米易县商会大厦地基处理工程设计正文.docx

目录1工程概况11.1建筑工程概况11.2场地条件11.2.1场地环境11.2.2场地地质构造及地震烈度11.3水文与气象11.4工程地质条件22方案选择与论证及相关技术国内外现状32.1设计要求32.2方案的选择32.3方案的论证32.3.1CFG桩方案的论证42.3.2碎石桩方案的论证42.3.3水泥土搅拌桩方案的论证42.4地基处理国内外现状与发展趋势52.4.1CFG桩国内外现状52.4.2碎石桩国内外现状62.4.3水泥土搅拌桩国内外现状63方案的设计计算及最佳方案选择73.1CFG桩的设计计算与工程预算73.1.1CFG桩的设计计算73.1.2CFG桩的工程预算153.2碎石桩设计计算与工程预算163.2.1碎石桩的设计计算163.2.2碎石桩的工程预算223.3水泥土搅拌桩的设计计算与工程预算233.3.1水泥土搅拌桩的设计计算233.3.2水泥土搅拌桩的工程预算303.4地基处理最佳方案选择324方案的优化设计计算324.1CFG桩优化设计324.1.1参数的设计324.1.2桩身混凝土强度确定354.1.3褥垫层厚度354.1.4沉降计算354.1.5软弱下卧层验算374.1.6方案优化前后工程量对比394.2程序设计405施工方案415.1CFG桩施工方案415.1.1施工机械415.1.2施工流程及施工顺序412 5.1.3褥垫层铺设445.1.4施工要点及质量控制标准445.1.5施工中应注意的问题465.2资源需求量475.2.1主要施工机械、设备475.2.2材料计划485.2.3劳务计划及工程进度计划485.3施工组织管理495.3.1施工人员组织管理495.3.2安全及文明施工保证措施496施工质量监测506.1CFG桩检测目的506.2检测数量516.3检测方法516.3.1超声波法检测桩的完整性516.3.2静荷载试验法测桩承载力546.4CFG桩施工质量监测结论567主要工作及创新点567.1主要工作567.2创新点57参考文献谢辞附录2 摘要拟建工程为米易县商会大厦，地处米易县城北新区，与攀西大酒店隔路相对，有安宁路直通场地，交通方便，地势较为平坦。拟建大厦为21层框剪结构，1层地下室，占地面积2244㎡。要求地基处理后，复合地基承载力达到350kpa，沉降小于50mm。根据场地地质和水文条件做出了三种地基处理方案，分别是:碎石桩法，水泥土搅拌桩法，CFG桩法，经设计计算，三种施工方案都满足上部荷载的要求。均可进行加固处理该场地地基。经过初步对比,从设计方案的各项经济技术要求和周边情况综合考虑，决定采用CFG桩法加固处理改良地基。经过一系列的设计计算，采用CFG桩直径为400㎜，有效桩长8.0m，桩间距2.0m，共施工600根桩，总造价为317088.38元，沉降小于50mm，计划工期为42天。同时本文还介绍了CFG桩的参数设计、施工设备、施工工艺和质量检测标准。CFG桩具有承载力高、沉降量小和工程费用低等优点，得以广泛采用，并取得良好的经济和社会效益。关键词地基处理CFG桩水泥土搅拌桩碎石桩AbstractTheproposedworksisMiyicountychamberofcommercebuildinganditislocatedatthenorthoftownnewlydevelopedarea,withthePanxihoteldifferentrelative,TherehastheAnningroadwhichcanthroughthesite.thetransportis convenientandthetopographyissmoother.Theproposedchamberofcommercebuildingisaframe-shearwallstructureofthe21-storeys,withalayerbasement,andthesizeis2244㎡.afterthesoiltreatment,thebearingcapacityneedreach350kPa,andthesettlementshouldbelessthan50mm.Accordingtothegeologicalandhydrologicalconditions,itmadethreesoiltreatmentplans:gravelpiles,cementmixingpile,CFGpile.Throughdesigned,thethreeconstructionoptionscanmeettherequirementsoftheupperload,soitcanbereinforcedtodealwiththefoundationofthesite.Afterapreliminarycomparison,fromthedesignedprogramofeconomicandthetechnicalrequirementsofthesurroundingcircumstanceswhichisconsidered,ItdecidedtoadopttheCFGpiletoreinforcethefoundation.Afteraseriesofdesignandcalculation,itusestheCFGpile,with400㎜ofthediameter,8.0metersoftheeffectivepilelength,2.0metersofthethepilespacing,andatotalof691constructionpiles.theworksthatwillbeplanedforthe42dayscostsabout317,088.38yuan,andthesettlementislessthan50mm.SimultaneouslythisarticlealsointroducedtheparametersdesignofCFGpile,theconstructionequipment,theconstructiontechnologyandthequalitystandardoftesting.TheCFGpilewithahighbearingcapacity,asmallsettlementandalowcostoftheprojectcanbewidelyusedandachievedagoodeconomicandsocialbenefits.Keywords:soiltreatment;cementFly-ashgravelpile;cementmixingpile;gravelpile 前言在米易县，进行了一个月的毕业设计调研，收集了工程的相关资料，为毕业设计提供了必备的参数，本次设计的主要内容为本工程中商会大厦的地基处理。地基处理的目的是指提高软弱地基的承载力，保证地基的稳定性；降低软弱地基的压缩性，减少基础的沉降和不均匀沉降；防止地震时地基土的振动液化；消除区域性土的湿陷性，膨胀土的胀缩性等。设计的主要内容共五个部分：第一部分为工程概况，包括建筑工程概况、工程地质条件和设计要求；第二部分为方案的初步选择与论证，主要包括地基处理方案初选、设计，并对地基处理最终选择方案进行优化设计，及程序设计；第三部分为施工方案，包括施工设备及施工工艺等；第四部分为施工质量监测，包括地基处理施工质量监测目的、数量和方法；第五部分为主要工作及创新点。本设计在吴丽萍副教授指导下完成，对吴老师的精心指导表示衷心的感谢。由于本人水平有限，设计中有不妥和错误之处在所难免，敬请批评指正。2009年6月米易县商会大厦地基处理工程设计第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计1工程概况1.1建筑工程概况拟建米易县商会大厦，位于米易县城北新区，与攀西大酒店隔路相对，有安宁路直通场地，交通方便。该大厦主要由主楼和裙房组成，主楼、裙房大体呈“L”型布置，建筑整体与城市干道走向趋于一致，分别向东北、西南两个方向延伸。建筑总高度80.1m，建筑室内外高差600mm，建筑耐水等级一类，主楼结构类型为框剪结构，裙房结构类型为框架结构。该建筑面积为8074m，场地面积为2244m。办公楼为地上20层，地下一层，采用筏板基础，设计场平标高1084.60m，地下室设计地面高程为1080.10m。主楼基础荷载最大值估算35000KN，裾楼基础荷载最大值估算1000KN。场地勘探点平面图见附图一。1.2场地条件1.2.1场地环境拟建场地位于米易县城北新区，场地地貌属安宁河河谷堆积地貌，场地处在安宁河一级阶地上，阶地平坦宽阔。1.2.2场地地质构造及地震烈度拟建场地区域上处于川滇南北向构造带中南段，构造上主要受南北向构造控制，另有北北西向构造，北东向次生构造复合。根据《中华人民共和国区域地质调查报告（挂榜幅1：50000）》及相关资料，区域内分布为晋宁、澄江、“加里东”一海西、印支一喜马拉雅等构造层。区域断裂带主要分布有安宁河断裂带、磨盘山断裂带、昔格达断裂带和普威-横山断裂带。场地位于安宁河断裂带西侧，安宁河断裂带是川滇南北向构造带的主体，是一条继承性活动特征的多期活动性断裂，在西昌、德昌及其以南地带属于弱活动带。场地处于德昌—会东基本稳定区，断裂对拟建场地的稳定无较大影响。场地内细砂土在饱和和状态下属液化土，液化等级为轻微。场区抗震设防烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度值为0.10g，第二组。1.3水文与气象拟建场地区域属于高原型亚热带气候，其特点是年温差小，日温差大，四季不明显，但由于受海拔高程和地形的影响，垂直差异明显，小气候复杂多变。年平均气温20ºC，最高气温41ºC，最低气温-1.第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计8ºC。每年6～10月为雨季，降雨量占全年80%以上，年降雨量760～1200mm，平均约900mm；年平均蒸发量在河谷地带2400～2900mm，山岭地带1400～1800mm；每年11月～翌年3月为风季，一般风速为13.0m/s，风向多为东南。场地主要地表水体为安宁河，安宁河为区内最大的地表水体。场地地下水位为1.2m，根据调查场地水对砼及砼中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。1.4工程地质条件据地表调查和钻探揭露，场区出露地层为：第四系全新统素填土（Q4ml）、第四系全新统粉质粘土（Q4dl）、第四系全新统含碎（块）石粉质粘土（Q4dl）、第四系全新统含炭质粘土（Q4al+pl）、第四系全新统冲洪积卵石土（Q4al+pl）、第四系全新统细砂土（Q4al+pl）、昔格达组粉砂岩夹泥岩（Q1x）。地基土工程地质分层及特征见表1-1，其岩土的物理力学性质见表1-2。该场地地层情况详见工程地质剖面图（附图二，附图三）及钻孔柱状图（附图四）。地基土工程地质分层及特征表1-1工程地质分层及编号地层厚度（m）颜色湿度状态密实度地质特征描述①素填土1.20~4.50浅灰色湿~饱和粉质粘土及少量砂岩碎块、砾石组成②1粉质粘土1.40~3.60黄褐色灰白色湿~饱和软塑~可塑松散~稍密由粘粒组成，局部孔砂含量较高，②2碎块石粉质粘土1.20~4.40黄褐色灰白色稍湿可塑~硬塑砂岩、玄武岩组成,含量约20%~45%,粒径约10~20mm③1炭质粘土1.30~4.20灰褐色灰黑色湿~饱和软塑~可塑主要由粘粒组成③2卵石土4.80~7.70灰黑色紫红色灰白色湿~饱和中密~密实坚固，亚圆~圆形，粒径50~18mm，砂土的组分以中粗砂为主③3细砂土0.50~2.70紫红色灰黑色灰白色湿~饱和稍密粘粒含量＜3%，砂土，呈条状及尖灭体分布。④1强风化昔格达组粉砂岩夹泥岩2.20~5.20灰黑色粉砂岩大部分已软化,泥岩呈薄~中厚层状构造④2昔格达组粉砂岩夹泥岩10.4~17.8灰黑色薄~中厚层状构造,半成岩，裂面光滑,遇水易软化第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计岩土物理力学指标建议值表表1-2指标岩土名称天然容重γ(KN/m3)压缩模量Es(MPa)内聚力C(KPa)内摩擦角φ（°）承载力特征值fak(KPa)桩的极限端阻力标准值qpk(KPa)桩的极限侧阻力标准值qsik(KPa)基底对砼摩擦系数μ①素填土17.5341590///②1粉质粘土187.52218150/250.25②2碎块石粉质粘土1992620180/450.35③1炭质粘土18.54188100/220.20③2卵石土222503540040001500.55③3细砂土17.57026130///④1强风化昔格达组粉砂岩夹泥岩18.6102522220///④2昔格达组粉砂岩夹泥岩19.21228252802600800.402方案选择与论证及相关技术国内外现状2.1设计要求本工程设计要求如下：（1）建筑物复合地基承载力350kpa；（2）建筑物基底最大沉降量50mm。2.2方案的选择[4]地基基础工程设计根据建筑物的用途与安全等级、建筑布置与上部结构类型，充分考虑场地和地基地质条件，结合施工技术条件以及工期、造价等要求，合理地选择工程方案，坚持因地制宜、就地取材的原则，精心设计，以保证建筑物的安全正常使用。根据工程地质情况及工程要求，要求沉降小于50mm，地基处理后复合地基承载力要求达到350kpa。拟建工程为地上20层，地下1层，建筑面积为2044m，采用的是笩板基础，建筑物上部荷载为35000kpa，场地地下水位为1.2m。为了达到场地地基承载力和沉降要求，对建筑物地基部分拟采用CFG桩、碎石桩和水泥土搅拌桩三种地基处理方案。2.3方案的论证第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计2.3.1CFG桩方案的论证水泥粉煤灰碎石桩（CFG）加固软弱地基，通过桩与桩间土在一起承担上部荷载。CFG桩具有一定的粘结强度的混合料，在荷载作用，CFG桩的压缩性明显比周围软土小，因此复合地基中CFG桩起到桩体作用，可提高承载力，减小变形。CFG桩施工中采用振动沉管灌注成桩，也可用螺旋钻孔成桩，有时用振动沉管机和螺旋钻机联合使用成桩。采用振动沉管灌注成桩，施工中不复打，与振拔桩相比，不会由于复打时桩身掺加进泥土，缩短单桩成桩时间，提高施工进度。CFG桩不留振，匀速拔管，不易造成断桩。在软土地区施工时，由于采用静压振拔技术，减小了对土和已打桩的不利影响，施工质量容易得到保证，在市区对噪音污染严格限制的地方可用螺旋钻孔成桩。CFG桩适用于素填土、粘土、粉土、砂土等。本工程地层有素填土、粉质粘土、碎石块粉质粘土、碳质粘土、细砂土等，CFG桩适用于本工程。因此，CFG桩地基处理方案是可行的。2.3.2碎石桩方案的论证碎石桩是将碎石挤入已成的孔中，形成大直径的碎石所构成的密实桩体，能够提高地基承载力，减小变形和增强抗液化性，还能够提高土体的抗液化性，还能够提高土体的抗剪强度。一般经振冲加固后，地基承载力可提高一倍以上。振冲碎石桩法应用在饱和松散粉细砂、中、砾砂、粉土、粘性土、黄土和杂填土及人工填土都取得了令人满意的效果。振冲碎石桩能够使本工的沉降控制在50mm以内，复合地基承载力达到350kpa，碎石桩适用于本工程的。综上所述，碎石桩地基处理方案是可行的。2.3.3水泥土搅拌桩方案的论证水泥土搅拌桩是将水泥等材料作为固化剂，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。水泥土搅拌法分喷浆深层搅拌法和喷粉深层搅拌法两种，前者通过搅拌叶片将由喷嘴喷出的水泥浆液和地基土体就地强制搅拌和均匀形成水泥土；后者通过搅拌叶片将由喷嘴喷出的水泥粉体和地基土体就地强制和均匀形成水泥土。水泥土搅拌桩的特性：①水泥土搅拌法由于将固化剂和原地及软土就地搅拌混合，因而最大限度地利用了原土；②搅拌时不会使地基侧出挤出，所以对周围原有建筑物的影响较小；第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计③按照不同地基土的性质及工程设计要求，合理选择固化剂及其配方，设计比较灵活；④施工时无振动、无噪音、无污染，可在市区内和密集建筑群中进行施工；⑤土体加固后重度基本不变，对软弱下卧层不致产生附加沉降；⑥与钢筋混凝土桩基相比，节省了大量的钢材，并降低了造价；⑦根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固型式。此方法有对其他建筑扰动小而且不致产生附加沉降，对于对沉降及承载力要求较高的本工程可以满足设计要求。因此，水泥土搅拌桩地基处理方案是可行的。2.4地基处理国内外现状与发展趋势近50年来，国内外在地基处理技术方面发展十分迅速。我国随着大批国外先进技术的引进，老方法得到改进，新方法不断涌现，并结合我国自身特点，初步形成了具有中国特色的地基处理技术及其支护体系，许多领域达到了国际领先水平。同时国外现代工业的发展，也对地基工程提供了强大的生产手段。随着地基处理技术的实践和发展，人们在改造土的工程性质的同时，不断丰富了对土的特性研究和认识，从而又进一步推动了地基处理技术和新方法的更新，因而地基处理成为土力学基础工程领域中的一个较有生命力的分支，地基处理技术在国内外也都处于方兴未艾和十分重要的地位。2.4.1CFG桩国内外现状[1]水泥粉煤灰碎石桩简称CFG桩，它是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和，用振动沉管打桩机或长螺旋钻管内泵压成桩机具制成的一种具有一定粘结强度的桩，桩和桩间通过褥垫层形成复合地基。CFG桩复合地基试验研究是建设部“七五”计划课题。于1988年立题进行试验研究，并应用于工程实践。CFG桩复合地基试验研究成果于1992年由建设部组织鉴定，专家们一致认为：该成果具有国际领先水平，推广意义很大。CFG桩复合地基成套技术，1994年被建设部列为全国重点推广项目，被国家科委列为国家级全国重点推广项目。1997年被列为国家级工法，并制定了中国建筑科学研究院企业标准，现已列入国家行业标准《建筑地基处理技术规范》。为了进一步推广这项新技术，国家投资对施工设备和施工工艺进行了专门研究，并列入“九五”国家重点公关项目。1999年12月通过了国家验收。CFG第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计桩复合地基技术目前已在国内北京、天津、江苏、浙江、河北、河南、山西、山东、陕西、安徽、湖北、广西、广东、辽宁、吉林、云南等10多个省市应用，据不完全统计，该技术已在1000多个工程中应用。CFG桩复合地基80年代多用于多层建筑处理，目前大量用于高层和超高层建筑地基的加固，桩身强度等级多在C15-C25之间。当前由于大城市环境治理，大城市烟囱烧煤大量减少，一般烧天然气，所以粉煤灰产量减少，价格上涨，粉煤灰的价格接近于水泥价格，所以有的部门用低标号素混凝土桩代替（即LCG桩）。2.4.2碎石桩国内外现状[2]碎石桩是以碎石(卵石)为主要材料制成的复合地基加固桩。碎石桩和砂桩等在国外统称为散体桩或粗颗粒土桩。所谓散体桩是指无粘结强度的桩，由碎石桩或砂桩等散体桩和桩间土组成的复合地基亦可称为散体桩复合地基。日前在国内外广泛应用的碎石桩、砂桩、渣土桩等复合地基都是散体桩复合地基。碎石桩是散体桩的一种，按其制桩工艺可分为振冲(湿法)碎石桩和干法碎石桩两大类。采用振动加水冲的制桩工艺制成的碎石桩称为振冲碎石桩或湿法碎石桩；采用各种无水冲工艺(如于振、振挤、锤击等)制成的碎石桩统称为干法碎石桩。当以砾砂、粗砂、中砂、圆砾、角砾、卵石、碎石等为填充料制成的桩称为砂石桩。振动水冲法是1937年巾德国凯勒公司设计制造出的具有现代振冲器雏形的机具，用于挤密砂土地基获得成功。20世纪60年代初，振冲法在德国开始用来加固粘性土地基，由于填料是碎石，故称为碎石桩，之后，在各国推广应用。我国应用振冲法始于1977年，20多年来，我国在坝基、道路、桥涵、大型厂房及工业与民用建筑地基处理中，振冲法已得到广泛应用。一九八三年我国研制成功大功率(75kW)振冲器，为推广应用和发展振冲技术开拓了新领域，使以前30kW振冲器不能处理地基成为可能，加固效果远高于30kW振冲器。如四川铜街子水电站打穿了8m厚漂卵石层，成功地加密了下卧细粉砂；在昆明松华坝水库加密了15m厚玄武岩风化碎石土坝壳；在三峡二期围堰风化砂振冲加密深度30m，最深达35m。但因振冲碎石桩有泥水污染环境，故在城市和已有建筑物地段的应用受到限制，且其还有软化土的作用；于是从80年代开始，各种不同的施工工艺相应产生，如锤击法、振挤法、沉管法、振动气冲法、袋装碎石法、强夯碎石桩置换法等。虽然这些方法的施工不同于振动水冲法施工，但是，同样可以形成密实的碎石桩，扩大了碎石桩的内涵。目前，各种干法碎石桩施工技术蓬勃发展，与湿法碎石桩并存，是碎石桩技术发展的特色之一。2.4.3水泥土搅拌桩国内外现状[3]第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计水泥土搅拌法适用于加固饱和粘性土地基的一种新方法。它是利用水泥（或石灰）等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理－化学反应，是软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。水泥土搅拌法加固的土质有淤泥、淤泥质土、地基承载力不大于120kPa的粘性土和粉性土等地基，加固仅限于陆上，加固深度可达18米，所以这种方法在目前用于处理软弱地基应用非常广泛。搅拌桩技术在20世纪50年代初起源于美国；瑞典于1967年开始研制石灰粉喷搅拌法；1953年日本从美国引进水泥搅拌技术，后于20世纪70年代初应用于工程实践取得成功。至今，日本水泥搅拌桩技术已发展到单桩的最大施工直径超过1.8m，一次最大加固面积超过9.5m2，最大加固深度节钻杆式超过60m，搭架式也可达30m以上。我国于1977年由冶金部建研院和交通部水规院引进开发双轴水泥浆液搅拌技术，1980年应用于工程实践。目前，我国的搅拌机械最大的施工直径达1.2m，最大加固截面面积2.1m2，最多有四轴的，加固深度多数15～18m，少数可达25～30m。3方案的设计计算及最佳方案选择3.1CFG桩的设计计算与工程预算CFG桩的安全可靠性论证从桩径，桩长，桩的承载力，沉降计算，软弱下卧层验算，等方面进行论证，经济合理性从工程预算方面进行论证。3.1.1CFG桩的设计计算1．CFG桩设计计算[5](1)桩径CFG桩的桩径取D=500mm，面积Ap=0.196m2，周长Up=1.571m，采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩。（2）桩长以第③2层卵石土层作为桩端持力层，进入持力层0.3m，桩长为6.0m，保护桩长为0.5m。（3）单桩承载力特征值Ra(3-1)第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计式中—单桩承载力特征值，kN；—桩的周长，m；n—桩长范围内所划分的土层数；—桩周第i层土的侧阻力，kpa；—第i层土的厚度，m；—桩端阻力特征值，kpa；—桩的截面积，m2。(4)面积置换率m（3-2）式中—复合地基承载力特征值，kpa；—面积转换率；—单桩竖向承载力特征值，kN；—桩的截面积，m2；—桩间土承载力折减系数，宜按当地经验取值，如无经验时可取0.75～0.95，天然地基承载力较高时取大值，本设计取；—采用长螺旋钻孔时，取1.0；—处理后桩间土承载力特征值，宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值，kpa，。（5）桩间距确定第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计CFG桩采用正方形布桩。（3-3）取CFG桩的桩间距，CFG桩桩间距如图3-1所示。图3-1CFG桩桩间距(单位:mm)（6）实际面积置换率m′（7）桩数N（3-4）取根式中—地基加固的面积，m2。（8）实际复合地基承载力（3-5）根据计算，地基处理后的复合地基承载力满足设计要求。（9）桩身混凝土强度确定第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计（3-6）式中—桩体混合料试块（边长150mm立方体）标准养护28天立体抗压强度平均值，kpa；—单桩竖向承载力特征值，kN；—桩的截面积，m2。混凝土强度等级可选为C20。（10）褥垫层厚度褥垫层厚度一般取150～300mm，当桩径和桩距过大时，褥垫层厚度宜取高值。本工程褥垫层厚度取200mm，材料为碎石。（11）沉降计算[6]1）沉降量计算CFG桩复合地基沉降由三部分组成，其一为加固深度范围内土的压缩变形S1，其二为下卧层变形S2，其三为褥垫层变形S3，由于S3数量很小可以忽略，则有S=S1+S2。假定加固区复合土体为与天然地基分层相同的若干均质地基，不同的压缩模量都应扩大ξ倍，如图3-2所示，然后按地基基础规范法计算加固区和下卧层变形求和：图3-2各土层复合模量示意图第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计（3-7）式中—加固区分层数；—总的分层数；—基础底面处的附加应力，kpa；—第层土的压缩模量，Mpa；—基础底面至第层土，第层土地面的距离，m；—模量提高系数，，是基础底面下天然地基承载力特征值，kpa；—沉降计算经验修正系数，见表3-1。沉降计算经验修正系数表3-1（Mpa）2.54.07.015.020.01.11.00.70.40.2复合地基变形计算深度必须大于复合土层的厚度，并应符合下式的要求：（3-8）式中—在计算深度范围内，第层土的计算变形值；图3-3复合地基沉降计算分层示意图第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计—在计算深度向上取深度厚度为的土层变形值，见图3-3，按3-2确定，取0.6m。值表3-2b/m22＜b44＜b88＜b/m0.30.60.81.0计算沉降时，基础宽度取3.7m,长为5.0m，基底压力P＝65.3kpa。复合土层压缩模量扩大系数。CFG桩复合地基沉降计算采用《地基基础规范》法，地基处理沉降计算见表3-3。CFG桩地基处理沉降计算表表3-301.401.000000.61.40.160.9938596.28596.280.0042.392.392.81.40.770.82982322.61726.320.0046.919.305.71.41.540.59443388.081065.480.0077.4616.7610.21.42.770.39033981.06592.980.0031.7818.5411.71.43.160.35164113.72132.660.0091.1919.7312.01.43.240.34404128.0014.280.0050.0719.800.013由表3-3可得，在Z=12.0m深度范围内的计算沉降量∑Δsi′=19.80mm，相应于Z=11.4m至12.0m的土层的计算沉降量Δsi′=0.245≤0.025×19.80mm，满足计算深度的要求。2）沉降计算经验系数的确定计算深度范围内压缩模量的当量值：（3-9）第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计式中—沉降计算深度范围内压缩模量的当量值；Ai—第层土附加应力系数沿土层厚度的积分值；—第层土的压缩模量，Mpa，桩长范围内的复合土层的压缩模量取值。查表3-1，可得沉降计算经验系数=0.7。CFG桩复合地基最终沉降量＜50mm，沉降量满足设计要求。（12）软弱下卧层验算[7]软弱下卧层顶面以上土的加权平均容重（3-10）式中—第层土的重度；—第层土的厚度。带入数值得：软弱下卧层承载力特征值（3-11）式中—修正后的地基承载力特征值；—地基承载力特征值；—埋深的地基承载力修正系数，查表3-4，；—下卧层顶面以上土的加权平均重度；第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计—下卧层至基础表面的距离。承载力修正系数表3-4土的类别ηbηd人工填土、e或Il大于0.85的粘性土01.0淤泥和淤泥质土01.0红粘土含水比aw>0.8含水比aw0.801.20.151.4大面积压实填土压实系数大于0.95、粘粒含量ρc10%的粉土01.5最大干密度大于2.1t/m3的级配砂石02.0粉土粘粒含量ρc10%的粉土0.31.5粘粒含量ρc<10%的粉土0.52.0e及Il均小于0.85的粘性土0.31.6粉砂、细砂（不包括很湿与饱和时的稍密状态）2.03.0中砂、粗砂、砾砂和碎石土3.04.4软弱下卧层顶面处的自重应力（3-12）式中—软弱下卧层顶面处土的自重应力；—第层土的重度；—第层土的厚度。软弱下卧层顶面处的附加应力(3-13)式中—基底附加应力，；第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计—基础的长度；—基础的宽度；—基础底面至软弱下卧层顶面的距离；—压力扩散角[20],根据表3-5取值，取。压力扩散角（°）表3-5换填材料z/b中砂、粗砂、砾砂、圆砾、石屑、碎石、矿渣、卵石粉质粘土和粉煤灰灰土0.25206280.253023，因此软弱下卧层满足要求。3.1.2CFG桩的工程预算[8]（1）工程量计算钻孔工程量：褥垫层工程量：（2）直接费计算CFG桩地基处理直接费的计算需要根据钻孔工程量及褥垫层工程量计算，具体计算见表3-6。CFG桩地基处理直接费表3-6工程项目名称工程量单位基价费用（元）总费用（元）CFG桩材料费989.1m3226.14223675.08294851.3人工费989.1m349.3248782.42机械费长螺旋钻机45台班307.6413843.8混凝土泵45台班190.058550.0垫层材料费448.8m3729.64元/10m332746.2535583.58人工费448.8m357.49元/10m32580.16机械费448.8m35.73元/10m3257.17工程直接费（元）330434.88注：垫层预算参照《市政工程预算定额》[12](第一册)第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计（3）工程预算费用[8]CFG桩地基处理工程预算费用详见表3-7。CFG桩地基处理工程预算费用汇总表表3-7序号费用名称计算方法金额（元）备注（一）直接费合计342099.241定额直接费330434.882其他直接费定额直接费×3.53%11664.36（二）临时设施费（一）×1.72%5884.11（三）现场管理费（一）×1.25%4276.24（四）企业管理费（一）×2.00%6841.99（五）财务费（一）×0.49%1676.29（六）计划利润（一）×2.62%8963.00（七）税金（一）～（六）之和×3.43%12682.12（八）工程总造价上述七项之和373187.70通过CFG桩的设计计算和工程预算，CFG桩的复合地基承载力为=368.1kpa，沉降量为13.86mm，下卧层满足要求，工程预算为373187.70元。综上所述，CFG桩在技术上可行，经济上是合理的，CFG桩方案是安全可靠的。3.2碎石桩设计计算与工程预算碎石桩的安全可靠性论证从它的设计计算和工程预算两个方面进行论证。设计计算包括对碎石桩的参数选择，沉降计算，下卧层验算等；工程预算包括工程量的计算和工程总造价的计算。3.2.1碎石桩的设计计算1．碎石桩设计计算[9]（1）加固范围[10]由于拟建建筑物为21层楼，且为框剪结构，对差异沉降敏感，采用筏板基础，由于本工程的特殊要求，在建筑物基础外缘扩大一排桩。(2)桩径本工程采用75W振冲器，桩径取，,。（3）桩长第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计为提高地基承载力，拟将碎石桩打入承载力高的昔格达组粉砂岩夹泥岩层中，因此初步设计桩长为12m。（4）单桩承载力特征值的确定[3]采用Brauns单桩极限承载力法计算，假定碎石桩的内摩擦角为。（3-14）式中—单桩极限承载力；—地基土不排水抗剪强度[18]，本工程。（5）面积置换率（3-15）式中—振冲桩复合地基承载力特征值；—桩体承载力特征值，通过单桩载荷试验确定，；—处理后桩间土承载力特征值，宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值，本工程。（6）桩间距碎石桩桩位布置初步采用正三角形布桩。（3-16）根据计算，取桩间距为1.6m。碎石桩桩间距见图3-4。第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计图3-4碎石桩桩间距（单位:mm）（7）实际面积置换率（8）复合地基承载力的确定（3-17）根据计算可知，地基处理后，复合地基承载力满足要求。（9）桩数N（3-18）根据计算，碎石桩取1027根。（10）沉降量计算1）碎石桩的沉降计算[6]碎石桩的沉降计算主要包括复合地基加固区的沉降和加固区下卧层的沉降，沉降量s可按地基基础规范法计算：（3-19）式中—加固区土层的压缩模量；第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计—非加固区压缩模量；—基底附加应力；—复合地基底面至第层土、第层土底面处的距离；—复合地基底面至第层土、第层土底面范围内平均附加应力系数。加固区土层的压缩模量按下式计算，加固区的压缩模量见图3-5：图3-5加固区的压缩模量图（3-20）式中—地基土的压缩模量；—桩土应力比，取=3；—面积置换率。带入数值得：第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计沉降计算过程如表3-8所示。沉降量计算表表3-801.401.000000.61.40.160.9938596.28596.280.0063.583.582.81.40.770.82982322.61726.320.0058.6312.215.71.41.540.59443388.081065.480.0099.5921.8010.21.42.760.39264004.52616.440.0021.2323.0311.71.43.160.35344134.78130.280.0060.7823.8114.71.43.970.28984260.06125.280.0030.3824.19由表3-8可得，在Z=14.7m深度范围内的计算沉降量∑Δsi′=24.19mm，相应于Z=14.1m至14.7m的土层的计算沉降量Δsi′=0.129≤0.025×24.19mm，土层沉降满足计算深度的要求。2）碎石桩的沉降折减系数[11]（3-21）式中—沉降折减系数；—桩土应力比，本工程取=3.0；—面积置换率。碎石桩的沉降为：，碎石桩的沉降量满足设计要求。（11）软弱下卧层验算[7]软弱下卧层顶面以上土的加权平均溶重（3-22）第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计式中—第层土的重度；—第层土的厚度带入数值得：软弱下卧层承载力特征值（3-23）式中—修正后的地基承载力特征值；—地基承载力特征值；—埋深的地基承载力修正系数，查表2-4得，=3.0；—下卧层顶面以上土的加权平均重度；—下卧层顶面至基础表面的距离。软弱下卧层顶面处的自重应力（3-24）式中—第层土的重度；—第层土的厚度软弱下卧层顶面处的附加应力（3-25）式中—基底附加应力；—基础底面至软弱下卧层顶面的距离；第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计—压力扩散角；—基础的长度，宽度。根据计算，下卧层承载力是满足要求的。（13）碎石桩垫层本工程碎石桩桩距为1.4m,垫层厚度一般取300～500mm，设计垫层厚度为300mm，虚铺350mm，夯实至300mm，碎石垫层超过基础外缘500mm。3.2.2碎石桩的工程预算[8]（1）工程量计算碎石桩工程量：褥垫层工程量：（2）工程直接费计算碎石桩地基处理工程直接费见表3-9。碎石桩地基处理工程直接费表表3-9工程项目名称工程量单位基价费用（元）总费用（元）碎石桩材料费6191.57m358.58362702.17451060.94人工费6191.57m372.16元/10m344678.37机械费振冲成桩机45台班409.1618412.2装载机45台班561.5225268.4垫层材料费673.3m3729.64元/10m349126.6653383.26人工费673.3m357.49元/10m33870.80机械费673.3m35.73元/10m3385.80工程直接费（元）504444.20（3）工程预算费用碎石桩地基处理工程预算费用详见表3-10。通过碎石桩的设计计算和工程预算，碎石桩的复合地基承载力=353.32kpa，沉降量为15.19mm，软弱下卧层满足要求，工程预算为583753.18元。第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计综上所述，碎石桩在技术上是可行的，经济上是合理的，方案是可靠的。碎石桩地基处理工程预算费用表表3-10序号费用名称计算方法金额（元）备注（一）直接费合计522200.641定额直接费504444.202其他直接费定额直接费×3.53%17756.44（二）临时设施费（一）×1.72%8981.85（三）现场管理费（一）×1.25%6527.51（四）企业管理费（一）×2.00%10444.01（五）财务费（一）×0.49%2558.78（六）计划利润（一）×2.62%13681.66（七）税金（一）～（六）之和×3.43%19358.73（八）工程总造价上述七项之和583753.183.3水泥土搅拌桩的设计计算与工程预算水泥土搅拌桩安全可靠性论证从桩径，桩长，桩间距，复合地基承载力，沉降计算，工程预算等方面进行论证。3.3.1水泥土搅拌桩的设计计算水泥土搅拌桩按其强度和刚度介于刚性桩和柔性桩间的一种桩型，但其承载性能又与刚性桩相近，因此在设计搅拌机桩时，可仅在上部结构基础范围内布桩，不必像柔性桩一样在基础以外设置保护桩。1．水泥土搅拌桩设计计算[15]（1）桩径设计拟采用Φ600mm水泥土搅拌桩，则面积Ap=0.2825m2，周长Up=1.885m。（2）桩长初步设计桩长为10.0m，保护桩长0.5m，有效桩长为9.5m。（3）水泥掺入比及标号的确定单桩承载力可按摩擦型桩设计（3-26）第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计式中—单桩承载力特征值，kN；—桩的周长，m；n—桩长范围内所划分的土层数；—桩周第i层土的侧阻力，kpa；—第i层土的厚度，m。根据可得：式中—与搅拌桩身水泥土配比相同的室内加固土试块（边长为70.7mm的立方体，也可采用边长为50mm的立方体）在标准养护条件下90d龄期的立方体抗压强度平均值，kpa；—桩身强度折减系数，取0.3；—桩的截面积，m2。根据室内配比试验，相应于的水泥配比为15%的水泥掺入比，水泥标号为525#。（4）搅拌桩面积置换率（3-27）式中—复合地基承载力特征值，kpa；—单桩竖向承载力特征值，kN；—桩的截面积，m2；—桩间土承载力折减系数，取0.7；第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计—处理后桩间土承载力特征值，kpa,可取天然地基承载力特征值，。（5）桩间距本设计初步采用正方形布桩。（3-28）根据计算取，水泥土搅拌桩的桩间距如图3-6所示。图3-6水泥土搅拌桩桩间距(单位:mm)（6）实际面积置换率（3-29）（7）复合地基承载力的确定（3-30）水泥土搅拌桩地基处理后，复合地基承载力满足设计要求。（8）桩数N根第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计根据计算，桩数取600根。（9）褥垫层厚度褥垫层厚度一般取150～300mm，当桩径和桩距过大时，褥垫层厚度宜取高值。本工程褥垫层厚度取200mm，材料为碎石。（10）群桩基础验算[13]水泥土搅拌桩需进行群桩基础验算，将加固后的桩群视为一个格子状的假想实体基础，如图3-7所示，水下水泥土平均重度取8.8,实体基础底面积A1=2244m2，侧面积A2=11309.73m2，自重G=197472.0KN。图3-7搅拌桩下卧层地基强度验算图①承载力验算基底以上土的加权平均重度：（3-31）式中—实体基础各层土的重度，kN/m3；—各层土的厚度，m。实体基础底面积修正后的地基承载力：（3-32）第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计式中—实体基础底面积的地基承载力，kpa；—基础埋深的承载力修正系数，查表3-4，=1；—基底以上土的加权平均重度，kN/m3；—实体基础的埋深，m。假想实体基础侧壁上的平均容许摩阻力：（3-33）式中—实体基础范围内各层土的侧摩阻力，kpa；—各层土的厚度，m。实体基础底面压力：（3-34）根据计算群桩承载力满足设计要求。式中—假想实体基础自重，kN；—假想实体基础侧面积，m2；—假想实体基础底面积，m2；—假想实体基础底面经修正后的地基承载力，kpa；—复合地基承载力特征值，kpa；第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计—假想实体基础边缘软土的承载力，kpa。②沉降验算[3]基础总沉降量S主要由桩群体的压缩变形S1和桩端土的变形S2组成。桩群顶面的平均压力：（3-35）式中—桩群顶面的平均压力，kpa；—复合地基承载力特征值，kpa；—假想实体基础边缘软土的承载力，kpa；—桩的横截面积，m2；—假想实体基础底面积，m2。桩群底面土的附加压力：（3-36）式中—桩群底面土的附加压力，kpa；—假想实体基础底面经修正后的地基承载力，kpa；—基底以上土的加权平均重度，kN/m3；—桩的长度，m。桩群体的变形模量：（3-37）式中—水泥土搅拌桩的变形模量，Mpa；第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计—桩身混凝土强度，Mpa。（3-38）式中—桩间土的变形模量，Mpa；—第层土的压缩模量，Mpa；—第层土的厚度，m。（3-39）式中—桩群体的变形模量，Mpa；—水泥土搅拌桩的变形模量，Mpa；—面积置换率；—桩间土的变形模量，Mpa。实体基础的变形量S1：（3-40）桩端土的变形量S2可用分层总和法计算，上部荷载通过基础作用在加固区范围内，并通过加固区传递至下卧层，传递至下卧层的荷载P′可采用应力扩散法求得[10]（图3-8）。图3-8应力扩散法计算图第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计（3-41）式中—上部荷载传至下卧层的荷载，kpa；—上部荷载，kpa；—基础底面的宽度，m；—基础底面的长度，m；—假想实体基础的厚度，m；—压力扩散角，查表3-5，取20°。则桩端土的变形量可按《建筑基础设计规范》（GB50007-2002）中计算变形量S2：（3-42）Esi经厚度加权后取，查表3-1，得=0.42。水泥土搅拌桩最终沉降量S：S=S1+S2=20.98+0.058=21.04mm＜50mm。基础沉降量满足设计要求。3.3.2水泥土搅拌桩的工程预算[8]水泥土搅拌桩工程预算须计算被加固土的体积，水泥用量，石膏用量，垫层体积。根据用量计算工程费用。（1）工程量计算被加固土体积：水泥用量：石膏用量：垫层体积：（2）工程直接费计算水泥土搅拌桩地基处理工程直接费详见表3-11。第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计（3）工程预算费用水泥土搅拌桩地基处理工程预算费用根据工程的直接费用进行计算，其具体计算详见表3-12。水泥土搅拌桩地基处理工程直接费表表3-11工程项目名称工程量单位基价费用（元）总费用（元）水泥土搅拌桩材料费525#水泥903675.63kg0.29262065.94356818.02石膏18073.52kg0.468313.82人工费2921.68m3229.73元/10m367119.76机械费钻机45台班229.9010345.5水泥泵45台班143.206444水泥灰浆搅拌机45台班56.22529垫层材料费448.8m3729.64元/10m332746.2535583.58人工费448.8m357.49元/10m32580.16机械费448.8m35.73元/10m3257.17工程直接费（元）392401.60水泥土搅拌桩地基处理工程预算费用汇总表表3-12序号费用名称计算方法金额（元）备注（一）直接费合计405893.381定额直接费392401.602其他直接费定额直接费×3.53%13851.78（二）临时设施费（一）×1.72%6891.37（三）现场管理费（一）×1.25%5073.67（四）企业管理费（一）×2.00%8117.87（五）财务费（一）×0.49%1988.88（六）计划利润（一）×2.62%10634.41（七）税金（一）～（六）之和×3.43%15043.96（八）工程总造价上述七项之和453643.47第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计根据水泥土搅拌桩的设计计算和工程预算，复合地基承载力=379.07kpa，沉降为21.04mm，工程预算为453643.47元。水泥土搅拌桩技术上是可行的，经济上是合理的，水泥土搅拌桩方案是可靠的。3.4地基处理最佳方案选择1．最佳方案的选择[14]拟建工程根据场地地质条件，初步选择了CFG桩、碎石桩、水泥土搅拌桩三种地基处理方案，通过设计计算，三种方案均能满足本工程要求，即地基处理后，复合地基的承载力均能达到350KPa，因此应该从技术、经济和安全三方面进行对比选择。通过初选方案的设计计算，在沉降方面，CFG桩法最优，碎石桩次之，水泥土搅拌桩再次之。在施工技术方面，CFG桩法最为简便，容易操作，且噪音小，污染少。在经济方面，通过初步工程预算，CFG桩法最为经济实惠。三种施工技术比较如表3-13所示：三种方案的对比表3-13桩长(m)桩径(m)沉降量(mm)成本(元)其它方面CFG桩6.00.513.86373187.70噪音小污染少，操作简单碎石桩12.00.815.19583753.18噪音大，操作复杂深层搅拌桩10.00.620.98453643.47噪音较大，工艺复杂经过以上对比，从施工技术、安全、经济三方面考虑，最佳方案应为CFG桩法[16]。4方案的优化设计计算4.1CFG桩优化设计[1]CFG桩的优化设计就是在优选方案的基础上，选择合理的参数，使所设计的工程满足设计要求，同时又具有最低的材料消耗和制造成本，从而获得最佳的工程效益。CFG桩优化前各参数为：桩径为500mm，桩长为6.0m，桩进入持力层0.3m，桩间距为1600mm，沉降量为13.86mm，工程造价为3731787.70元。CFG桩桩径一般为350~600mm，长螺旋钻孔，褥垫层厚度一般为150~300mm，CFG桩的优化方案设计从桩径，桩长，桩间距三个方面进行优化，使复合地基承载力满足设计要求，由于优化前地基沉降仅为13.86mm，因此，可在沉降方面进行合理的优化，使沉降满足设计要求即可[18]。4.1.1参数的设计第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计1．桩径桩径取D=400mm，面积Ap=0.1257m2，周长Up=1.26m。2．桩长以第③2层卵石土层作为桩端持力层，进入持力层2.3m，桩长为8.0m，保护桩长为0.5m，有效桩长为7.5m。3．单桩承载力Ra计算（4-1）式中—单桩承载力特征值，kN；—桩的周长，m；n—桩长范围内所划分的土层数；—桩周第i层土的侧阻力，kpa；—第i层土的厚度，m；—桩端阻力特征值，kpa；—桩的截面积，m2。4．面积置换率m（4-2）式中—复合地基承载力特征值，kpa；—面积转换率；—单桩竖向承载力特征值，kN；—桩的截面积，m2；第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计—桩间土承载力折减系数，宜按当地经验取值，如无经验时可取0.75～0.95，天然地基承载力较高时取大值，本设计取；—采用长螺旋钻孔时，取1.0；—处理后桩间土承载力特征值，宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值，kpa，。5．桩间距[19]CFG桩采用正方形布桩。（4-3）取CFG桩的桩间距。优化后CFG桩的桩间距如图4-1所示，CFG桩桩位平面图见附图五。图4-1优化的CFG桩桩间距（单位:mm）6．实际面积置换率（4-4）7．实际复合地基承载力（4-5）第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计根据计算，地基处理后，复合地基承载力满足设计要求。8．桩数N（4-6）式中—地基加固的面积，m2。根据计算，CFG桩取600根。4.1.2桩身混凝土强度确定（4-7）式中—桩体混合料试块（边长150mm立方体）标准养护28天立体抗压强度平均值，kpa。混凝土等级采用C20。4.1.3褥垫层厚度褥垫层厚度一般取150～300mm，当桩径和桩距过大时，褥垫层厚度宜取高值。本工程褥垫层厚度取200mm，材料为碎石。4.1.4沉降计算[6]1．沉降量计算CFG桩复合地基沉降由三部分组成，其一为加固深度范围内土的压缩变形S1，其二为下卧层变形S2，其三为褥垫层变形S3，由于S3数量很小可以忽略，则有S=S1+S2。假定加固区复合土体为与天然地基分层相同的若干均质地基，不同的压缩模量都应扩大ξ倍，优化设计的复合土层压缩模量见图4-2，然后按地基基础规范法计算加固区和下卧层变形求和：第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计图4-2优化后复合土层压缩模量（4-8）式中—加固区分层数；—总的分层数；—基础底面处的附加应力，kpa；—第层土的压缩模量，Mpa；—基础底面至第层土，第层土地面的距离，m；—模量提高系数：，式中，是基础底面下天然地基承载力特征值，kpa；—沉降计算经验修正系数。计算沉降时，基础宽度取3.7m，长为5.0m，基底压力P＝65.3kpa。复合土层压缩模量扩大系数。CFG桩复合地基沉降计算采用《地基基础规范》法，CFG桩地基处理沉降计算详见表4-1。CFG桩地基处理沉降计算表表4-101.401.000000.61.40.160.9938596.28596.280.0052.982.98第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计2.81.40.770.82982322.61726.320.0046.919.895.71.41.540.59443388.081065.480.0088.5218.418.01.42.170.47083766.40378.320.0020.7719.1810.21.42.770.39033981.06214.660.0020.4319.6111.71.43.160.35164113.72132.660.0060.8020.4112.01.43.240.34404128.0014.280.0030.04320.46复合地基变形计算深度必须大于复合土层的厚度，并应符合下式的要求：（4-9）式中—在计算深度范围内，第层土的计算变形值；—在计算深度向上取深度厚度为的土层变形值，按表3-3确定。由表4-1可得，在Z=12.0m深度范围内的计算沉降量∑Δsi′=20.46mm，相应于Z=11.4m至12.0m的土层的计算沉降量Δsi′=0.245≤0.025×20.46mm，满足计算深度的要求。2．沉降计算经验系数的确定计算深度范围内压缩模量的当量值：（4-10）式中—沉降计算深度范围内压缩模量的当量值；Ai—第层土附加应力系数沿土层厚度的积分值；—第层土的压缩模量，Mpa，桩长范围内的复合土层的压缩模量取值。查表3-1，可得沉降计算经验系数=0.7。CFG桩复合地基最终沉降量：第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计＜50mm，沉降满足设计要求。4.1.5软弱下卧层验算[7]1．软弱下卧层顶面以上土的加权平均容重（4-11）式中—第层土的重度；—第层土的厚度。带入数值得：2．软弱下卧层承载力特征值（4-12）式中—修正后的地基承载力特征值；—地基承载力特征值；—埋深的地基承载力修正系数，查表3-4，得；—下卧层顶面以上土的加权平均重度；—下卧层至基础表面的距离。3．软弱下卧层顶面处的自重应力(4-13)式中—软弱下卧层顶面处土的自重应力；—第层土的重度；—第层土的厚度带入数值得：第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计4．软弱下卧层顶面处的附加应力（4-14）式中—基底附加应力，；—基础的长度；—基础的宽度；—基础底面至软弱下卧层顶面的距离；—压力扩散角,根据表3-5取值，取。根据计算，软弱下卧层满足要求。4.1.6方案优化前后工程量对比CFG桩优化后，桩径为400mm，桩长为8.0m，优化后的工程费用如下。1．直接费计算CFG桩工程量：褥垫层工程量:CFG桩地基处理直接费详见表4-2。CFG桩地基处理直接费表4-2工程项目名称工程量单位基价费用（元）总费用（元）CFG桩材料费784.16m3226.14177329.94238398.52人工费784.16m349.3238674.78机械费长螺旋钻机45台班307.6413843.8混凝土泵45台班190.058550.0垫层材料费448.8m3729.64元/10m332746.2535583.58第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计人工费448.8m357.49元/10m32580.16机械费448.8m35.73元/10m3257.17工程直接费（元）273982.10注：垫层预算参照《市政工程预算定额》[12](第一册)2．工程预算费用优化后的CFG桩地基处理工程预算费用详见表4-3。通过对CFG桩桩径，桩长的优化，地基处理后的安全可靠性，经济合理性均满足设计要求。CFG桩地基处理工程预算费用汇总表表4-3序号费用名称计算方法金额（元）备注（一）直接费合计283653.671定额直接费273982.102其他直接费定额直接费×3.53%9671.57（二）临时设施费（一）×1.72%4878.85（三）现场管理费（一）×1.25%3545.68（四）企业管理费（一）×2.00%5673.08（五）财务费（一）×0.49%1389.91（六）计划利润（一）×2.62%7431.73（七）税金（一）～（六）之和×3.43%10515.46（八）工程总造价上述七项之和317088.38根据计算方案优化前后工程量对比见表4-4。方案优化前后工程量对比表表4-4方案一工程量（m3）工程总造价（元）工程节约量优化前989.10373187.7020.7%优化后784.16317088.384.2程序设计程序设计是根据设计计算进行的，是对设计过程的一个程序应用。设计内容：main()第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计{floatfspk,m,Ra,Ap,a＝1.0,b=0.8,fsk;scanf("m=%f ",&m);scanf("Ra=%f ",&Ra);scanf("Ap=%f ",&Ap);scanf("fsk=%f ",&fsk);fspk=m*Ra/Ap+a*b*(1-m)*fsk;printf("fspk=%f",fspk);}此程序设计适用于求各方案的复合地基承载力，输入的数据采用优化后的设计参数，其运行结果如下：main(){floatfspk,m,Ra,Ap,a＝1.0,b=0.8,fsk;scanf("m=0.032%f ",&m);scanf("Ra=1161.53%f ",&Ra);scanf("Ap=0.1257%f ",&Ap);scanf("fsk=212%f ",&fsk);fspk=m*Ra/Ap+a*b*(1-m)*fsk;printf("fspk=459.87%f",fspk);}5施工方案5.1CFG桩施工方案5.1.1施工机械CFG桩采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩。施工时，首先用长螺旋钻孔到达设计深度，然后提升钻杆，同时用高压泵将要计体混合料通过高压管路的长螺旋钻杆的内管压到孔内成桩。在施工前一般需进行试成桩确定有关技术参数后，在精心组织正常施工。本工程采用CFG20桩机钻孔、HBT60ⅢC型混凝土输送泵泵送混凝土，长螺旋钻机如附图六所示。CFG20桩机主要技术参数详见表5-1，HBT60ⅢC型混凝土输送泵主要技术参数详见表5-2。第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计CFG20桩机主要技术参数表5-1型号成孔直径/mm成桩深度/m动力头功率/KW最大提拔力/KN主机转速/r/min输出扭矩/KN·m行走步距/mm回转角度/°CFG20300~8002045×224021391200±905.1.2施工流程及施工顺序1．施工流程当设备、材料和人员进场后，需按图5-1的程序进行一系列准备工作。在这些准备工作完成后进入水泥粉煤灰碎石桩施工阶段。长螺旋钻孔、管内泵压水泥粉煤灰碎石桩复合地基施工流程可按图5-2所示，施工平面布置图见附图七。BT60ⅢC型混凝土输送泵主要技术参数表5-2项目单位HBT60ⅢC型混凝土输送系统混凝土分配阀斜置式闸板阀输送量大排量状态m3/h15~61.5最大理论输出压力出口Mpa8允许最大骨料粒径mm卵石50碎石40混凝寺输送管直径mm150混凝土塌落度mm90～230输送缸缸径mm195混凝土活塞行程mm1400料斗容积/上料高度L/mm450/1400动力系统电动机额定功率KW75额定转速r/min1480管道清洗清洗方式水洗/往复式活塞总质量kg5500液压油箱容积L370外形尺寸mm5770×2075×2040拖行速度km/h8以下第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计图5-1水泥粉煤灰碎石桩施工开始程序图5-2长螺旋钻管内泵压粉煤灰碎石桩复合地基施工流程图（1）放线定位第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计施工放线必须采用经过定期检验的全站仪或经纬仪进行施放，测量精度必须满足现行建筑施工规范要求。（2）成孔移动钻机至施工孔位，调节钻机使底座水平，钻塔垂直。下放动力头钻具，使钻头对准施工桩位，如对位超过允许偏差，重新调整，使钻杆、钻头与施工桩位保持在同一线上。对位启动动力头，待电流平稳后开启卷扬下放动力头，靠动力头回转带动钻具，钻头回转。靠动力头、钻具自重切削土体，钻入土中至设计深度成孔。（3）混凝土泵送压灌成孔至设计深度后，开启混凝土泵送，为了保证泵送压灌顺利，混凝土坍落度控制在180～200mm之间，当混凝土充满钻具后开始提钻，随着混凝土不断泵入，提钻至设计标高，完成混凝土泵送压灌。2．施工顺序桩的施打顺序主要考虑新打桩对已打桩的影响。施打顺序大体可分为两种类型，一是连续施打；二是间隔跳打，可以隔一根桩也可隔多根桩。连续施打可能造成桩的缺陷，是桩径被挤扁或缩颈。如果桩距不太小，混合料尚未初凝，连续打一般不会发生桩完全断开的现象。本工程采用隔桩跳打法施工顺序，如图5-3所示。图5-3隔打跳打施工顺序示意图5.1.3褥垫层铺设为了保证桩与土的共同作用，变形协调，沉降均匀，需在基础底面铺设一层200mm厚的褥垫层，厚度允许偏差±10mm。褥垫层铺设范围应超出基础边缘200mm，其材料要求坚硬、无风化的碎石，碎石直径在5～30mm为宜，经碾压后，夯实度（夯实的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值）不得大于0.9。5.1.4施工要点及质量控制标准1．施工要点及质量控制标准（1）测放桩位第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计根据桩位布置图及有关轴线，用经纬仪、钢尺测放。桩位误差不大于2cm，在测量放线复核无误后，报监理工程师现场检查合格后，方可开钻。（2）长螺旋钻机就位移动钻机，使钻机对准桩位，钻机底座水平，调节钻机支撑杆，使钎坠校正钻具垂直，钻头中心与桩位偏差不大于2cm，桩垂直度偏差小于1%。（3）钻进成孔CFG桩的桩结构图见附图八，桩施工图见附图九。开钻前量好钻具长度，并在机架上画上明显的进尺深度的标志，保证成孔深度和有效桩长，同时必须量测钻头直径，以保证设计桩径。图5-4长螺旋钻进成孔启动动力头，待电流稳定后，开动主卷扬机，下放钻头，在钻具自重和钻头旋转切削作用下钻入土中至设计深度，同时用水准仪严格控制桩顶与桩底标高，长螺旋钻进成孔见图5-4。（4）泵送混凝土灌注成桩1)混凝土采用超流态混凝土，坍落度为180～220mm，混凝土粗骨料，最大骨料粒径不大于2cm，以保证混凝土具有良好的可泵性。2)开钻前调整提钻速度和泵送混凝土量之间的关系，使提钻速度和泵送混凝土速度相匹配。3）钻孔至设计深度后，开启混凝土泵开始泵送混凝土，混凝土充入钻具2～3m后提升钻具开始灌桩，随混凝土不断泵入，提升钻具至设计桩顶标高成桩。4）桩头需灌至桩顶标高以上0.5m，以保证桩顶混凝土强度达到设计要求。5）如遇堵管或其它故障，应及时处理，若钻头提出原灌入混凝土料面，应将钻头插入混凝土面下1.0～2.0m深度后再灌注。6）提钻时注意灌入量及灌入高度。（5）施工技术要求施工过程中主要控制指标如下：1）轴线点定位偏差2cm，桩尖对位偏差2cm；2）成桩后边桩位偏差0.25D，其它桩位偏差0.4D，D为桩直径；3）成桩垂直度偏差1%，桩径不小于设计桩径，桩长不小于设计桩长；第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计4）灌注充盈系数K=1.1～1.2；5）混凝土坍落度180～220cm；6）桩径偏差±50mm；7）桩长偏差+200mm。（6）成品保护1）安装钻机以及浇筑混凝土时，应注意保护现场的轴线桩，高程桩；2）桩头混凝土强度，在没有达到5Mpa时，不得碾压，以防桩头损坏。2．开槽及桩头处理CFG桩施工完毕后，待桩体达到一定强度后，可进行开槽。（1）弃土清运本工程弃土清运采用机械和人工联合清运的方式，但必须遵循如下原则：1）不可对设计桩顶标高以下的桩体造成破坏；2）不可扰动桩间土；3)不可破坏工作面的未施工桩位。施工方法采用下面方法：1）水泥粉煤灰碎石桩施工完毕后在其混合料初凝后，人工将桩身保护桩长大部分挖除，可使其与桩身断开，一般留下30cm的保护桩长；2）采用挖掘机清运弃土，挖掘机进入处理范围内，禁止在打桩工作面行走，行走时必须先在打桩工作面铺行走垫层，其垫层面到桩顶不得小于1m；3）挖掘机工作时，必须严格控制标高，防止挖断工程桩和扰动打桩工作面以下的保护土层；4）动土车辆禁止进入处理范围内，由挖掘机将场地弃土倒至基坑边后，再装入动土车运走。打桩弃土清动完毕后，其下50cm的保护土层采用人工开挖，清除保护土层不得扰动基底土，防止形成橡皮土。施工时严格控制标高，不得超挖，更不允许超挖后自行回填。（2）桩头处理保护土层清除后即进行下一道工序，将桩顶设计标高以上桩头截断，剔除桩头时宜采如下措施：1）找到桩顶标高位置；2）用钢钎等工具沿桩周向桩心逐次剔除多余的桩头至设计桩顶标高，并把桩顶找平；第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计3）不可用重锤或重物横向击打桩体；4）桩头剔至设计标高处，桩顶表面不可出现斜平面。图5-5接桩头示意图如果在基槽开挖和剔除桩头时造成桩体断裂至设计标高以下，必须采取补救措施。假如断裂面距桩顶标高不深，可用C20混凝土接桩至设计标高，方法如图5-5所示，注意在接桩过程中保护好桩间土。5.1.5施工中应注意的问题（1）桩身混凝土质量差：有缩颈、空洞、夹土等，要严格按操作工艺施工，严禁把土和杂物混入混凝土中一起浇筑。1）缩径和断桩　在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小，当采用连打作业时，新打桩对已经打桩的作用主要表现为挤压，即使得以打桩被挤成椭圆形或不规则型，严重的产生缩径和断桩。采用隔桩跳打工艺，或在中间布桩是解决此问题的有效的方法。2）桩体强度不均匀　桩机卷扬系统提升钻杆线速度太快时，为控制平均速度，一般采用提升一段距离，停下一段时间，速度太快可能导致缩径断桩。拔管太慢会使得桩的端部桩体水泥含量较少，桩顶浮浆过多，而且混合料也容易产生离析，造成桩身强度不均匀。3）材料与土的混合　由于钻杆垂直度很难保证，土与桩体材料很容易混合，会导致桩身掺土等缺陷。解决此类问题要求在施工前试桩，施工中严格按试桩确定的参数进行施工。（2）当出现钻杆跳动、机架晃摇、不进尺等异常现象，应立即停机检查。（3）混凝土浇到接近桩顶时，应随时测量顶部标高，以免过多截桩和补桩。5.2资源需求量第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计5.2.1主要施工机械、设备主要施工机械及设备如表5-3所示。施工机械、设备计划表表5-3机械名称、牌号、产地已用年限规格（功率）数量（台）备注发电机4200kw1施工用电挖掘机320天津21场地平整长螺旋390KW1CFG桩施工砼输送泵375KW1CFG桩施工射流泵13排水配电控制箱12配电全站仪莱卡65021测量放线水准仪北光S221测标高5.2.2材料计划[19]CFG桩的材料需求应根据工程的具体用量进行设计，用量既要充足，又要经济合理。（1）主要施工原材料根据施工进度计划安排工作量，遵照材料供应能够满足工程进度需要，并有一定数量的贮备原则，合理进行计划。本工程主材料计划用量如表5-4所示：材料计划表表5-4粗砂（m3）5-30mm碎石（m3）C20混凝土（m3）23.6448.8784.16本工程主要施工材料为粗砂、C20混凝土，正式施工后，材料供应是否充足是限制本工程施工顺利与否的重要因素，应提前预备一定数量的碎石与砂。（2）施工材料保管措施1）材料进场前由技术人员选择堆放场地，在甲方许可的范围内，选择地势较高，开阔且比较平坦，方便工程使用的地点堆放材料。2）设专职材料员进行材料的保管发放，对材料堆放场地及时组织清理，保证材料区的运输畅通。3）钢材堆放场地下设枕木等，保证钢材不因雨、污水的浸泡而锈蚀。4）现场准备充足的防雨材料，避免材料遭受雨淋。5.2.3劳务计划及工程进度计划1．劳务计划第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计工程的劳动用量根据工程的具体施工安排，其劳动用量需进行合理的分配。劳务计划如表5-5所示。工程的劳务用量体现了工程的合理按排，能使工程的造价较为合理，节省工程成本，增加经济效益。劳务计划表表5-5工种人数工种人数项目管理人员2电工1技术管理人员3CFG桩桩机人员16安全管理人员1其它人员10后勤管理人员2合计352．各分项或分部工程进度计划根据场地实际情况及工程量、设备情况，各分项工程计划工期如表5-6。各分项工程计划工期表表5-6工作内容需用时间（天）进度计划安排施工准备5基槽开挖10地基处理垫层4地基处理CFG桩23地基处理工程施工中顺序相互搭接，总工期为42天，施工进度横道图见图5-6。5.3施工组织管理5.3.1施工人员组织管理为确保本工程保质保量按期完工，组织有关技术和管理人员协调合作，其网络管理图见图5-7所示，合理布置现场，材料堆放有序。第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计图5-7网络管理图5.3.2安全及文明施工保证措施1．安全施工保证措施所有参加工程的工作人员，都必须严格执行有关规程，规范，各工种安全生产操作规程和施工组织设计；在现场施工工作的人员，必须着装劳保用品，不戴安全帽不得进入施工现场；实施质量管理，坚持文明生产，尽可能降低对环境的影响；现场供电线路要妥善设置，安装。钻机等移动设备应用电缆供电，装漏电保护装置；对电源线，开关等必须经常检查其绝缘情况是否良好，保证安全用电。施工人员进入现场要服从安全员的指挥和监督。进场施工人员必须符合有关规定及条例，证件齐全；施工人员进入现场要进行“三级”安全教育；现场电器设备要有漏电保护器，电缆应设可靠绝缘。土方开挖后，按现场安全防护要求在基坑的周围搭设安全保护栏杆，避免人员跌落坑中；土方施工机械和运输车辆在进场前进行彻底的检修和保养，确保施工期间机械的正常运转；施工中如遇到地下障碍物（包括古墓、各种管道、管沟、电缆、人防等）时，立即暂停施工，及时报告经理部，待妥善处理后方可继续施工。2．文明施工保证措施工地应标出工程名称，施工单位和工程负责人姓名；施工现场临时水电要有专人管理。施工现场的临时设施，包括生产，办公，仓库，料场，临时上下水管道以及照明，动力线路，严格遵循有关规定搭设整齐；场地周围必须清洁整齐，做到活完脚下清，工完场地清；施工现场不准乱堆垃圾及余物，应在适当地点设置临时堆放点，并定期外运，清运渣土垃圾，要采取遮盖防漏措施；进入施工场地的人员必须正确佩戴胸牌和安全帽；第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计所有土方运输车辆进入现场后禁止鸣笛，以减小噪音。文明施工过程中应注意事项是：每次观测应用一种仪器，一个人操作，不能更换；观测其间使用一种仪器，变形观测，特别对有地下管线地的各边坡可进行 重点观测；加强对基坑各侧沉降，变形观测，特别对有地下管线地的各边坡可进行重点观测；应特别加强雨天和雨后的监测。6施工质量监测6.1CFG桩检测目的水泥粉煤灰碎石桩施工完毕，一般28d后对水泥粉煤灰碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩复合地基进行检测，超声波法对桩身质量的检测和静载荷试验对承载力的检测，静载荷试验多采用单桩或多桩复合地基，根据试验结果评价复合地基承载力，亦可采用单桩载荷试验，通过计算评价复合地基承载力。本工程采用超声波法检测桩的完整性，静载荷试验检测桩的承载力。6.2检测数量静载荷试验数量取水泥粉煤灰碎石桩总桩数的0.5%～1.0%，但不少于3点；超声波法检验数量一般取水泥粉煤灰碎石桩总桩数的10%。本工程中CFG桩为600根，根据上述检测数量要求，静载荷试验数量为3点，超声波检验数量为60根。6.3检测方法6.3.1超声波法检测桩的完整性[17]1．超声波法检测的原理超声波检测混凝土桩的基本原理与混凝土超声波探伤的原理是一样的，即在桩的一侧通过发射探头将电能转换为机械能，发出超声波穿透混凝土桩，然后再桩的另一侧，通过接收探头将此超声波接收后又还原为电信号，将此信后放大，即可在示波器上显示，声波的历时则由数码显示器给出，并可打印出数值。由于超声波所穿透的混凝土厚度为已知，根据超声波脉冲发出和到达的时间，即可算出在混凝土中传播的声速，由声速可直接判断桩身混凝土的质量，混凝土愈密实，声速值愈大；相反，混凝土愈松散，或声波脉冲路径中有孔洞、裂缝或离析等，则声速就会减小，由此可以检验桩身混凝土的质量和完整性。第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计此外，除了实测的波速外，接收波的振幅和波形也很重要。大量试验结果表明，由于缺陷（孔洞、夹泥、离析等）的存在，界面增多，使声波产生诸多的反射、折射和散射，导致振幅的明显衰减。因此有时虽然实测的声速较大，但如声波的振幅衰减很大，也不能判断为混凝土的强度很高，因为，这很可能是由于混凝土中粗骨料比例大；同样，有时在测试中，虽然声速变化不大，但如果该处的振幅衰减较大，也表明这里的混凝土质量较差，接收波的波形也是判断桩身质量的依据，如果接收的波形与发射波形完全不同，产生很大的畸变，或者接收不到接收不到波形，无法判读声时，都说明混凝土有缺陷。所以，超声波检测桩身质量和完整性的方法，是以实测声时随深度变化曲线为主，并辅以振幅和波形的变化，综合判断而得出结论。2．超声波检测桩身缺陷的判断标准在用超声波检测桩身质量时，通常选试桩的正常区段作为基准，即在此桩段内声时和振幅均无多大变化，然后参照表6-1来判读桩身有无缺陷、缺陷的位置及严重程度。超声波检测桩身缺陷的判断标准表表6-1缺陷情况声时曲线振幅曲线波形备注好桩基本呈直线，无明显折点无明显衰减正常蜂窝、疏松、夹泥团1.有明显增大转折2.最大相对差大于10%有衰减畸变一个（或两个）测试面局部夹层断桩1.有明显增大转折2.最大相对差大于30%衰减明显相对衰减：砂石层为50%以上泥、砂、石为80%以上畸变或无波形两个（或三个）测试面3．仪器超声波检测所用到的仪器有：超声波检测仪、换能器、声测管和便携式计算机等。4．检测方法在现场对混凝土灌注桩进行超声波检测时，可按以布骤进行。（1）埋设声测管对钻孔桩应在灌注前将声测管放入孔内，声测管之间应在全场范围内都互相平行，并保证声测管在灌注混凝土过程中不走位。声测管的埋设数目根据桩径大小确定，每一对声测管（一根作发射换能器的通道，另一根作接收换能器的通道）组成一个检测面。当桩径小于1米时，应埋设两根声测管，组成一个检测面。（2）检测声测管第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计打开声测管上端的盖板，向管内注入清水，进行水密性试验，并保证声测管不漏水，同时，准确测量各声测管外壁之间的水平距离。（3）调试超声波检测仪在检测混凝土桩之前，宜先将检测系统可靠接地，然后通电预热，预热时间不少于10分钟，然后，调整超声波检测仪的发射电压、接收放大倍数和衰减器，使接收信号具有较高的信噪比，并使波幅值在荧光屏上占2-3格。（4）测定系统得延迟时间为测定超声波检测仪发射至接收系统的延迟时间，可将接收换能器和发射换能器平行置于清水中，逐次改变换能器之间的距离，并测量每次的换能器之间的中心距和超声波的历时，测量次数不少于5次，并按如下直线方程，进行线性回归分析，即可得出延迟时间。（5）计算声时的修正值在现场测得的声时中，除了系统的延迟时间外，还包括在水和声测管壁中的历时，可按下式计算，即（6-1）式中D—声测管外径；—声测管内径；—换能器外径；—声测管壁厚度方向的声速，由管壁材料决定；—水中的声速。（6）直接测定值超声波检测仪发射至接收系统得延迟时间与修正值之和也可直接按如下方法测得：将埋设的声测管相同规格型号的两节声测管固定好，垂直放入清水中，然后将发射换能器和接收换能器分别垂直放入管中心的同一水平位置上，此时测得的声时即为。第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计（7）桩的检测先将发射换能器和接收换能器通过升降器分别放入预埋在桩身内的声测管中。平测时，两个换能器应同步升降，且两者的累计相对高差不应大于2公分，并应随时校正，斜测时，其水平测角可取。超声波检测宜从声测管的底部开始，由下而上按预定的测点逐次进行，对可疑的或读书异常的测点，应加密测点，必要时，宜用斜测法等确定缺陷的形状和范围。在检测过程中应保持发射电压固定不变，放大器增益值也始终不变，由光标确定首波初至、读取声波传播时间及衰减器衰减量，依次测取每次测点的声时和波幅并随时进行记录。每组声测管检测完毕后，应重复随机抽测10%-20%的测点。其声时相对标准差不应大于5%，波幅相对标准差不应大于10%，并对声时及波幅异常的部位重复抽测。（8）检测结果的判定超声波检测桩的结果实根据各测点测得的声时和波幅，绘制出声时——深度曲线和波幅——深度曲线，必要时，还可绘制频率——深度曲线。根据上述检测结果，即可判断该桩是否有缺陷以及缺陷的位置。（9）对检测桩的完整性或质量的定级对检测桩的完整性或质量的定级,目前尚无统一的标准，但原则上应根据其有无缺陷，缺陷的性质，缺陷的范围，缺陷的位置，缺陷的数目进行判断。表6-2可供参考。检测结果对照表表6-2类别完整性评定标准三个检测面六个检测面有缺陷的测点数有缺陷的测面个数缺陷点数有缺陷的测面个数2个3个2个3-4个5-6个Ⅰ完整性0000000Ⅱ基本完整桩1001-2100Ⅲ明显缺陷桩2-3103-62-310Ⅳ严重缺陷桩42174216.3.2静荷载试验法测桩承载力1．概述第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计桩的承载力与加荷速率由很大关系，由于静荷载试验与任何动荷载试验相比，所施加的荷载速率最慢，最接近于实际工程的加荷速率，所以试验的结果最接近于实际桩的承载力，因而，国内外将静荷载试验的结果作为桩承载力的标准。图6-1试验点位置图静荷载试验又可分为慢加载和快加载两种，两者的区别在于后者是在每级加荷后没有达到规定的相对稳定标准，就加下一级荷载。因此，快加荷的曲线是不真实的，除了能提供极限荷载的参考值外，不可作为评价桩性能的依据。试验点的位置见图6-1。2．静荷载试验所需的设备静荷载试验所需的设备有：（1）提供反力的堆载或锚桩，也可根据条件部分用堆载，部分用锚桩，堆载的数量及锚桩的大小和数量由试验的要求定；(2)给桩顶施加压力的千斤顶，千斤顶的吨位及数目由试验要求定；(3)测量桩顶位移的百分表或激光位移计；(4)作为千斤顶反力支点和堆载用的钢梁；(5)其它（如百分表的支架、千斤顶的自动补压装置等）。目前有专用的静荷载试验仪，可自动的加压并测读桩顶沉降、自动记录并打印出曲线。3．检测方法静荷载试验检测桩承载力的方法，可按如下步骤进行。（1）处理试桩桩顶试桩应在桩身强度达到设计标号并在施工后超过一定休止期后进行。为了安置沉降观测点等，试桩顶部宜露出试坑地面不少于0.3米。（2）安设反力系统如采用堆载反力系统时，如图6-2第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计，则应吊装主、次梁及堆载所用的荷重块，为了安全起见，钢梁及荷重块的安置场应对称进行，并在梁的两端设有安全支敦。如果用锚桩作为反力系统时，锚桩必须按标准图制作或经过抗拔计算。反力系统能提供的反力应不小于最大试验荷载的1.2-1.5倍。锚桩或梁端支敦边离试桩的距离应不小于1.5米或桩径的3倍。图6-2堆载反力系统（3）安放沉降观测装置沉降观测计的支架应在整个试验过程中均保持静止，为了避免受荷载的影响，其支点应离试桩的距离不小于2米或桩径的4倍。考虑到桩偏心受荷等因素，应对称测定桩顶的下沉量，为此，应对称地布置2个或4个沉降观测计。（4）安放千斤顶油压千斤顶的最大吨位及数量由预估的试桩的极限荷载均定，一般应不小于最大荷载的1.2-1.5倍。如千斤顶的压力表不准时，应在千斤顶上加相应的测力计。如试桩的预估下沉量较大时，则应在千斤顶上加垫板，以免试桩下沉过大而千斤顶的力加不上去。（5）逐级加荷并测读和记录每级荷载下的稳定性沉降值。加载的分级、测读沉降量的间隔时间、各级荷载下沉降的稳定标准等均可按规程所规定的要求执行。为避免读书错误，试验前宜将百分表调至零读数。6）绘制曲线，确定极限荷载，并按有关规程，确定单桩承载力。6.4CFG桩施工质量监测结论通过静载荷试验对复合地基的承载力进行检验，测得复合地基的承载力均大于设计要求值，复合地基沉降在相应荷载下，均小于50mm，满足设计要求。通过超声波法对CFG桩桩身质量进行检验，测得试验均为完好桩，无质量缺陷，桩的承载力达到设计要求。第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计7主要工作及创新点7.1主要工作1．毕业设计资料的收集通过一个月的毕业设计调研，在调研单位收集了关于调研项目—米易县商会大厦地基处理工程的原始资料，包括勘察报告、施工图纸、施工方案以及一些毕业设计必备的资料，将从调研单位收集的资料进行分析、整理，特别是土层参数，为毕业设计做好准备。2．毕业设计的内容毕业设计前编写了开题报告，其主要内容有设计目的、设计内容、设计方案、设计进度计划等，为设计明确了思路。毕业设计大体分为四个部分，毕业设计的第一部分是工程概况，编写的主要内容为建筑工程概况、工程地质条件及设计要求。第二部分是方案的初步选择与论证，编写了地基处理的国内外现状及趋势，地基处理方案的初选与设计计算，根据设计要求，从技术可行性上，初选CFG桩、碎石桩和水泥土搅拌桩三种地基处理方案。从桩径、桩间距、桩长三个方面进行CFG桩、碎石桩和水泥土搅拌桩的设计计算，并进行复合地基承载力和沉降的验算，均满足设计要求，最后通过定额进行三种地基处理方案的工程预算，经过经济合理性的对比，选择CFG桩作为最终地基处理方案。对优选地基处理方案中的CFG桩进行优化设计，从桩径和桩长对其进行优化设计，在满足设计要求的前提下，较优化前节省了工程量。第三部分为施工方案，对优选的地基处理方案进行施工方案的编写，主要包括CFG桩施工设备的选择、施工工艺，最后编制了施工进度计划，绘制了施工进度计划横道图。第四部分为施工质量监测，对地基处理方案进行施工质量监测，包括监测方法、监测设备等，最后编写了监测结果，除了以上工作外，还绘制了图纸，主要有剖面图、柱状图、桩位平面布置图等。7.2创新点创新点：设计方案的选型1．桩径、桩长的选择拟建工程为21层框剪结构的办公楼，1层地下室。占地面积2244㎡。要求地基处理后，复合地基承载力达到350Kpa，沉降小于50mm。设计桩径为400mm，桩长为8.0m，跟据勘察报告可知，CFG桩坐落在承载力较高的第③2卵石土层上，在优化设计中，经过设计计算，桩体进入持力层2.3米，能达到承载力设计要求，如果进入持力层过多，第63页共57页 米易县商会大厦地基处理工程设计会造成机械、材料、人力的浪费。从经济角度考虑，本工程的设计桩长应该随地层条件而改变，根据勘察到的地质剖面图，在持力层地势较高部位，适当缩短桩长，施工时，可根据钻机钻出的土质来判断持力层，从而控制桩长。2．布桩方式第63页共57页本工程选用CFG桩施工，长螺旋钻机成孔，满堂红布桩。采用满堂红布桩方式可使复合地基承载力满足要求，沉降量控制在50mm以内。参考文献[1]徐志均.《水泥粉煤灰碎石桩复合地基》［M］,北京:机械工业出版社,2004[2]徐志均.《振冲法和砂石桩法加固地基》［M］,北京:机械工业出版社,2005[3]叶书麟,叶观宝.《地基处理》(第二版)［M］，北京:中国建筑工业出版社,2006[4]龚晓南等.《地基处理理论与实践》［M］,北京:中国水利水电出版社,2002[5]中华人民共和国行业标准,《建筑地基处理技术规范》(YGJ79-91)[S],北京:中国建筑工业出版社,1992[6]雷伟.《土力学》［M］,长春:吉林大学出版社,2004[7]彭振斌.《地基处理设计计算与施工》［M］,武汉:中国地质大学出版社,1996[8]吉林省城乡建设环境保护厅.《吉林省建筑工程预算定额》[M].长春：吉林科学技术出版社，1993[9]徐志均.《建筑地基处理工程手册》［M］,北京:中国建筑工业出版社,1998[10]《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）[S]，北京:中国建筑工业出版社,2002[11]殷宗泽等.《地基处理工程实例》［M］,北京:中国水利水电出版社,2000[12]湖南省建设工程定额管理站.《市政工程预算定额》(第一册)［M］,北京：中国计划出版社，1994[13]刘景政等.《地基处理与实例分析》［M］,北京:中国建筑工业出版社,1998[14]牛志荣.《地基处理技术与工程应用》［M］,北京:中国建筑工业出版社,2004[15]叶书麟等.《地基处理与托换技术》(第二版)［M］,北京:中国建筑工业出版社,1994[16]龚晓南.《地基处理理论与实践新进展》［M］,合肥:合肥工业工业大学出版社,2004 [17]高大钊.《地基基础测试新技术》［M］,北京:机械工业出版社,1999[18]《高层建筑岩土工程勘察规范》（JGJ72-90）[19]黄政宇，吴慧敏.土木工程材料[M].中国建筑工业出版社，2002[20]BengtH.FelleniusDr.Tech.,P.Eng.Basicsoffoundationdesign.ElectronicEditio,January2006