【文章內(nèi)容簡介】 b—— 基礎(chǔ) 寬度； γ —— 基礎(chǔ)底面以下土的重度； 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 12 γ m—— 基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度； d—— 基 礎(chǔ)埋置深度。 現(xiàn)利用 8號鉆孔，對地基持力層承載力特征值進行修正，修正后承載力值為 271kPa，不能滿足承載力設(shè)計要求。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 5 基礎(chǔ)設(shè)計方案的分析與評價 基礎(chǔ)設(shè)計方案的分析 當?shù)鼗休d力不足或壓縮性過大，不能滿足設(shè)計要求時，可以針對不同的情況，對地基進行處理以增強地基土的強度和穩(wěn)定性，減少地基變形，提高地基承載能力。經(jīng)過處理后的地基成為人工地基 ［ 5］ 。當人工地基不滿足要求時可采用樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)也是一種地基處理方法，即把建筑物支撐在樁基上，荷載通過 樁傳到深處地層上，從而滿足地基穩(wěn)定和變形允許量的要求 ［ 6］ 。 判斷是否需要進行地基處理的依據(jù)，一是地基條件，一是建筑物的性質(zhì)和要求 ［ 7］ 。前者包括地形和地質(zhì)成因、地基土層分布、軟土層的厚度和范圍、持力層的埋深、地下水位及補給情況，地基土的物理力學(xué)性質(zhì)等。后者包括建筑物等級、平面和立面布置、結(jié)構(gòu)類型和剛度、基礎(chǔ)類型和埋置深度、對地基穩(wěn)定性和沉降的要求以及臨近建筑物的情況等 ［ 8］ 。 近二三十年來，國內(nèi)外在地基地基處理方面發(fā)展十分迅速，老方法不斷改進，新方法不斷涌現(xiàn) ［ 9］ 。在比較方案的過程中，常常會難以得出理想的 處理方法，這時需要或者將幾種處理方法進行有利的組合，或者稍微修改建筑物的條件，甚至需要另辟途徑。一般說來，完美無缺的方案是很難求得的，只能選用利多弊少的方案。此外需要注意的是，地基處理工作大多都是地下隱蔽工程，加固效果很難在實施過程中直接檢驗，因此一定要做好施工中和施工后的監(jiān)測工作，及時發(fā)現(xiàn)問題，驗證效果 ［ 10］ 。 需要進行地基處理的地基土一般都屬于軟弱土，它主要包括淤泥質(zhì)土、松砂、沖填土、雜填土、泥炭土和其他高壓縮性土。由這幾類土所構(gòu)成的或占主要組成的地基稱為軟弱地基。地基的軟弱程度是否達到需要進行地基處 理，還與建筑物的性質(zhì)有關(guān) ［ 11］ 。建筑物很重要，對地基的穩(wěn)定和變形要求很高，即便地基土的性質(zhì)不很軟弱，可能也要求對地基進行處理。相反，建筑物的重要性小，對地基的要求不高，即便地基土比較軟弱，也可能不必進行地基處理。所以地基處理是一個綜合考慮地基土質(zhì)和建筑物性質(zhì)的復(fù)雜問題 ［ 12］ 。 對地基內(nèi)一定范圍的軟弱土采取某種改善措施，以達到以下幾個目的： ①提高土一定抗剪強度，防止過大的剪切變形和剪切破壞，提高地基承載力； ②改善土的壓縮性，減少地基變形； ③改善土的滲透性，減少滲流量，防止?jié)B透破壞； ④改善土的動力特 征，減輕振動反應(yīng)，防止土體液化。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 根據(jù)分析，主樓天然地基承載力不能滿足設(shè)計要求，裙樓荷載較小，變形滿足設(shè)計要求時，可以采用天然地基。因此地基基礎(chǔ)方案除應(yīng)考慮承載力外，還應(yīng)考慮地基土的不均勻性。 基礎(chǔ)方案的初步評價 主樓地基處理方案的初選和介紹 由于本建筑主樓為高層建筑，地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級，基礎(chǔ)設(shè)計安全等級為一級，初選地基處理方法為 :（ 1）靜壓預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制樁，（ 2）混凝土灌注樁，（ 3） CFG樁復(fù)合地基。 1)靜壓預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制樁 采用機械將預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制樁壓入設(shè)計 標高，施工過程無噪音，適于在市中心施工。 樁身除了有混凝土材料還配有受力筋、箍筋、及其他構(gòu)造筋并且鋼筋為預(yù)應(yīng)力筋。目前預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制樁是在我國應(yīng)用最廣泛的預(yù)制樁。 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制樁適用范圍：適用于大中型各類建筑工程的承載樁，這種樁不僅抗壓，而且可以抗拔和抗彎，同時能夠承受水平荷載，應(yīng)用較廣。 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制樁規(guī)格：樁的截面形狀有圓形方形等多種形狀，由于施工方法及設(shè)備等因素影響，目前使用最廣泛的是圓形樁。工廠預(yù)制時將預(yù)制樁分節(jié)，沉樁時在現(xiàn)場將樁接到所需樁長即可，一般用氣體保護焊焊接。 預(yù)應(yīng)力 鋼筋混凝土預(yù)制樁樁身強度高，制作方便，耐腐蝕性好，不受地下水與土質(zhì)條件限制，質(zhì)量易保證安全可靠，承載力高，施工周期短，每臺班可壓樁 300～ 400 米，每晝夜施工 700 米以上，每米施工與材料總費用在 150 元以上。但預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制樁自重大，需要運輸及壓樁設(shè)備，樁長不夠時，需要結(jié)樁并要保證接樁質(zhì)量； 目前國內(nèi)只有為數(shù)不多的廠家生產(chǎn)此類預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制樁，離本場地最近的生產(chǎn)廠家是天津的建華公司，壓樁設(shè)備重達 500～ 1000 噸，設(shè)備運輸不方便。在遇到卵石層等含大量大顆粒密實土層時壓樁困難。 2）混凝土灌注樁 灌注樁是在施工現(xiàn)場樁位上通過機械鉆沖或人工挖掘等方法成樁孔，然后在孔內(nèi)下入鋼筋籠，灌注混凝土，便形成鋼筋混凝土灌注樁。 灌注樁適用于各種砂性土，粘性土，也適用于卵礫石類土層和巖層，樁長和樁徑變化范圍大，所以應(yīng)用很廣，近年來我國灌注樁的施工技術(shù)發(fā)展很快，施工方法很多，現(xiàn)河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 15 在的大口徑旋挖鉆機，可以成直徑 1～ 2 米的大口徑鉆孔，而不用人工挖掘，工期短、質(zhì)量高、成本低?；炷凉嘧犊箟簭姸雀?，耐久性好，抗震性能好，混凝土取材方便，施工噪音小，公害少，并且灌注樁具有造價低、用鋼量少、樁長可以靈活掌握等優(yōu)點。 混凝土灌注樁 施工工序多，技術(shù)要求高，工作量較大，且必須在短時間內(nèi)完成。 3） CFG 樁復(fù)合地基 水泥粉煤灰碎石樁又稱 CFG 樁（ Cement Flyash Gravel）是近年來發(fā)展起來的處理軟弱地基的一種新方法。 它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強度樁。工程中常采用 CFG 樁與樁間土和褥墊層一起構(gòu)成復(fù)合地基 [13]。 CFG 樁 的特點：（ 1）改變樁長、樁徑、樁距等設(shè)計參數(shù)，可使承載力在較大范圍內(nèi)調(diào)整。（ 2）有較高的承載力，承載力提高在 250%300%，對軟土地基承載力提高更大。（ 3）沉降量小，變形穩(wěn)定 快。（ 4）工藝性好。（ 5）節(jié)約部分水泥鋼材，利用工業(yè)廢料，消耗大量粉煤灰，降低工程費用。 CFG 樁常用的施工方法有振動沉管成樁、長螺旋鉆孔灌注成樁、泥漿護壁鉆孔灌注成樁、長螺旋鉆孔成樁以及管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁等 。 CFG 樁 適 用 于多層和高層建筑地基，如砂土、粉土、松散填土、粉質(zhì)粘土、粘土、淤泥質(zhì)粘土等的處理。 現(xiàn)今 CFG樁施工常采用素混凝土作為原材料。素混凝土樁復(fù)合地基方法在石家莊地區(qū)有較成熟的工程經(jīng)驗，可以有效提高地基土層承載力，減少沉降變形，是目前高層建筑常采用的地基形式之一。具體到本工程，根據(jù)勘察所揭露 的地層層位的分布，并考慮擬建建筑的高度和荷載，復(fù)合地基的樁端持力層宜利用中粗砂 ⑤ 層，該層強度較高且厚度穩(wěn)定，深度適宜， 20m 左右的樁長對復(fù)合地基設(shè)計比較理想。 綜上所述，靜壓預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制樁無論從場地情況，施工方法及對周圍環(huán)境影響，施工周期，樁的性能等都是最好的選擇，但是由于其造價昂貴，施工經(jīng)驗不足以及地質(zhì)條件等原因，不適合本場地。混凝土灌注樁具有承載力高，穩(wěn)定性好，耐久性好，抗震性能好，施工方便，造價低，施工噪音小，公害少等優(yōu)點。并且素混凝土樁復(fù)合地基有比較成熟施工經(jīng)驗 。從施工技術(shù)成熟程度，以及工程造價等因素綜合考慮， CFG 樁復(fù)合地基是最優(yōu)方案。對工程樁單樁豎向承載力特征值應(yīng)通過靜載荷試驗確定。本工程從施工難度、地層原因、工程造價、環(huán)保、噪音等方面可采用鉆孔灌注樁。 附屬商業(yè)樓 附屬商業(yè)擬 建七 層，基礎(chǔ)埋深自然地坪下 19m， 正處于第 5層粉質(zhì)黏土，土質(zhì)不均勻， 壓縮系數(shù) a12 為 ～ MPa1，平均為 ，屬高～中壓縮性地基土。層厚 較薄。第 6層為粉細砂，級配不良，層厚較薄 。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 16 對裙樓地基進行均勻性評價與變形驗算，若均勻性與變形均符合要求 便可采用天然地基。 所謂均勻性評價，最終結(jié)果是為了滿足建筑物的沉降變形要求，也就是地基基礎(chǔ)規(guī)范中的規(guī)定，所以說均勻性評價也就是地基和基礎(chǔ)變形的評價，對于不同的建筑物和不同基礎(chǔ)而言，其評價方法和標準并不相同，對于不需要進行變形計算的建筑物來說也同樣存在均勻性問題。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 17 6 樁體復(fù)合地基設(shè)計方案 CFG 樁體設(shè)計 根據(jù)中國兵器工業(yè)北方勘察設(shè)計研究院提供的《 藏龍福地商業(yè)及辦公樓項目巖土工程勘察報告 》，場地各土層物理力學(xué)指標及設(shè)計參數(shù)參見表 6— 1。 表 61 地基處理各地基土層設(shè)計參數(shù) 土層名稱及序號 承載力特征值 fak（ kPa） 壓縮模量 Es（ MPa） 側(cè)阻力特征值qsk（ kPa） 端阻力特征值qpk（ kPa） 黃土狀粉質(zhì)黏土 ② 120 黃土狀粉土 ③ 145 黃土狀粉土 ④ 150 粉質(zhì)黏土⑤ 160 65 粉細砂⑥ 180 15 50 粉質(zhì)黏土⑦ 165 70 中砂⑧ 220 20 75 粉質(zhì)黏土⑨ 210 72 中砂⑩ 250 25 100 3000 粉質(zhì)黏土⑩ 1 240 80 粉質(zhì)黏土 240 120 4000 中粗砂 300 黏土 270 中粗砂 350 CFG 樁復(fù)合地基樁端持力層的確定： 根據(jù)勘察報告， 中 砂 ⑩ 層為良好的樁端持力層，勘察報告對該層的描述如下： 中砂層⑩：中密～密實狀，層位連續(xù)穩(wěn)定，強度高，壓縮性低，工程性質(zhì)好。 ○ 11 ○12 ○13 ○14 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 18 表 6— 2 場地地層資料統(tǒng)計表 土層名稱及序號 層 底 標高 （ m） 層 厚 （ m） 狀態(tài) /密度 壓縮性 原位測試 種類 平均 擊數(shù) 黃土狀粉質(zhì)黏土 ② ～