地基基础方案评价 lEYAq'=
1、 天然地基上的浅基础 S;8gX1Uf
设计为六层住宅楼,砖混结构,拟采用天然地基上的浅基础,最大线荷载FK=300kN/m。根椐场地地质条件对浅基础进行评价: *U mWcFoF
①、属先确定持力层,根椐场地地质条件,第②层可做为基础的持力层,其承载力特征值fak=150kPa。基础埋深d=2.0m。 {@&%Bq*&
②、求持力层修正后的承载力特征值fa(深度修正): +F4SU(T
根椐5.2.4公式: fa=fak+ηdγm(d-0.5) P3k@ptc-K
式中:fak---持力层承载力特征值 =150kPa 4lF(..Ix
ηd=1.6, (根椐基底下土的类别,查表5.2.4:e=0.821, IL=0.35)若为湿陷性黄土或新近堆积黄土(Q42)应按GBJ25-90规范表3.0.4确定。 2.2G79U,
γm-----基础底面以上土的加权平均重度=16.5kN/m3, rqi/nW
d----基础埋深=2.0m 0! W$Cz[
代入计算为:fa=150+1.6×16.5×(2-0.5)=189.6kPa。 tkX?iqKQ
③、计算基础宽度b: /Xm4%~b_gj
根椐基础面积计算公式代入计算: obz|*1M?
A=Lb≥ = m 取2.2m tR Cz[M&
式中: FK---基础顶面的竖向力=300kN/m W\pO`FL
fa----修正后的地基承载力特征值=189.6kPa TPF5 ?
L、b---基础的长度和宽度(条基时,L取1.0米) m<e_Z~ ^G
γ---基础及上伏土的平均重度=20.0kN/m3 [S_qi,
④、求基底压力PK: ~PtIq.BY
根椐5.2.2-1 公式 iD${7
_
式中:Fk=300kN/m CX}==0od
Gk=L b dγ=1×2.2×2.0×20=88kN [["az'Lrk?
A=1×2.2m $<s;YhM:u)
将参数代入计算后得pk=176.4kN/m2(kPa) IA;'5IF
⑤、根椐5.2.1-1式:fa≥pk判定地基强度是否滿足要求。以上计算的fa=189.6kPa, pk=176.4kPa, >Y6iLQ$X
滿足5.2.1-1式fa≥pk ,地基强度滿足要求。 BY5ODc$
⑥、验算下卧层的承载力 aGml!N5'
⒈已知下卧层的fak=100kPa {8pN]=SaJ~
⒉下卧层顶面以上地基土的加权平均重度为 Pm/Rc
: k0v&U@+-J
γm = = kN/m3 g}OZ!mKd
=j~vL`d2]
⒊求下卧层(第③层粉土)修正后的地基承载力特征值fa: 1!=^mu8
fa=fak+ηdγm(d-0.5) a/{M2
式中:fak=100kPa y2o~~te
ηd=1.5 (第③层粉土Ip=8.1 ρw>10%)查表5.2.4。 ?/1Eu47
d=6.0m(第①层2.0m,第②层4.0m) γm=18.3kN/m3 9 S4bg7
代入计算得:faz=100+1.5×18.3×(6-0.5)=250.98kPa=251kPa (MGYX_rD
⒋求软弱下卧层顶面以上土的自重压力值pcz: $X_A74(
pcz=2×16.5+4×19.2=109.8kPa EY^+ N>
⒌求软弱下卧层顶面处的附加压力pz-: >+FaPym
本例为条形基础应采用5.2.7-2公式计算: pz= ,首先 8W2oGL6
根椐表5.2.7求应力扩散角θ值:已知ES1=16.0MPa (软层之上,第②层) ES2=3.5MPa(下卧层第③层) :pCv!g2
ES1/ ES2=16.0/3.5=4.75,取5.0。﹙注:当ES1/ES2<3时,不能用规范中5.2.7-2和5.2.7-3式计算﹚z=4.0m﹙基础底面至软弱下卧层顶面的距离﹚, b=2.2m,z/ b=4/2.2=1.8>0.5查5.2.7表 得θ=250。 PK=176.4kPa Pc=γd=16.5×2=33.0kPa﹙Pc为基础底面处土的自重压力值﹚ 代入公式得:pz=52.93kPa。 !de`K
|
pz+ pcz=52.93+109.8=162.73kPa < faz=251kPa v;o/M6GL5
符合公式: pz+pcz≤faz 下卧层强度满足要求。 IZs NMY
2、人工地基上的浅基础(灰土垫层) c9:8KMF)
根据建筑物使用要求及场地地质、水文地质条件,建议采用灰土垫层法对地基进行处理,即采用大开挖,挖除第①层及部分第②层,换填2.0m厚的3:7灰土垫层,在灰土垫层之上做独立基础。 T^DJ/uhd
灰土垫层的初步设计如下: ~QngCg-5q
(1)依据JGJ79-2002规范第4.2.1条,垫层的厚度Z应根据下卧层的承载力确定,并符合下式: =#>F' A
Pz+Pcz≤faz Fl}{"eCF8
式中:Pz-垫层底面处的附加压力 }{S+C[:_
Pcz-垫层底面处土的自重压力 #/0d
faz-垫层底面处土层的地基承载力特征值(深度修正后)。 )gHfbUYS
(2)、灰土垫层的承载力 NZL$#bRB
灰土垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定,本工程的地基础设计等级为丙级,当3:7灰土垫层的压实系数不小于0.95时,其承载力特征值fa可采用200kPa。 M~ku4ZP
(3)、计算基础底面面积A: mHF?t.y
根据基础面积公式: %F}i2!\<L
条形基础公式: b ≥ Fk/fa-γd ~wFiq)v(
正方形基础公式:b=L ≥ m>9j dsqB
矩形基础公式: A=Lb ≥ Fk/ fa-γd 7t3ps
注:一般将有偏心荷载的建筑设为矩形,可先按中心荷载作用计算基底面积A ,根据偏心荷载的大小,将基底面积增大10-50%后,即:A=1.1-1.5A0,一般在设基础长宽比:n=l/b=1.5则有: ms{iQ:'9
基础宽度:b= asZ(Hz%
基础长度:L=1.5b就可以了。 g2%fla7r
根椐基础形式按下面公式求算A: EXEB A&*
矩形基础的面积计算公式:A= ≥ KL\hV .6
灰土垫层的地基承载力特征值﹙不做深度修正﹚fa=200kPa,单柱荷重Fk=3000kN,基础埋深d=1.50m,基础及上伏土的平均重度 skP'- ^F~
γ=20kN/m3。代入矩形基础面积计算公式:A= = =17.64m2 UJiy]y
﹙因需考虑有偏心荷载,需将基底面积增大30%, "j/jhe6
即A=17.6×1.3=22.88M2 基础宽度b= =3.9m i@L_[d^|j`
基础长度L=1.5×3.9=5.9m﹚ ?p'DgL{
(4)、灰土垫层强度fak的验算 sKwUY{u\M
灰土垫层的强度要滿足GB5007-2002 规范中5.2.1-1式: fak≥pk 求基础底面处的平均压力值pk:按GB5007-2002 规范中5.2.2-1公式: F nc MIzp
va[r~
式中:FK----上部结构传至基础顶面的竖向压力=3000kN Yv/T6z@
GK---基础自重和基础上的土重;矩形基础GK=L.b.d.γ $]<wQH/?_
(式中: L、b、d分别为基础础的长度、宽度和埋深; γ 为基础和上伏土的平均重度取20kN/m3) !T"jvDYH
A----基础底面面积。取23.0m2 K"/3/`T
基础自重和基础上的土重:GK=3.9×5.9×1.5×20=690.3 sW&5Mu-
代入公式 = kPa ( u^ `3=%n
灰土垫层的fa=200kPa≥基础底面处的平均压力值Pk=160.44kPa, 灰土垫层的强度滿足要求,但基础面积过大,上部荷载如超过2500KN时,地基承载力要求大于250Kpa才行。 xl ]1TB@
(4)灰土垫层厚度验算 +A-z>T(
①、 求灰土垫层底面处的附加压力值PZ: d#CAP9n;'
矩形基础:pz= REGk2t.L
式中:b---矩形基础底面的宽度=3.9m WyU\,"
L---矩形基础的底面长度=5.9m sXwa`_{
Pk---基础底面压力=160.44kPa %PlA9@:IZ
pc---基础底面处土的自重压力=dγ=1.5×18.2=27.3kpa F#)@ c
z----基础底面下垫层的厚度=2.0m OsV'&@+G>
θ—垫层的压力扩散角灰土取28°(tan28°=0.53) UBWUq
pz= = Y[rRz6.*(
②、求垫层底面处土的自重压力pcz¬¬_= (垫层底面到地面的距离为3.5m,第①层的平均重度为17.5kN/m3) 4q )+nh~s
pcz=3.5×18.2=63.7kPa e X{#FgFc
pz+pcz=63.45+63.7=127.15kPa E*"oA1/I
③、求垫层底面处土层经深度修正后的地基承载力特征值faz: 8'*/|)Hn
可根椐下式计算:faz=fak+ηdγm(d-0.5) >/+R~ n
式中:faz---经深度修正后的下卧层承载力特征值; _KJ!C!
fak----下卧层的承载力特征值=100kPa
vLs*}+f
ηd-----承载力的深度修正系数=1.0 n+57# pS7
γm--------- 基础(垫层)底面以上土的加权平均重度=18.2kPa c->.eL%
d------ 灰土垫层底面的埋置深度=3.5m \h@3dJ4
代入公式计算: (b8ZADI*
faz=fak+ηdγm(d-0.5)=100+1.0×18.2(3.5-0.5)= 154.6kPa awl3|k/
faz=154.6kPa≥pz+pcz=63.45+63.7=127.15kPa jdX*
下卧层强度滿足要求。 ?Q~o<%U7
(5)灰土垫层的宽度 )?;+<,
整片垫层的平面处理范围,毎边超出建筑物外墙基础外缘宽度,不应小于垫层的厚度,并不应小于2.0m ECk*
H
(6)垫层的施工 aP[oLk$'Z
a、灰土垫层土的填料要求:灰土垫层的灰、土体积比宜为2:8或3:7,土料粒径不得大于15mm,宜用不含松软杂质的粉质粘土,不宜使用块状粘土及砂质粉土,灰土所使用的消石灰应符合Ⅲ级以上标准,石灰应消解3-4天,并筛除生石灰块后再使用。其粒径不得大于5mm,灰土混合料应拌合均匀,含水量适中,简易别方法是:捏紧成团,落地开花。 )dfwYS*[n
b、灰土垫层的碾压机具及虚铺厚度:应选用12-16吨双轮震动压路机,其虚铺厚度应控制为20-30mm。 ;R([w4[~
C、在地下水位以下的基槽(坑)内施工时,应采取排水措施,使在无水状态下施工,入槽(坑)内的灰土,不得隔日夯打碾压,夯实后的灰土三日内不得受水浸泡。 >zo_ }A!
(7)、灰土垫层的质量检验: mu{\_JX.A
可采用环刀法(采取原状土试样)贯入法、静力触探、型动力触探、标准贯入试验等方法进行检验。一般采用环刀法:取样点应在每层厚度的2/3深度处,检验点数: dCA!
R"HD
对大基坑每50-100m2应有一个检测点; o/hj~;(]
对基槽每10-20m长度内应有一个检测点; O_ d[{e=5`
对每个独立柱基内应有一个检测点; VZ$^:.I0
质量要求:灰土垫层的压实系数λc≥0.95 γd=15.0kN/m3 lw43|_'G-t
垫层竣工验收若采用载荷试验检验其承载力时,每个单体工程不宜少于3点。 tF:AqR:(~
(7)基坑开挖及边坡稳定 }u]7 x:lh
采用大开挖方式进行灰土垫层施工,基坑开挖深度一般达3.5m,椐剪切试验结果,按朗肯理论,粘性土侧壁允许自立高度HC按下式验算: *t300`x
HC=2c/γ[tna(45+φ/2)] Yy'CBIq#f
式中:HC—允许自立高度(米) 0=k
c---侧壁土体粘聚力, 取标准值22.2kpa l.xKv$uOGR
Ф--侧壁土体内摩擦角,取标准值19.50 `t#9
yN
γ--侧壁土体的天然重度,取平均值18.5kN/m3 \YPvpUg
经验算,侧壁土层允许自立高度为3.4m,根据当地经验,可以直立开挖,严禁在坡顶面进行堆载和浸水。 9UCA&n
3、卵石垫层 _P9*78
卵石垫层的适应条件与灰土垫层基本相同,但不适宜于湿陷性黄土地基,其评价、计算方法与灰土垫层一样,只是填料不同而己,主要注意以下几点: +-:o+S`q~
(1)、卵石填料的标准要求: Wi@YJ
要求采用级配卵石,其配比关系宜为4:3:3即: QTospHf`
卵石4(砾径50≥d≥20mm):圆砾3(砾径20≥d≥2mm):中粗砂3(砾径2≥d≥0.25mm)。最大砾径不超过50mm,含泥量﹙<0.1mm颗粒含量﹚不超过3%。 Vr:`?V9Q2(
(2)、建议施工参数: UuCRQN H
①、 使用16-18吨振动压路机; C@3UsD\s(
②、 压路机行驶度≤50m/min; 2QgD<
③、 毎层压实填料虚铺厚度≤40cm; $'n?V=4
④、 毎层先静压两遍,再振压8遍。 oc"7|YG
(3)、填层施工: ]P>c{
根椐施工经验,施工前应先将符合质量要求的卵石填料人工拌合均匀后,运至坑底虚铺40cm厚,在静压前,洒水使填料处于湿润状态(含水量控制在8-12%即可),然后用振动压路机先静压2遍,再振压8遍,碾压时,先按长度方向行驶,然后补压短边没压到的地方,以保证卵石填料均匀获得规定遍数的压实功能。 \DcO.`L
垫层的底面宜铺设在同一标高上,如深度不同,基底土层面应挖成阶梯或斜坡搭接,并按先深后浅的顺序施工,搭接处应碾压密实。分段施工时,接头处应做成斜坡,每层错开0.5-1.0米,并应碾实。在土地其上做卵石垫层时,为防止基坑底面表层软土发生局部破坏,应在基坑底部及四侧先铺一层砂(0.3米),然后再铺卵石垫层。 9~{,Hj1xE
砂卵石填料中,不得含有草根、垃圾等有机杂物。 "i,ZG$S#E
在地下水位高于基坑(槽)底面施工时,应采取排水或降低地下水位的措施,使基坑(槽)保持无积水状态(如用水撼法或插入振动法施工时,应有控制地注水或排水)。 w/e?K4
垫层铺筑前,应先验槽,注意浮土应清除,边坡必需是稳定的,以防塌土,如发现基槽(坑)两侧附近如有低于地基的空洞、沟、井、古墓穴等,应在未做地基前加以填实处理。 $kBcnk
(4)、垫层施工质量检验标准及方法: l?B=5*0
主要有以下3种方法: `>&K=C?
①、 静载荷试验法(按GB50007-2002规范附录C、D中的要求确定) joBS{]
②、 N120超重型动力触探法;(按有关经验:N120=3-6稍密;N120=6-10中密;N120=10-20密实;进行确定) 4hx4/5[^
③、 灌水法、灌砂法(按GB/T50123-1999 5.3-5.4节要求试验)各层平均干重度应≥21.0kN/m3(中密)。 .Vrl:
(5)、卵石垫层承载力特征值fak的确定 T|-llhJ8
由静载荷试验确定或由N120超重型动力触探试验确定。由灌水、灌砂法确定其压实系数后,根据压实系数按JGJ79-2002表4.2.6确定:当压实系数在0.94-0.97时,对于地基基础设计等级为丙级的建筑,其承载力特征值可取200-300kPa。 OCELG~
(6)、卵石垫层的宽度: )fl+3!tq
卵石垫层的宽度与灰土垫层的宽度的计算、确定方法相同。 >BZ,g!N,J}
4、灰土桩复合地基(置换法、挤密法) PJPKn0,W
灰土桩复合地基(置换法、挤密法)用于处理新近堆积黄土(Q42),湿陷性黄土、人工填土及非饱和软土地基,(其处理深度一般为5-15m,当地基土的含水量大于24%,饱和度大于65%时,不宜适用此方法)既可提高承载力,减少建筑物沉降,又可消除黄土湿陷性。 #~ZaN;u
洛阳地区对此应用较多(特别是置换法),方法是:用洛阳铲成孔,然后向桩孔内分层填入3:7灰土,采用夹杆式偏心轮夯实机进行夯实,锤重可采用110kg,落距0.8m,连续夯击,毎分钟夯击次数,应在检验灰土的干重度滿足设计要求后再确定(灰土的干重度一般应不小于15.5kN/m3)。 }`y%*--
灰土(置换)桩的具体评价内容 @a i2A|
a、 灰土桩的适宜性 f0{j/+F_o
根据场地地层特征,地下水及周边环境条件,为提高地基土的承载力及部分消除地基的湿陷性,建议采用灰土桩对地基进行整片加固处理。 9y*2AaxW
b、灰土桩的初步设计与施工 xri(j,mU
根据设计要求,处理后的复合地基承载力特征值fspk≥180kPa,基础埋深1.5m,根据场地地质条件,选择桩的入土深度8.0m,以第④层黄土状粉质粘土为桩端持力层。 NwN3T]W
根据置换法复合地基承载力的经验公式,确定复合地基的面积置换率m : k\X yR4r
fsPk=mfpk+(1-m)fsk m=fspk-fsk/fpk-fsk
Dn#^-,H
式中:m——面积置换率 mLfY^&2Pr
fspk——复合地基承载力特征值,取180kPa; cAq5vAqmg
fpk——灰土桩的承载力特征值(初步设计时,由经验确定:一般为500-600kPa,考虑到施工及令期等因素,fpk 取500kPa); @=6oB3tQA
fsk—桩间土承载力特征值,取天然地基土承载力特征值110kPa; Z~]G+(
计算:m=0.18 取0.20 G_`Ae%'h
又:根据m=Ap/Ae )|6OPR@(#/
式中:Ap——桩的截面积; |RL\2j|
Ae——一根桩所承担的处理面积; H.<