“楼脆脆”、“楼裂裂”这些问题建筑跟人民的生命财产造成了威胁甚至伤害，其责任人必然难逃法律的惩治，同时也给我们敲响了警钟 建筑安全事关国民命脉，地基基础又是建筑命脉，所以低级基础的设计必须严格依据规范设计必须能满足荷载要求，施工必须严格按要求就行，杜绝偷工减料，工程监理严格履行职责，保证建筑的安全性，在此其中每一个环节出了问题，都将对人们的生命和财产产生威胁。
近年来由于建设的需要，高层建筑越来越高，从而对岩土体提出更高的要求；另一方面，当软弱地基，不均匀地基不能满足建筑物对地基强度要求和变形要求时，需要对其进行加固处理,例如采用换土垫层、深层密实、排水固结、化学加固、加筋土技术等方法进行处理正确的设计和处理地基承载力问题对于各类工程项目的成功建设是至关重要的，而且也是必须首先解决的问题一般情况 4 华北水利水电大学毕业设计 下，为满足地基的强度、变形及抗震等要求，通常需要对天然土层进行人工加固处理，也就是地基处理 本设计是对郑州绿色佳苑小区一住宅楼进行基础方案设计，在天然地基不满足建筑物承载力要求和变形要求的情况下采用了CFG桩复合地基，在此设计过程中，设计严格按照相应的规范和要求完成 5 华北水利水电大学毕业设计 第2章 工程概况及工程地质条件 2.1 建筑物工程特征 郑州绿色佳苑拟建场地位于郑州市石柱南路与丹枫路交叉口东南角拟建场地共有建筑物为15栋住宅楼、1栋幼儿园、1栋商业用房和1个地下车库，在本设计中选取了A-11住宅楼为设计对象，现将A-11住宅楼的工程特征罗列如下， 表2-1 A-11住宅楼的工程特征 2.2 地形地貌 拟建场地位于郑州市石柱南路与丹枫路交叉口东南角,地貌单元属山前冲洪积平原，本场地地形平坦。
本次勘察勘探点高程为绝对高程从甲方指定的引测点（114.23）为基准点，据此测得拟建场地内各孔的孔口标高在114.23-114.75m绝对高差最大为0.52m 2.3 土层分层及描述 根据钻探、静力触探，结合室内土工试验分析结果，场地65.0m深度内地层按其成因类型、岩性及工程地质特性将其划分为12个工程地质单元层现分述如下: 第（1）层（Q4al）：粉土，褐黄色，稍密，稍湿，针状孔隙发育较好,含有少 6 华北水利水电大学毕业设计 量锈黄色铁质氧化物斑点,偶见有白色条纹钙质氧化物及钙质结核,摇振反应中等,无光泽,干强度低,韧性低层底埋深2.0～5.8m，平均厚度2.82m 第（2）层（Q4al）：粉土，灰黄色，稍湿，稍密含蜗牛壳碎片，偶含Ca 核，有砂感摇振反应中等,无光泽,干强度低,韧性低 层底深度3.0～6.5m，层厚0.6～3.1m，平均厚度1.82m 第（3）层（Q3al）：粉土，褐黄色，稍湿，稍密～中密见有零星的白色条 纹钙质氧化物及钙质结核，含有少量锈黄色铁质斑点及黑色锰质斑纹，摇振反应中等,无光泽,干强度低,韧性低。
该层土不均匀，局部夹有薄层状粉砂层底深度6.9～10.3m，层厚2.4～5.8m，平均厚度3.23m 第（4）层（Q3al）：细砂，褐黄色，稍湿，密实主要成分以石英、长石为 主，分选性好，级配均匀层底深度16.2～18.9m，层厚4.7～10.7m，平均厚度 8.89m 第（5）层（Q3al）：粉土，褐黄色，稍湿，密实见有零星的白色条纹钙质 氧化物及钙质结核，含有少量锈黄色铁质斑点及黑色锰质斑纹，摇振反应中等,无光泽,干强度低,韧性低该层土不均匀，局部夹有薄层状粉砂局部地区却失层底埋深17.8～21.8m，层厚1.8～5.2m，平均厚度2.78m 第（6）层（Q3al）：粉质粘土，棕黄色，硬塑，偶见白色条纹钙质氧化物及 钙质结核，含有少量锈黄色铁质斑点及黑色锰质斑纹切面较光滑，干强度中等，韧性中等，无摇振反应层底埋深22.6～24.6m，层厚2.1～6.5m，平均厚度3.19m 第（7）层（Q3al）：粉土，褐黄色，湿，密实见有零星的白色条纹钙质氧 化物及钙质结核，含有少量锈黄色铁质斑点及黑色锰质斑纹，无摇振反应,无光泽,干强度低,韧性低。
层底埋深24.5～27.2m，层厚1.7～6.5m，平均厚度3.24m 第（8）层（Q3al）：粉质粘土，灰黄色，硬塑，偶见白色条纹钙质氧化物及 钙质结核，含有少量锈黄色铁质斑点及黑色锰质斑纹切面较光滑，干强度中等，韧性中等，无摇振反应层底埋深31.4～36.0m，层厚5.1～10.2m，平均厚度7.67m 第（9）层（Q3al）：粉土，褐黄色，湿，密实，含少量钙质结核直径1.0～ 3.0cm，局部成半胶结状干强度低，韧性低层底埋深36.9～41.7m，层厚2.8～8.0m，平均厚度5.02m 第（10）层（Q3al）粉土，褐黄色，湿，密实，含少量钙质结核直径1.0～3.0cm， 局部夹薄层粉质粘土干强度低，韧性低最大揭露厚度8.1m 7 华北水利水电大学毕业设计 第（11）层（Q3al）：粉质粘土，棕黄色，硬塑，含有少量锈黄色铁质斑点及黑色锰质斑纹含有大量小砾石和胶结块，无法取样干强度中等，韧性中等，无摇振反应最大揭露厚度6.2m 第（12）层（Q2al）：粉质粘土，棕红色，硬塑，含有少量锈黄色铁质斑点、钙质结核及黑色锰质斑纹。
切面较光滑，干强度中等，韧性中等，无摇振反应最大揭露厚度13.0m 2.4 各层土的工程特性 2.4.1各层土物理性质指标及物理状态指标 依据《岩土工程勘察规范》(GB50021－2009) [1]第14.2.2条进行统计计算，结果见表2-2 表2-2 各层土物理性质指标及力学性质指标 8 华北水利水电大学毕业设计 2.4.2 各层土压缩模量及压缩性 为评价各层土的压缩性，确定各层土在实际受荷条件下的压缩模量，对所取原状土样按其受力情况进行了固结试验 ，经对室内试验和原位测试成果综合分析，最终确定各层土100～200kPa压力段的压缩模量值，见表2-3据此判定，第①、③、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨和⑩层土为中压缩性土，第②层为高压缩性土，其余 9 华北水利水电大学毕业设计 为低压缩性土 表2-3 各层土压缩模量 2.4.3 各土层承载力特征值 按《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）[2]第5.2.3条规定，依据室内试验、原位测试等资料，结合邻近场地资料综合确定各层土承载力特征值，见表2-5。
表2-5 各层土承载力特征值 10 华北水利水电大学毕业设计 2.4.4地基土中粉土粘粒含量试验结果统计 为确定持力层承载力特征值的深宽修正系数和进行液化判别，对基底附近的粉土进行了粘粒含量试验分析统计，其统计结果见表2-7 表2-7 地基土中粉土粘粒含量 2.5 水文地质条件 拟建场地地下水位在现自然地面下21.8m-22.1m,地下水类型为潜水，其补给来源主要为大气降水，主要消耗于蒸发及径流排泄,水位年变化幅度在1.0m左右该区域近3-5年最高水位为21.0m左右，由于地下水埋藏较深,所以可不考虑地下水对基础的影响 根据收集的气象资料了解，郑州市干燥指数K＜1.5，属于湿润区，另外，拟建场地内浅部地基土的岩性以粉土为主，属弱透水层，根据《岩土工程勘察勘察规范》（GB50021-2009）规范附录G，综合上述因素，确定拟建场地环境类型为Ⅲ类 2.6 冻土及不良地质作用 根据《岩土工程勘察勘察规范》（GB50021-2009）附录F《中国季节性冻土标准冻深线图》，郑州市的标准冻结深度小于60cm，一般为20～30cm，基础设计和施工时可不考虑冻土的影响。
拟建场地属第四纪冲积平原，场地平坦、开阔，故不存在影响场地稳定的岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区等不良地质作用，未发现明显的地面沉降 2.7 场地地震效应及稳定性评价 郑州市的抗震设防烈度为7度，场地内未发现活动断裂，按照国家规范规定 11 华北水利水电大学毕业设计 《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010) [3]第4.1.7条对抗震设防烈度小于8度区，可忽略发震断裂错动对地面建筑物的影响因此本工程可不考虑活动断裂的影响 根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)附录A设计地震分组为第一组设计基本地震加速度值为0.15g 根据区域地质资料，本场地不具备发生6.5级以上强震的构造条件，并且拟建场地地下水位埋深在20m以下，初步判定，可不考虑地震液化的影响本工程可不考虑活动断裂错动的影响；场地内无不良地质现象，场地为不液化场地，场地属可进行建设的有利地段，所以，认为本场地是稳定的，适宜建造本工程 12 华北水利水电大学毕业设计 第3章 天然地基与基础方案分析 3.1地基和基础的概念 任何建筑物都要建造在一定的地层（土层或岩层)上，通常将直接承受建筑物荷载影响的地层称为地基。
未加任何处理就能满足设计要求的地基称为天然地基；软弱、承载力不能满足设计要求时，需要对其进行加固处理（例如采用换土垫层、深层密实、排水固结、化学加固、加筋土技术等方法进行处理)的地基，称为人工地基[4] 基础是将建筑物承受的各种荷载传递到地基上的实体结构基础应埋入地下一定的深度，进入较好土层根据基础的埋置深度不同，可分为浅基础和深基础若埋深不大（一般浅于5m）,只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可以建造起来的为浅基础；反之土质不良，需将基础埋置于较深的良好土层，并借助特殊施工的方法建造的为深基础（如桩基础） 基础设计也就是地基基础设计在选取地基基础方案时，应综合考虑在荷载作用下，地基、基础及上部结构的相互作用、变形协调、与施工条件，进行技术比较，选取安全可靠、经济合理、施工简便和环保的地基基础方案 3.2天然地基筏板基础 3.2.1筏板基础的概念 砌体结构房屋的全部墙底部、框架、剪力墙的全部柱、墙底部用钢筋混凝土平板或带梁板覆盖全部地基土体的基础形式称为筏板基础（如将广阔的土体地基视为大海，则这平板就如一片竹筏所以称为筏板基础）当持力层较浅或经过人工处理得到硬壳持力层时采用墙下等厚度平板式筏板基础较合理。
3.2.2 持力层的强度的验算依据 根据设计单位提供的建筑物的工程特征，见表2-1，该建筑物的基础形式为复合地基+筏板基础，基础埋深3.6m,基础尺寸14.30m×58.30m，基础底面压力 13 华北水利水电大学毕业设计 270kPa (1)按照《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2011）规范第5.2.4条对天然地基持力层强度进行验算的要求： 当基础宽度大于3m或埋深大于0.5m时，从荷载试验或原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，按下式进行基础宽度和深度修正, 深度修正公式： 式中: fa?fak?????b?3???????d?5? （3-1) bdmf fa—— 修正后的地基承载力特征值（kPa）； ——地基承载力特征值（kPa）； d ak ?、?——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数， 查承载力修正系数b 表，见表3-1； ?——基础底面以下土的重度（kN/m3），地下水位以下取浮重度； b——基础底面宽度（m），当基础底面宽度小于3m 时按3m 取值，大于6m 时按6m取值； ?m——基础底面以上土的加权平均重度（kN/m3），位于地下水位以下的土层取有效重度； d——基础埋置深度（m），一般自室外地面标高算起。
在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起 表3-1 承载力修正系数表 土的类别 淤泥和淤泥质土 人工填土 ?b 0 0 ?d 1.0 1.0 e或IL大于等于0.85的粘性土 14 华北水利水电大学毕业设计 红粘土 含水比???0.8 含水比???0.8 0 0.15 1.2 1.4 大面积 压实填土 压实系数大图0.95、粘粒含量?c?10%的粉土 最大干密度大于2.1tm的级配砂石 3 0 0 1.5 2.0 土的类别 粉 土 粘粒含量?c?10%的粉土 粘粒含量?c?10%的粉土 ?b 0.3 0.5 ?d 1.5 2.0 e及IL均小于0.85的粘性土 粉砂、细砂（不包括很湿与饱和时的稍密状态） 中砂、粗砂、砾砂和碎石土 0.3 2.0 3.0 1.6 3.0 4.4 (2)按照《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2011）规范第5.2.1条规定： 基础底面的压力应符合下式要求: 当轴心荷载作用时 式中: p k ? f a （3-2） p a k ——相应于荷载效应标准组合时，基础底面的平均压力； f ——修正后的地基承载力特征值。
当偏心荷载作用时，除了符合公式（3-2）外，尚应符合下式要求： 式中: p kmax ?1.2 f a （3-3） p kmax ——相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘最大压力值 3.2.2承载力验算 15 华北水利水电大学毕业设计 基础范围内共用勘探孔6个分别是46号孔，47号孔，48号孔，54号孔，55号孔，56号孔这6个勘探孔地层划分一致，层厚差别较小 表3-2 各勘探孔地层厚度 （1）根据表2-1中给出的建筑物的基本工程特征知，基底压力270kPa，基础埋深3.6m，取第①层深度3.0m，第②层深度1.9m,所以基础底面落在第②层，以第②层土层作为持力层土层查表2-2知，第①层土的重度16.2kN/m3，第②层土重度16.5kN/m3 （2）基础宽度14.8m大于6m，所以b取6;基础埋深3.6m,因为有对于地下室存在，基础形式筏板基础，基础埋置深度自室外地面标高算起，所以d取3.6 （3）根据表2-7，查得第②层为粉土粘粒含量小于10%，查承载力修正系数表3-1，取 ηb=0.5、ηd=2.0。
（4）基础底面以上土的加权平均重度 ??d?d ?? ? 1 1 2 m 2 dd 1 （3-4） 2 将相应数据代入公式（3-4），得 16 华北水利水电大学毕业设计 ?m=（3.0×16.2+1.9×16.5）÷（2.5+2）=16.32 kN/m3 （6）综合以上所有参数代入公式（3-1），得到， 天然地基承载力特征值： 又因为 fka= 90+0.5×16.5×(6-3）+ 2×16.32×(3.6-0.5)=216.31kPa p=270kPa ，所以 pk?fa 根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2011）第5.2.1条可知深宽修正后天然地基持力层强度不能满足上部荷载要求,所以偏心荷载的情况下公式（3-3）已不需验算，综合判定天然地基筏板基础不能满足上部荷载要求 17 华北水利水电大学毕业设计 第4章 复合地基基础方案的选取 在工程建设过程中当天然地基不能满足建筑物对地基的要求时，需要对天然地基进行处理，形成人工地基，以满足建筑物对地基的要求，保证其安全与正常使用。
通过第3章得出的结论可知，天然地基筏板基础持力层强度不能满足建筑结构荷载的要求当建筑荷载较大，筏板基础不能满足承载力要求时可以采用复合地基筏板基础或桩筏基础 4.1复合地基与桩基础的区分 复合地基是两种由两种刚度或（模量）不同的材料（桩体和桩间土）组成，共同承上部荷载并协调变形的人工地基也可定义为天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强或置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由天然地基土体和增强体两部分组成的人工地基根据地基中增强体方向可分为竖向增强体复合地基和水平向增强体复合地基竖向增强体复合地基习惯上称为桩体复合地基根据增强体性质又可分为散体材料桩复合地基（碎石桩、砂石桩、砂桩、石灰桩）、柔性桩复合地基（CFG桩、旋喷桩、深层搅拌桩）和刚性桩复合地基[4] 桩基础是将上部结构荷载通过桩穿过较弱土层传递给下部坚硬土层的基础形式，它是由根桩和承台两个部分组成常见的桩基础有灌注桩、预制桩等 复合地基中也有许多独立桩体但其顶部不与基础连接，区别于桩基中群桩与基础承台连接 4.2几种常见方案的比较 （1）CFG 桩复合地基方案 CFG桩(Cement Fly-ash Gravel )即水泥粉煤灰碎石桩，CFG 桩复合地基通过褥垫层与基础连接，可保证桩间土始终参与工作。
由于桩体的强度和模量比桩间土大，桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载 18 华北水利水电大学毕业设计 这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形减小，再加上CFG 桩一般不配筋，桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料，可极大降低工程造价经设计验算采用复合地基方案，由于表层土质影响应采用筏板基础 CFG桩施工可用振动沉管施工工艺，操作简便，对桩间土的挤实效果好也可以采用长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺，施工噪音低，无泥浆污染，成孔制桩不产生振动[6] （2）钻孔灌注桩方案 钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩由于桩基具有承载力高、稳定性好、沉降及差异变形小、沉降稳定快、抗震能力强，以及能适应各种复杂地质条件等特点而得到广泛使用 钻孔灌注桩在工程实践中，具有如下优点：适用于各种地层，桩长、桩径均可灵活调整，不需截桩或接桩；遇到坚硬土层时，成孔及沉桩较容易；易于施工，单桩承载力高；与其它多种桩型相比，造价相对较低。
钻孔灌注桩在工程实践中，亦具有如下缺点：由于地层中有相对较差地层分布，成孔时容易缩孔，可能造成桩身缩颈等缺陷,因此成桩质量不易控制和保证；桩身直径变化较大，因而单桩的承载力不易控制，变化较大；若持力层为砂土，孔底残渣不易清除，将影响桩端承载力的充分发挥 （2）静压预制桩方案 静压预制桩是利用静压力（压桩机自重及配重）将预制桩逐节压入土中的压桩方法静压预制桩主要应用于软土，一般粘性土地基在桩压入过程中，系以桩机本身的重量（包括配重）作为反作用力，以克服压桩过程中的桩侧摩阻力和桩端阻力 静压预制桩法可以节约钢筋和混凝土，降低工程造价，采用的混凝土强度等级可降低1~2级，而且施工时无噪音、无振动，无污染，对周围环境的干扰小，适用于软土地区、城市中心或建筑物密集处的桩基础工程，以及精密工厂的扩建工程 19 华北水利水电大学毕业设计 4.3地基基础方案的选择 根据附近场地的施工经验，CFG桩复合地基具有经济可行性，并且在郑州市地区应用比较广泛静压预制桩，在郑州同类工程中有较多成功的经验，具有施工质量高，无噪音，与复合地基相比沉降量较小，同时从经济分析对比，静压预制管桩比CFG桩复合地基又比较经济，但是工期比较长；钻孔灌注桩工期相对较短，但造价比较高， 根据拟建住宅楼的建筑特点和场地地质条件，结合附近类似工程中的成熟经验，首选CFG桩复合地基方案。
因此建议采用CFG桩复合地基方案 20 华北水利水电大学毕业设计 第5章 CFG桩复合地基基础方案的设计 CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩(Cement Fly-ash Gravel )的简称，是近年发展起来的处理软弱地基的一种新方法它是在碎石桩的基础上掺入适量的石屑、粉煤灰、和少量的水泥，加水拌和后制成的具有一定强度的桩体 CFG桩适合于多层或高层建筑地基，是一种低强度混凝土桩，充分利用桩间土的承载力，共同作用，并可传递荷载到深层中去，具有较好的技术性能和经济效果[7] 5.1 CFG桩单桩承载力 根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）[8]第9.2.6条有关规定，单桩承载力按下式法计算： Ra?up?qsiLpi??pqpAp （5-1） i?1n 式中：qp——桩端阻力特征值（kPa）； Ap——桩体截面面积（m2）； Up——桩身周长（m）； ； qsi——桩侧i层土侧摩阻力特征值（kPa） Lpi——桩长范围内第i层土的厚度(m)； ?p——桩端端阻力发挥系数，取1.0。
（1）结合场地土的物理力学性质及当地施工经验给出土层的桩端阻力特征值 和侧摩阻力特征值 21 华北水利水电大学毕业设计 表5-1 各土层相应的 qp 、qsi值 （2）桩端持力层选择 根据本场地地质条件，可选第④层细砂作为桩端持力层，第④层细砂属低压缩性，分布稳定，厚度较大，是较好的桩端持力层 （3）桩基设计需要确的定参数 结合《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）第9.2.1-9.2.4条的规定确定以下参数： ①桩长：根据工程地质条件，初步确定CFG桩的桩长桩端最好落在较好的土层上，以较好地发挥CFG桩的端承力作用，进入较好土层1. 0m左右为宜，所以取有效桩长9.4m ②桩径：CFG桩可只在基础范围内布置，一般设计桩径为350-600mm，所以取桩径400mm ③置换率：根据建筑物地基承载力要求，确定CFG桩复合地基的面积置换率m ④褥垫层：桩顶和基础之间应设置褥垫层，褥垫层的厚度宜取150mm-300mm当桩径大或桩距大时宜取最大值 ⑤桩间距：一般根据面积置换率m确定桩间距s，可取桩间距s= (3-5) d,但桩间距的大小还取决于设计要求的复合地基承载力和变形、土性及所采用的施工机具。
若设计要求的承载力大时s取小值，但必须考虑施工时相邻桩之间的影响，因此桩距的大小应综合考虑 （6）综合以上各参数以46号孔为例，计算单桩承载力特征值 桩径d=400mm,所以，Up=3.14×0.4=1.256mm ;Ap=3.14×0.2×0.2=0.126mm2 22 华北水利水电大学毕业设计 取桩长为9.4m结合表3-2、表5-1的相关参数代入到公式（5-1） 得到， Ra=1.256×(20×1.1+28×3.5+32×4.8)+0.126×450 =400.34kN 基础范围内共有钻孔6个，查表3-2，结合各个孔的分层厚度，计算各个孔的单桩承载力特征值 表5-2 各个孔的单桩承载力特征值 综合各钻孔的情况取单桩承载力特征值Ra=395.32kN 5.2 CFG桩复合地基承载力特征值 5.2.1 CFG桩复合地基承载力特征值初步计算 按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）第9.2.5条规定： CFG桩复合地基承载力特征值，应通过现场复合地基荷载试验确定，初步设计也可按下式计算： f spk ?m A ap ???1?m? f sk (5-2) 式中： 23 华北水利水电大学毕业设计 m——面积置换率； Ra——单桩竖向承载力特征值（kN）； Ap——桩的截面积（m2）； ?——桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可取0.75~0.95，天然地基承载力较高时取最大值； fsk——处理后桩间土承载力特征值（kPa），宜按当地经验取值，如无经验时，可取地基承载力特征值。
其中， (1)Ra=395.32kN，Ap=3.14?0.2?0.2?0.1256 m2 (2)?根据经验取0.75，桩间土的承载力特征值fsk取地基承载力特征值为 90kPa， 桩间距取1.3m, (3)工程场地内CFG桩采用正方形布桩形式： m? (5-3) 即 m? Ap——桩的断面面积 A——复合土体单元面积 所以，m=0.4×0.4÷(1.13×1.3)2=0.074 （4）将以上参数代入到公式（5-2）中，得到 复合地基承载力特征值： fspk =395.32×0.074÷0.126+ 0.75×（1-0.074）×90 =294.68kPa AAp d2?1.1s3?2 (5-4) 5.2.2 CFG桩复合地基承载力特征值 按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）第3.0.4条规定： 24 华北水利水电大学毕业设计 经过处理后的地基，按地基承载力确定基础底面面积及埋深而需要对本规范确定的地基承载力进行修正时应符合，以下规定： （1）基础宽度的地基承载力修正系数应取零； （2）基础埋深的地基承载力修正系数应取1.0。
即修正后的复合地基承载力特征值； fa?fspk? ??(3)???d?0.5 （5-5）bb?d(m 式中: fa——修正后的CFG桩复合地基承载力特征值； fspk——CFG桩复合地基承载力特征值； ?b、?d——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土类查表确定； ?——基础底面以下土的重度 b——基础底面宽度（m），当基宽小于3m按3m取值，大于6m按6m取值； ?m——基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度； d——基础埋置深度(m)，一般自室外地面标高算起在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起 取ηb=0、ηd=1.0；γm =16.33 kN/m3，将以上数据代入公式（5-5） 得到修正后的复合地基承载力特征值 fa?fspk??b?(b?3)??d?m(d?0.5) = 294.68+0+ 1.0×16.33×(3.6-0.5) =345.30kPa 将有关数据及计算结果汇总如下表： 25 华北水利水电大学毕业设计 表5-3 CFG桩复合地基承载力验算表 综上， fa=345.30kPa＞Pk =270kPa， 所以复合地基满足承载力要求。
5.3 CFG桩复合地基变形 根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2002)第5.3.1-5.3.2条规定:地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜建筑物的变形计算值不应大于地基变形允许值 地基变形主要是基础沉降的计算，它是地基设计过程中一个重要的组成部分[9] 26 华北水利水电大学毕业设计 5.3.1基础沉降计算依据与要求 在复合地基变形计算中，把复合地基沉降量分为两部分：复合地基加固区变形量和加固区下卧层变形量，变形计算采用分层总和法 假定加固区的复合土体为与天然地基分层相同的若干层均质土体，不同的是压缩模量都相应扩大?倍，这样加固区和下卧层均按分层综合法进行沉降计算，如图5-1所示 褥 垫 层 ζEs1ζEs2ζEs3ζEs4ζEs5 ①②③④⑤ ① 桩 ②③④⑤ Es1Es2Es3Es4Es5 (1) 复合地基土层模量示意图 (2)天然地基土层模量示意图 图5-1 各土层综合模量示意图 （1）结合《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2012)第9.2.8条和《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2009）第5.3.9条的规定中给出了CFG桩复合地基沉降变形计算方法： 当荷载不超过复合地基承载力时，总沉降量S表达式为： n2 ?n1P0?P0 S?S?S??z?z?z?z?iii?1i?1???iii?1i?1?? ??12 ?Ei?n1?1ESi?i?1iSi? （5-6） 式中 S——复合地基总的沉降量（mm）； ?——沉降修正系数，根据地区沉降量观测资料及经验确定，无地区经 27 华北水利水电大学毕业设计 验时按表取值； n1——加固区土分层数； n2——沉降计算深度范围内土层总的分层数； P0——对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加应力（kPa）； ?i——加固区土的模量提高系数； Esi——基础底面下第i层土的压缩模量（MPa），应取土的自重压力与附加压力之和的压力段计算，如图4-3所示；。