河海大學畢業設計PAGEPAGE1摘要地基處理的目的主要是提高地基強度和控制地基變形。本論文中所涉及的建筑物場地位于鄭東新區，工程地質條件較差，天然地基承載力不足，可以采用CFG樁復合地基進行加固。CFG樁復合地基雖說是近些年才發展起來的，但其施工速度快，建筑成本低，可調性、適合性、可靠性好，復合地基沉降小，目前CFG樁復合地基在許多地區廣泛應用。根據建筑物場地的巖土工程勘察資料，論文對場地工程地質條件進行分析和評價和CFG樁復合地基的設計。設計的主要內容有有效樁長，樁徑，樁間距，面積置換率，單樁承載力，復合地基的承載力，樁體材料強度，并對沉降和傾斜進行了驗算，以確保建筑物的安全。關鍵詞：CFG樁復合地基，地基承載力，變形。

AbstractThemainpurposeofthegroundtreatmentistoimprovethestrengthandcontrolofgroundthedeformationofground.Inthispaper,thebuildingsinvolvedinthesiteislocatedinChungDongNewArea,theengineeringgeologicalconditionsispoorandthegroundbearingcapacityofnaturalbaseisnotbigenough,canbeusedCFGpilecompositefoundationreinforced.WhileCFGpilecompositefoundationisonlydevelopedinrecentyears,butitsspeedofconstruction,buildinglow-cost,adjustable,andthesuitability,reliability,andcompositefoundationsettlementsmall,thecurrentCFGpilecompositefoundationwidelyusedinmanyareas.

Accordingtothebuildingsitegeotechnicalengineeringinvestigationoftheinformation，thispaperanalysisandevaluationtheengineeringgeologicalconditionsofthevenueanddesignCFGpilecompositefoundation.Themainelementsofthedesigniseffectivepilelength,pilediameter,pilespacing,coveringanareaofexchangerates,pilecapacity,thebearingcapacityofcompositefoundation,pilematerialstrength,andthesettlementandtiltwerecheckedtoensurethesafetyofbuildings.Keywords:CFGpilecompound-ground,bearingcapacityoffoundationsoil,deformation.目錄摘要 1Abstract 21工程概述及場地工程地質條件 51.1擬建工程概況 51.2場地地形地貌 51.3場地地層巖性 61.4場地水文地質條件 81.4.1地下水類型、埋深及變幅 81.4.2水質分析結果 81.4.3地下水腐蝕性評價 91.5不良地質作用及對工程不利的埋藏物 102場地巖土工程分析與評價 112.1各巖土層物理力學性質指標 112.1.1各層土物理力學性質指標統計 112.1.2各層土的抗剪強度指標統計 122.1.3各層土承載力特征值 122.1.4各層土壓縮性評價 122.2地震效應分析 132.2.1抗震設防烈度及地震動參數 132.2.2場地土類型和建筑場地類別 132.2.3場地和地基土液化評價 132.2.4地基土震陷可能性分析 162.3地基均勻性評價 173地基處理方案分析論證 193.1建筑物結構荷載及基底壓力估算 193.2 天然地基方案分析 193.3CFG樁復合地基理論簡介 203.3.1CFG樁復合地基簡介 203.3.2CFG樁的發展和應用 203.3.3CFG樁的加固機理 203.3.4 CFG樁復合地基的褥墊作用 214CFG樁復合地基的設計 224.1CFG樁復合地基的設計參數 224.2樁端持力層選擇及樁長選擇 224.3樁徑選擇 224.4樁間距 224.5單樁豎向承載力特征值估算 224.6樁體強度 234.7面積置換率 234.8復合地基的承載力特征值 244.10沉降計算 254.10.1沉降計算理論 254.10.2CFG樁復合土層壓縮模量 264.10.3沉降計算 274.11褥墊層的設計 305地下車庫地基基礎方案論證 315.1上部荷載估算 315.2地基土均勻性評價 315.3地基基礎方案論證 315.4抗拔樁參數 316基坑開挖支護與降水方案論證 326.1基坑開挖與支護方案論證 326.1.1基坑邊坡設計參數 326.1.2基坑支護方案 326.2基坑降水方案論證 326.2.1基坑降水設計參數 326.2.2基坑降水方案 326.3基坑開挖與基礎施工應注意的問題及預防措施 337結論與建議 34結束書 36參考文獻 371工程概述及場地工程地質條件1.1擬建工程概況擬建建筑物位于鄭州市東區，商都路與東風東路交叉口西北角。擬建場區內包括27層住宅樓7幢，18層樓9幢，23層住宅樓1幢，1層商業用房和地下車庫。各建筑物工程特征見表1-1，其工程分布情況詳見勘探點平面布置圖。詳見《建筑物和勘探點位置圖》。表1-1 工程特征一覽表工程名稱1#樓2#、4#、5#、6#、7#、9#、10#、11#、12#樓3#、8#、13#、14#、15#、16#、17#樓地下車庫地面以上層數（層）231827地下層數（層）1111予估基礎埋深（m）4.454.454.454.45結構類型剪力墻結構剪力墻結構剪力墻結構框架結構基底平均壓力(kPa)413315460最大單柱荷載2050kN擬采用地基基礎方案CFG樁復合地基CFG樁復合地基CFG樁復合地基天然地基或復合地基依據“GB50021－2001”規范結合工程特征，本工程重要性等級為二級，場地等級為二級，地基等級為二級，根據《高層建筑巖土工程勘察規程》（JGJ72－2004）第3.0.1條，綜合確定其巖土工程勘察等級為乙級；按照規范GB50007－2002”第3.0.1條確定地基基礎設計等級為乙級；按照規范“GB50011－2001”1.2場地地形地貌擬建場地較為平整。地貌單元屬黃河沖積平原。1.3場地地層巖性根據鉆探、靜力觸探，結合室內土工試驗分析結果，本場地85.0m勘探深度，按其成因類型、巖性及工程地質特性將其劃分為20個工程地質層，1個工程地質亞層，現分述如下全新統（Q4） 第①層（Q4ml）雜填土，稍濕，稍密。以褐黃色粉土為主，含磚屑和少量灰渣。層厚0.3～1.8m，平均厚度0.79m第②層（Q43al）：粉土，褐黃色，稍濕～濕，稍密～中密。含少量植物根系，土質均勻。無光澤反應,干強度低，韌性低，搖振反應迅速。該層在場地東北部缺失，層底標高94.14～99.3m，層底深度1.0～6.8m，層厚0.5～4.0m第③層（Q43al）：粉砂，黃褐色，稍密～中密。含大量泥質，局部夾粉土薄層。主要礦物成份石英和長石。層底標高92.12～96.71m，層底深度2.8～6.8m，層厚0.5～5.3m第④層（Q42al）：粉土，灰黃色，濕，稍密～中密。土質均勻，含少量錳質斑點，夾粉質粘土薄層。無光澤反應,干強度低，韌性低，搖振反應中等。場地內該層分布穩定，層底標高90.64～94.35m，層底深度4.6～9.4m，層厚0.5～4.4m第⑤層（Q42al）：粉土，灰色，濕，稍密～中密。偶含螺殼碎片，夾薄層粉質粘土。干強度低，韌性低，無搖振中等。場地內該層局部缺失，層底標高86.44～91.80m，層底深度7.4～12.2m，層厚1.2～5.5m第⑥層（Q42al）：粉砂，灰色，稍密～中密。頂部含少量泥質，下部較均勻，局部夾薄層粉土，主要成份為石英和長石。場地內該層分布穩定，層底標高83.28～88.65m，層底深度11.5～16.2m，層厚1.3～6.2m第⑦層（Q42al）：粉質粘土，灰～灰黑色，可塑～軟塑。土中含少量蝸牛碎片及腐殖質，局部夾灰綠細條紋，含較少量鈣質斑點，該層底部粘粒含量降低，局部漸變為粉土、粉砂。光滑,干強度高，韌性高。場地內該層分布穩定，層底標高80.44～84.30m，層底深度16.7～18.2m，層厚3.0～5.6m第⑧層（Q41al）：粉砂，灰褐色，密實。頂部含少量泥質，下部較均勻，局部夾薄層粉土，主要成份為石英和長石。場地內該層分布穩定，層底標高77.62～81.47m，層底深度18.4～21.7m，層厚2.6～4.8m上更新統（Q3） 第⑨層（Q3al）：細砂，褐黃色，密實，含少量鈣質結核（直徑1～3cm），底部泥質含量較高。主要礦物成份石英和長石。場地內該層分布穩定，層底標高77.62～71.49m，層底深度27.3～30.0m，層厚7.2～12.2m第⑩層（Q3al）：粉土，褐黃～黃褐色，濕，中密～密實。含少量銹黃斑和鈣質結核，粘粒含量較高。無光澤反應,干強度低，韌性低，搖振反應中等。場地內該層分布穩定，層底標高67.97～70.09m，層底深度28.5～31.5m，層厚0.5～2.2m第⑾層（Q3al）：粉質粘土，黃褐色，硬塑～堅硬。含少量銹黃斑和鈣質結核，粘粒含量較高。光滑,干強度高，韌性高。場地內該層分布穩定，層底標高62.19～66.80m，層底深度33.0～36.8m，層厚2.5～6.7m第⑿層（Q3al）：粉質粘土，褐黃色，硬塑～堅硬。含較多鐵錳質結核、銹黃斑、白色鈣絲。含較多鈣質結核。光滑,干強度高，韌性高。場地內該層分布穩定，層底標高57.52～63.13m，層底深度36.0～42.3m，層厚1.5～7.7m第⒀層（Q3al）：細砂，黃褐色，密實，砂質純凈，主要礦物成份為石英和長石。場地內該層局部缺失，層底標高56.72～61.99m，層底深度37.9～42.5m，層厚0.8～2.6m第⒀1層（Q3al）：粉土，黃褐色，濕，中密～密實。含銹黃斑和少量鈣質結核。無光澤反應,干強度低，韌性低。場地內該層主要分布于場地東北部，層底標高56.06～61.99m，層底深度37.9～42.5m，層厚0.8～2.6m第⒁層（Q3al）：粉質粘土，黃褐色，硬塑～堅硬。含較多鐵錳質結核和灰斑，局部含大量鈣質結核。光滑,干強度高，韌性高。場地內該層分布穩定，層底標高49.82～53.80m，層底深度47.5～49.6m，層厚4.5～11.8m第⒂層（Q3al）：粉土，褐黃色，濕，密實。含較多鐵錳質結核和銹黃斑及少量鈣質結核，夾粉質粘土層。無光澤反應,干強度低，韌性低，搖振反應中等。層底標高44.18～48.35m，層底深度51.0～55.0m，層厚2.2～6.5m第⒃層（Q3al）：粉質粘土，黃褐色，硬塑～堅硬。含鐵錳質結核、銹黃斑和灰斑。光滑,干強度高，韌性高。場地內該層分布穩定，層底標高43.32～48.35m，層底深度55.1～55.2m，層厚2.9～4.3m第⒄層（Q3al）：粉土，褐黃色，濕，密實。含銹黃斑。無光澤反應,干強度低，韌性低，搖振反應中等。該層僅15＃、129＃孔揭穿層底標高37.32～41.47m，層底深度57.2～62.1m，層厚2.1～6.1m第⒅層（Q3al）：細砂，淺褐黃色，密實。頂部含少量泥質，主要成份為石英和長石。該層僅15＃、129＃孔揭穿，層底標高31.92～32.37m，層底深度66.3～67.5m，層厚5.4～9.1m中更新統（Q2） 第⒆層（Q2al）：粉質粘土，棕黃色、硬塑～可塑。含銹黃斑、灰綠斑較多鈣質結核，底部鈣質膠結。光滑,干強度中等，韌性中等，無搖振反應。該層僅15＃、129＃孔揭穿，層底標高19.87～21.12m，層底深度78.3～78.8m，層厚10.8～12.5m第⒇層（Q2al）：粉質粘土，淺棕黃色、雜色，硬塑～可塑。含銹黃斑、鈣質結核及灰綠斑。光滑,干強度中等，韌性中等，無搖振反應。該層僅15＃、129?？捉衣?，未揭穿，揭露厚度6.2～6.7m1.4場地水文地質條件1.4.1地下水類型、埋深及變幅本場地地下水類型為潛水，潛水含水層巖性主要為第③、④、⑤、⑥層粉土、粉砂。其補給來源主要為大氣降水，勘察期間潛水地下水位埋深3.2～5.4m（標高94.65～95.77m），水位年變幅2.0m左右。1.4.2水質分析結果為了評價地下水對建筑材料的腐蝕性，分層從鉆孔中取水樣進行水質分析，結果見表1-2。 表1-2 水質分析結果表（17＃孔）離子含量(mg/L)離子含量(mg/L)離子數量離子數量K+Na58.88Cl249.92Ca233.47SO198.84Mg62.75HCO499.14總硬度841.48侵蝕CO20.00總堿度409.13pH值6.9續表1-2水質分析結果表（129＃孔）離子含量(mg/L)離子含量(mg/L)離子數量離子數量K+Na48.07Cl251.70Ca228.86SO168.10Mg63.48HCO496.09總硬度832.71侵蝕CO20.00總堿度406.62pH值7.01.4.3地下水腐蝕性評價按照“GB50021－2001”規范附錄G，河南省干燥指數小于1.5，屬于濕潤區，擬建場地環境類型為Ⅲ據“GB50021－2001”規范第12.2.1按環境類型水對混凝土結構的腐蝕性評價由于本場地地下水中硫酸鹽含量為168.1～198.84mg/L、鎂鹽含量為62.75~63.48mg/L、總礦化度含量為1256.3～1303.0mg/L及苛性堿含量為0mg/L，因此，受環境類型影響，水對混凝土結構不具腐蝕性。受地層滲透性水對混凝土結構的腐蝕性評價由于本場地地下水中pH值為6.9～7.0及侵蝕性CO2含量為0.0mg/L，HCO含量為496.09～499.14mmol/L，因此，受地層滲透性影響，水對混凝土結構不具腐蝕性。水對鋼筋混凝土結構中鋼筋的腐蝕性評價由于本場地地下水中Cl含量為（Cl+0.25SO）=293.73～299.63mg/L,因此，水對鋼筋混凝土結構中鋼筋不具腐蝕性。水對鋼結構的腐蝕性評價水中pH=6.9～7.0在3～11之間；（Cl+SO）=419.8～448.76mg/L，小于500mg/L；水對鋼結構具弱腐蝕性。綜上所述，本場地地下水對砼結構無腐蝕性，對砼結構中鋼筋無腐蝕性，水對鋼結構具弱腐蝕性。需根據《工業建筑防腐設計規范》（GB50046）的有關規定采取防護措施。1.5不良地質作用及對工程不利的埋藏物經過現場調查及鉆探資料分析，在場地未發現對工程不利的暗塘、暗浜等不利埋藏物及影響場地穩定的不良地質作用。2場地巖土工程分析與評價2.1各巖土層物理力學性質指標2.1.1各層土物理力學性質指標統計根據標準貫入試驗、靜力觸探試驗和室內土工試驗結果，結合現場鑒定及本地建筑經驗，綜合確定場地內土層的物理力學性質指標，相見表2-1和表2-2。表2-1各層土物理力學性質指標統計表層號特征值含水量W(%)重度rkN/m3比重G孔隙比e飽和度Sr(%)液限WL(%)塑限WP(%)液性指數IL塑性指數IP2平均值μ18.018.92.700.79471.326.317.90.298.44平均值μ22.119.92.700.76990.824.317.30.677.15平均值μ23.220.02.700.71194.724.917.50.787.47平均值μ26.619.02.710.82789.531.619.70.5612.010平均值μ23.619.92.700.78193.725.918.40.687.511平均值μ23.020.02.720.72093.136.721.50.0915.212平均值μ20.720.42.710.74392.933.920.20.0813.613平均值μ20.820.52.710.59594.626.317.50.148.814平均值μ21.720.12.720.64790.835.020.80.0614.215平均值μ21.220.12.700.62891.625.717.70.448.016平均值μ20.320.32.710.61089.632.219.70.0512.617平均值μ20.419.752.710.61647.824.117.20.157.919平均值μ27.619.82.7050.68595.335.121.00.4614.120平均值μ28.018.82.720.86989.138.022.10.3915.9表2-2各層土顆粒分析結果統計表層號特征值0.5-10.25-0.50.075-0.25＜0.075定名3平均值（％）4.961.034.1粉砂6平均值（％）4.065.930.1粉砂8平均值（％）2.571.925.6粉砂9平均值（％）17.468.414.2細砂18平均值（％）11.473.814.8細砂2.1.2各層土的抗剪強度指標統計抗剪強度指標c、φ值的試驗數據統計分析，并結合標準貫入試驗及靜力觸探結果按經驗公式確定的經驗值，綜合分析后，提出各層土的抗剪強度標準值。表2-3 抗剪強度標準值一覽表層號②③④⑤⑥⑦C（kPa）1831617025Φ(°)1525151428162.1.3各層土承載力特征值按“GB50007－2002”規范第5.2.3條規定，依據室內試驗、原位測試等資料，結合鄰近場地建筑經驗，經綜合分析后提供各層土的承載力特征值，見表2-4表2-4各層土的承載力特征值一覽表層號②③④⑤⑥⑦巖性粉土粉砂粉土粉土粉砂粉質粘土承載力特征值ppkfak(kPa)10014090100160120層號⑧⑨⑩⑾⑿⒀巖性粉砂細砂粉土粉質粘土粉質粘土細砂承載力特征值fak(kPa)180270170240260300層號⒀1⒁⒂⒃巖性粉土粉質粘土粉土粉質粘土承載力特征值fak(kPa)1902702202602.1.4各層土壓縮性評價經對室內試驗和原位測試成果綜合分析，確定各層土100～200kPa壓力段的壓縮模量值，見表表2-5。據此判定，第④、⑦層土為高壓縮性土，第⑧、⑨、⒀層土為低壓縮性土，其余各層土均為中等壓縮性土。表2-5各層土壓縮模量及壓縮性評價一覽表層號②③④⑤⑥⑦巖性粉土粉砂粉土粉土粉砂粉質粘土壓縮模量Es(MPa)5.111.54.05.113.54.5壓縮性評價中中高中中高續表2-5各層土壓縮模量及壓縮性評價一覽表層號⑧⑨⑩⑾⑿⒀巖性粉砂粉砂粉土粉質粘土粉質粘土細砂壓縮模量Es(MPa)16.026.012.59.510.528.0壓縮性評價低低中中中低層號⒀1⒁⒂⒃巖性粉土粉質粘土粉土粉質粘土壓縮模量Es(MPa)14.011.014.510.5壓縮性評價中中中中2.2地震效應分析2.2.1抗震設防烈度及地震動參數據“GB50011－2001”規范附錄A，鄭州市抗震設防烈度為7度，設計地震分組為第一組，設計基本地震加速度值為0.15g。2.2.2場地土類型和建筑場地類別依據“鄭州市地震工程勘察事務所”對本場地的波速測試結果，依據《建筑抗震設計規范》（GB50011－2001）第4.1.5條，場地土層的等效剪切波速的計算深度取20m，則所測15＃、19＃、21＃、25＃、29＃、52＃、58＃、66＃、73＃、79＃、94＃、100＃、103＃、111＃、129＃、135＃、138＃孔等效剪切波速分別為190m/s、190m/s、189m/s、189m/s、191m/s、184m/s、185m/s、187m/s、196m/s、195m/s、192m/s、190m/s、187m/s、197m/s、依據《建筑抗震設計規范》（GB50011－2001）第4.1.3、4.1.6條，確定本場地土為中軟場地土，因場地覆蓋層厚度＞50m，按照第4.1.6條,確定本場地屬Ⅲ類建筑場地。按照“GB50011－2001”2.2.3場地和地基土液化評價本場地20m深度范圍內為第四系全新統沖洪積物，勘察期間擬建場地潛水地下水位埋深3.2～5.4m，水位年變幅2.0～3.0m。根據本場地的水文地質條件，從安全角度考慮，本場地最高水位按1.0m計算，根據標準貫入試驗結果，依據“GB50011－2001”第4.3.3條、第4.3.4條、第4.3.5條，按單孔單點法進行計算（判別深度為地面以下至20m表2-6標準貫入試驗液化判別一覽表11②1.15-1.45496.341.004.31輕微液化2.15-2.454117.031.00③3.15-3.453158.921.004.15-4.453119.721.00④5.15-5.45946.071.03.386.15-6.452061.00⑤7.15-7.459116.991.008.15-8.4551710.01.00⑥9.15-9.4531613.721.0010.15-10.4531814.521.0011.15-11.4531315.321.00.8912.15-12.4531616.121.00.0413.15-13.4532316.921.00⑧16.15-16.4533219.321.0017.15-17.4533620.121.0018.15-18.4534520.921.0019.15-19.4534121.721.0025②1.15-1.451441.004.31輕微液化2.15-2.457105.321.00③3.15-3.453148.921.004.15-4.453129.721.00④5.15-5.45956.071.01.75⑤6.15-6.45976.541.007.15-7.451061.008.15-8.45977.461.00.499.15-9.45868.401.02.07⑥10.15-10.4541812.571.0011.15-11.4531915.321.0012.15-12.4532316.121.0013.15-13.4532116.921.00⑧18.15-18.4534520.921.0019.15-19.4536026.61.00續表2-6標準貫入試驗液化判別一覽表37②1.65-1.95884.851.002.38輕微液化2.65-2.959105.031.003.65-3.95965.491.00③4.65-4.95856.321.02.09④5.65-5.951031.006.65-6.951441.007.65-7.953841.00⑤8.65-8.958118.271.009.65-9.958108.771.00⑥10.65-10.9531515.121.00.0511.65-11.9531815.921.0012.65-12.9532016.721.0013.65-13.9531817.521.0014.65-14.9531718.321.00.24⑧17.65-17.9533520.721.0018.65-18.9534326.351.0019.65-19.955016.771.0079②2.15-2.45675.741.002.77輕微液化3.15-3.45686.301.00③4.15-4.453149.721.005.15-5.45866.441.00.68④6.15-6.45876.931.007.15-7.45976.991.00⑤8.15-8.451461.009.15-9.45987.921.00⑥10.15-10.4531414.521.00.2411.15-11.4531415.321.00.5112.15-12.4531216.121.01.3413.15-13.4531716.921.00⑧18.15-18.4533920.921.0019.15-19.4534721.721.00續表2-6標準貫入試驗液化判別一覽表133②1.15-1.45655.181.00.224.14輕微液化2.15-2.45695.741.003.15-3.456106.311.004.15-4.456116.871.00③5.15-5.452912.881.02.98④6.15-6.457117.411.00⑤7.15-7.457167.931.00⑥8.15-8.4531312.921.009.15-9.4532613.721.0010.15-10.4531914.521.0011.15-11.4531515.321.00.1212.15-12.4531716.121.0013.15-13.4531816.921.0014.15-14.4531417.721.00.82⑧18.15-18.4533316.201.0019.15-19.4533618.811.00按照液化判別先橫后縱的原則，本場地5個標貫液化判別孔中，第⑤層粉土11標貫試驗點中僅有2個點液化，故判定第⑤層粉土為非液化土層經對場地標準貫入試驗液化判別成果的對比分析，判定本場地第③層、第④層粉土、第⑥層粉砂為液化土層。場地內5個標貫液化判別孔均為輕微液化，其液化指數分別為4.31、1.75（不含第⑤層）、2.38、2.77、4.14。根據場地的實際情況并結合鄰近場地經驗，綜合判定該場地為輕微液化場地。2.2.4地基土震陷可能性分析根據“GB50021－2001”規范第5.7.11條規定，本場地地基土承載力特征值均不小于80kPa，各層土平均剪切波速均大于90m綜上所述，本工程抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.15g，設計地震分組為第一組。場地土為中軟場地土，Ⅲ類建筑場地，場地特征周期為0.45s，場地屬輕微液化場地，無軟土震陷可能，依據“GB50011－2001”第4.1.12.3地基均勻性評價據勘察任務書，基礎埋深為4.45m（標高94.5m）時，根據《高層建筑巖土工程勘察規范》（JGJ72－2004）第8.2.4條規定，地基均勻性從以下3個方面進行評價，詳見表表2-7地基土的均勻性評價結果表建筑物名稱1＃2＃3＃4＃持力層④層，局部③層④層，局部③層④層，局部③層④層，局部③層持力層底面坡度實際最大坡度判別標準判別結果不均勻不均勻不均勻不均勻持力層及其第一下臥層在基礎寬度方向上厚度的差最大厚度差0.941.482.221.19判別標準0.05b0.890.850.890.85判別結果當量模量判別1.311.371.421.35K1.501.511.501.52判別結果均勻均勻均勻均勻評價結果不均勻地基不均勻地基不均勻地基不均勻地基續表2-7地基土的均勻性評價結果表建筑物名稱5＃6＃7#8＃持力層④層，局部③層④層，局部③層④層，局部③層第④層，局部③層持力層底面坡度實際最大坡度判別標準判別結果不均勻不均勻不均勻不均勻持力層及其第一下臥層在基礎寬度方向上厚度的差最大厚度差1.840.871.081.43判別標準0.05b0.950.950.950.95判別結果0.87＜0.95，均勻當量模量判別1.321.331.311.33K1.501.521.531.51判別結果均勻均勻均勻均勻評價結果不均勻地基不均勻地基不均勻地基不均勻地基續表2-7地基土的均勻性評價結果表建筑物名稱9＃10＃11＃12＃持力層④層，局部③層④層，局部③層④層，局部③層④層持力層底面坡度實際最大坡度3.18%判別標準10%判別結果不均勻3.18%＜10%，均勻不均勻持力層及其第一下臥層在基礎寬度方向上厚度的差最大厚度差0.851.750.622.34判別標準0.05b0.830.950.950.83判別結果0.62＜0.95，均勻當量模量判別1.321.321.311.34K1.501.521.531.51判別結果均勻均勻均勻均勻評價結果不均勻地基不均勻地基不均勻地基均勻地基續表2-7地基土的均勻性評價結果表建筑物名稱13＃14＃15＃16＃17＃持力層④層，局部③層④層，局部③層④層，局部③層④層，局部③層④層持力層底面坡度實際最大坡度8.1%判別標準10%判別結果不均勻不均勻不均勻8.1％＜10％均勻持力層及其第一下臥層在基礎寬度方向上厚度的差最大厚度差0.281.090.940.932.5判別標準0.05b0.950.950.950.950.95判別結果0.28＜0.95，均勻0.94＜0.95，均勻0.93＜0.95，均勻當量模量判別1.331.311.321.311.33K1.511.501.521.531.51判別結果均勻均勻均勻均勻均勻評價結果不均勻地基不均勻地基不均勻地基不均勻地基不均勻地基3地基處理方案分析論證3.1建筑物結構荷載及基底壓力估算擬建該工程各建筑物層高為18層、23層、27層，各建筑物均設1層地下室，結構形式為剪力墻結構，預估基礎埋深均為4.45m，基底壓力分別為315kPa、413kPa、460天然地基方案分析擬建高層住宅樓基礎埋深4.45m，以第④層粉土作為持力層，該層土承載力特征值=90kPa，按《建筑地基基礎設計規范》要求，經寬深修正后承載力特征值為：

（3-1）=90+0×18.1×（6-3）+1.0×17.6×（1-0.5）=98.8kPa式中——修正后的地基承載力特征值，kPa；——地基承載力特征值，kPa；、——基礎寬度和埋深的地基承載力修正系數，按基底下土類查表確定，這里=0.0，=1.0；——基礎底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度，取18.1kPa；——基礎底面寬度，當基寬小于3m按3m取值，大于6m按6m取值，這里取6m；——基礎底面以上土的加權平均重度，地下水位以下取浮重度，取17.6kN/m3；——基礎埋置深度（m），一般自室外地面標高算起?；A埋置深度(m)一般自室外地面標高算起在填方整平地區可自填土地面標高算起但填土在上部結構施工后完成時應從天然地面標高算起對于地下室如采用箱形基礎或筏基時基礎埋置深度自室外地面標高算起當采用獨立基礎或條形基礎時應從室內地面標高算起。由于地下車庫為超補償基礎，其基礎埋深亦為4.45m，故與之相連的高層住宅樓深度修正中d取1.0m。由此可見，經寬度修正后承載力特征值為98.8kPa，持力層強度不能滿足上部荷載的要求，因而對于此高層住宅樓不宜采用天然地基上的淺基礎方案。根據擬建住宅樓的建筑特點和場地地質條件，結合鄭州地區類似工程中的成熟經驗，本場地的地基加固處理方法可采用CFG樁復合地基方案。3.3CFG樁復合地基理論簡介3.3.1CFG樁復合地基簡介CFG樁，又稱水泥粉煤灰碎石樁，是碎石、石屑、粉煤灰組成混合料，摻適量水進行拌和，采用各種成樁機械形成的樁體。通過調整水泥用量及配比，可使樁體強度等級在C5C20之間變化，最高可達C25，相當于剛性樁。由于樁體剛度很大，區別于一般柔性樁和水泥土類樁，因此常常在樁頂于基礎之間鋪設一層150300mm厚的中砂、粗砂、級配砂石或碎石(稱其為褥墊層)，以利于樁間土發揮承載力，與樁組成復合地基，其作用形式見圖3-1：基礎褥墊層樁體基礎褥墊層樁體圖3-1CFG樁作用機理CFG樁復合地基適用于處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結的素填土等地基。對淤泥質土應按地區經驗或通過現場試驗確定其適用性。3.3.2CFG樁的發展和應用目前,水泥粉煤灰碎石樁復合地基技術在國內許多省市應用。和樁基相比，由于水泥粉煤灰碎石樁樁體材料可以摻入工業廢料水泥粉煤灰，不配筋以及充分發揮樁間土的承載力，工程造價一般為樁基的1／3－1／2，經濟效益和社會效益非常顯著。特別是2000年以來，該技術已在北方地區的高層建筑地基處理中應用。僅就目前北京和河北地區的不完全統計（截止2003年9月），已有近300余棟高層建筑地基處理采用了水泥粉煤灰碎石樁加固技術，其中大多數為20－30層，31－35層的超高層建筑有15棟。由于水泥粉煤灰碎石樁復合地基技術具有施工速度快，工期短，質量容易控制，工程造價低廉的特點，目前已經成為北京及周邊地區應用最普遍的地基處理技術之一。3.3.3CFG樁的加固機理CFG樁復合地基的加固機理包括置換作用和擠密作用。其中以置換作用為主。當CFG樁用于擠密效果好的土層時，既有置換作用，又有擠密作用，當用于擠密效果差的土層時，只有置換作用。CFG樁與碎石樁的差別之一在于CFG樁可以全長受力，當地基土質好，荷載又不大時，可以將樁設計短一些；當地基土質差，荷載又不大時，可以將樁設計長一些；如果地基土很軟，而荷載又大時，用柔性樁很難滿足設計要求，而CFG樁可通過應力集中現象來解決。CFG樁復合地基樁土應力比大，而且具有很大的可調性，在軟土中可高達100左右。CFG復合地基中由樁承擔的荷載一般為40％－75％，提高承載力的幅度可高達4倍或更高。CFG樁復合地基的褥墊作用褥墊在復合地基中有著很重要的作用。由級配砂石、粗砂、碎石等散體材料組成的褥墊，在復合地基中有如下幾種作用：（1）保證樁、土共同承擔荷載。褥墊層的設置為CFG樁復合地基在受荷后提供了樁上、下刺入的條件，即使樁端落在好土層上，至少可以提供上刺入條件，以保證樁間土始終參與工作。（2）減少基礎底面的應力集中的作用。（3）褥墊層厚度可以調整樁土垂直荷載分擔比。（4）褥墊層厚度可以調整樁土水平荷載分擔比。CFG樁復合地基的設計本文就1#樓為例，做CFG樁復合地基的設計，用同樣的方法做其他樓的地基設計。在后面以表格的形式給出其他樓的地基設計。4.1CFG樁復合地基的設計參數根據場地土的物理性質，按《建筑地基處理技術規范》“JGJ79-2002”第9.2.6條結合當地施工經驗，分別給出各層土的水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）樁基設計參數，見表4-1表4-1CFG樁樁基設計參數一覽表層號②③④⑤樁的側阻力特征值qsi(kPa)20201820樁的端阻力特征值qp(kPa)／／／／層號⑥⑦⑧⑨樁的側阻力特征值qsi(kPa)22203035樁的端阻力特征值qp(kPa)／／3504504.2樁端持力層選擇及樁長選擇根據本場地地質條件，第⑧、⑨層密實粉砂，屬低壓縮性，分布穩定，厚度較大，是較好的樁端持力層。對于1#樓，可將第⑧層作為持力層，利用124號孔鉆孔資料，由于第⑧層層厚為4.7m，相對較薄，可適當增加樁入持力層的深度。取入土深度為20.0m，由于基坑開挖深度為4.45m，則有效樁長為15.55m。4.3樁徑選擇《建筑地基處理技術規范》中9.2.1條要求，設計樁徑為350~600mm，根據施工工藝及當地經驗取設計樁徑為400mm。4.4樁間距按照規范，樁間距取3~5倍樁徑，具體樁間距根據計算結果確定。4.5單樁豎向承載力特征值估算現以124號孔為例來確定1#樓的單樁豎向承載力，根據《建筑地基處理技術規范》JGJ79-2002第9.2.6條規定（4-1）式中：——樁的周長（m）,=×0.4＝1.256(m)；——樁的截面積，在這里取×0.4×0.4÷4＝0.1256()；n——樁范圍內所劃分的土層數；,——樁周第i上的側阻力、樁端端阻力特征值（kPa）；——第i層土的厚度（m）；Ra＝350×0.1256＋1.256×（1.35×20+1.1×18+1.8×20+6×22+1.5×20+3.8×30）=493.6(kN)則1#樓CFG樁的單樁豎向承載力特征值為493.6kN。4.6樁體強度根據規范知，樁體強度應大于或等于樁頂應力的3倍，即：（4-2）由上文4.6，知1#樓的=480.75kPa，因而得=3×480.75÷0.1256=11.79（MPa）。所以材料強度可取為C15。4.7面積置換率根據勘察結果及經驗，工程場地內CFG樁采用正方形布樁形式。根據公式（4-3）式中—樁距，m；—樁徑，m。分別令=3d,3.5d和4d時有：當=3d=1.2時，m=8.722％當=3.5d=1.4時，m=6.408％當=4d=1.6時，m=4.906％4.8復合地基的承載力特征值根據《建筑地基處理技術規范》JGJ79-2002第9.2.2條，復合地基得承載力特征值由下式計算：（4-4）式中：m——復合地基面積置換率;——單樁豎向承載力，上面已經求出,kN；——樁間土承載力折減系數，并結合當地實際情況設計中取0.8；——天然地基承載力特征值，設計中取100kPa；當=3d=1.2時，=0.08722×493.6÷0.1256＋0.8×（1-0.08722）×100=415.5kPa當=3.5d=1.4時=0.06408×493.6÷0.1256＋0.8×（1-0.06408）×100=326.7kPa當=4d=1.6時，=0.04906×493.6÷0.1256＋0.8×（1-0.04906）×100=268.9kPa根據以上承載力計算結果，由寬深修正后的地基承載力特征值公式：（4-5）式中——修正后的CFG樁復合地基承載力特征值,kPa；——CFG樁復合地基承載力特征值,kPa；、——基礎寬度和埋深的地基承載力修正系數，按基底下土類查表確定，這里=0.0，=1.0；——基礎底面以下土的重度，取18.1kN/m3；——基礎底面寬度（m），當基寬小于3m按3m取值，大于6m按6m取值，這里取6m；——基礎底面以上土的加權平均重度，地下水位以下取浮重度，這里取17.6kN/m3；——基礎埋置深度(m)，一般自室外地面標高算起。在填方整平地區，可自填土地面標高算起，但填土在上部結構施工后完成時，應從天然地面標高算起。對于地下室，如采用箱形基礎或筏基時，基礎埋置深度自室外地面標高算起；當采用獨立基礎或條形基礎時，應從室內地面標高算起。由于地下車庫為超補償基礎，其基礎埋深亦為4.45m，故與之相連的高層住宅樓深度修正中d取1.0m。當s=3d=1.2時，=415.5＋17.6÷2=424.3kPa；當s=3.5d=1.4時，=326.7＋17.6÷2=335.5kPa；當s=4d=1.6時，=268.9＋17.6÷2=277.7kPa。由于基底平均壓力=413kPa，因而當樁間距s=3d=1.2時，滿足建筑承載力要求。故樁間距取3倍樁徑，為1.2m，面積置換率為8.722％4.9樁數(4-6)式中：A——基礎面積，A＝55.5×14.5＝804.75()，則(根)所以應布樁559根。4.10沉降計算4.10.1沉降計算理論CFG樁的復合地基變形S包括三部分，即加固土體的壓縮變形、下臥層變形、褥墊層變形。由于褥墊層變形小，一般忽略不計。根據《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2002）5.3.5式計算最終變形量(4-7)式中，——地基最終變形量,mm；——按分層總和法計算出的地基變形量,mm；——沉降計算經驗系數，見表4-2表4-2沉降計算經驗（MPa）2.54.07.015.020.01.41.31.00.40.21.11.00.70.40.2注:為變形計算深度范圍內壓縮模量的當量值，應按下式計算(4-8)式中，——附加應力系數沿土層厚度的積分值(4-9)式中：——地基變形計算深度范圍內所劃分的土層數，其中1―位于復合土層內位于下臥層內，計算時將第⑨層作為下臥層計算?！魍翆拥膲嚎s模量,MPa；——基底附加應力,kPa。=413-（17×0.5＋18.9×2.6＋19.9×1.4）=327.5kPa4.10.2CFG樁復合土層壓縮模量根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2002）第9.2.8條，CFG樁復合土層的分層與天然地基相同，各復合土層的壓縮模量等于該層天然地基壓縮模量的ζζ=fspk/fak，Esp=ζEs（4-10）各復合土層的壓縮模量見表4-3。表4-3復合土層壓縮模量一覽表層號層號③④⑤⑥⑦⑧樓號1＃樓34.2711.9215.1940.2313.4147.682#、4#、5#、6#、7#、9#、10#、11#、12#樓29.7810.3613.0934.9711.6641.443#、8#、13#、14#、15#、16#、17#樓41.414.418.3648.616.257.64.10.3沉降計算由勘察報告提供的資料，住宅樓基礎長55.5米，寬14.5米，基礎埋深4.45米，即L=55.5m,b=14.5m則：L/b=3.8，由，L/b在規范中的附表查得，分別根據123、133、135、125和124的鉆孔資料計算基礎四個角和中心點的沉降。示意圖如下所示：AL DOb

B C圖4-11#樓基礎平面示意圖以下分別計算四個角點和中心點的沉降量,將中間計算結果繪制成表，分別見下面表4-4到4-8。根據表格計算得出各點的沉降量，如下所示：角點A：表4-4A點沉降計算表土層號土層深度z(m)層厚Δzz/bEsiEsps`/p0AiAi/Esp31.41.40.100.24990.34990.349911.534.270.01020.34990.010242.51.10.170.24980.62450.2746411.920.02300.27480.0231541.50.280.24930.99720.37275.115.190.02450.37400.024669.54.50.660.24412.31901.321813.540.230.03291.09850.0273712.12.60.830.24002.90400.5854.513.410.04360.62400.0465816.141.110.23153.72720.82321647.680.01730.92600.0194925.59.61.760.20955.34231.615126260.06212.01120.0774Σ(s`/p)=0.2136Σ(A)=5.6582Σ(A/E)=0.2285=69.95mm=Σ(A)/Σ(A/E)=25查表(4-2)可知=0.2S=×=13.99mm角點B：表4-5B點沉降計算表土層號土層深度z層厚Δzz/bEsiEsps`/p0AiAi/Esp31.21.20.080.24990.29990.299911.534.270.00880.29990.008842.31.10.160.24980.57450.2746411.920.02300.27480.023153.310.230.24960.82370.24925.115.190.01640.24960.0164610.16.80.700.24322.45631.632613.540.230.04061.65380.0411712.52.40.860.23932.99130.5354.513.410.03990.57430.0428815.83.31.090.23133.65450.66321647.680.01390.76330.0160924.58.71.690.21165.18421.529726260.05881.84090.0708Σ(s`/p)=0.2014Σ(A)=5.6566Σ(A/E)=0.2190=65.96mm=Σ(A)/Σ(A/E)=29查表(4-2)可知=0.2S=×=13.19mm角點C：表4-6C點沉降計算表土層號土層深度z層厚Δzz/bEsiEsps`/p0AiAi/Esp31.21.20.080.24990.29990.299911.534.270.00880.29990.008842.10.90.140.24980.52460.2247411.920.01890.22480.018954.62.50.320.24931.14680.62225.115.190.04100.62330.0410610.35.70.710.2432.50291.356113.540.230.03371.38510.0344712.42.10.860.23922.96610.46324.513.410.03450.50230.0375815.32.91.060.23263.55880.59271647.680.01240.67450.0141925.610.31.770.20835.33251.773726260.06822.14550.0825Σ(s`/p)=0.2175Σ(A)=5.8554Σ(A/E)=0.2372=71.23mm=Σ(A)/Σ(A/E)=24.7查表(4-2)可知=0.2S=×=14.25mm角點D：表4-7D點沉降計算表土層號土層深度z層厚Δzz/bEsiEsps`/p0AiAi/Esp31.31.30.090.24990.32490.324911.534.270.00950.32490.009543.11.80.210.24980.77440.4495411.920.03770.44960.037755.62.50.390.24861.39220.61785.115.190.04070.62150.040969.640.660.24412.34340.951213.540.230.02360.97640.0243711.72.10.810.24072.81620.47284.513.410.03530.50550.0377815.23.51.050.23343.54770.73151647.680.01530.81690.0171925.59.71.760.20955.34231.794626260.06902.03220.0782Σ(s`/p)=0.2311Σ(A)=5.7269Σ(A/E)=0.2454=75.69mm=Σ(A)/Σ(A/E)=23查表(4-2)可知=0.2S=×=15.14mm中心點O：表4-8中心點沉降計算表土層號土層深度z層厚Δzz/bEsiEsps`/p0AiAi/Esp31.31.30.180.24980.32470.324711.534.270.00950.32470.009542.41.10.330.24900.59760.2729411.920.02290.27390.023054.21.80.580.24581.03240.43485.115.190.02860.44240.0291610.261.410.22142.25831.225913.540.230.03051.32840.0330711.71.51.610.21432.50730.2494.513.410.01860.32150.0240816.44.72.260.19253.15700.64971647.680.01360.90480.0190924.68.23.390.16143.97040.813426260.03131.25890.0484Σ(s`/p)=0.1549Σ(A)=4.8546Σ(A/E)=0.1860=50.73mm=Σ(A)/Σ(A/E)=26查表(4-2)可知=0.2所以最終沉降=40.58mmA、B、C、D點的平均沉降為：0.25×（13.99+13.19+14.25+15.14）=14.14(㎜)制作沉降表4-9如下所示：表4-9沉降對比表角點A、B、C、D的平均中心點沉降（mm）14.1440.58沉降差(mm)26.44兩點距離(m)28.68傾斜0.0009根據《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2002）第5.3.4條判斷：各點沉降均小于200mm，滿足要求，傾斜小于0.003，滿足要求。歸納起來，以上設計成果見表4-10表4-10CFG樁樁復合地基成果表工程名稱3#、8#、13#、14#、15#、16#、17#樓1＃樓2#、4#、5#、6#、7#、9#、10#、11#、12#樓預估基礎埋深（標高）（m）4.454.454.45樁徑(mm)400400400有效樁長(m)17.0515.5515.55自然地面下樁端入土深度（m）21.520.020.0持力層層號⑨⑧⑨樁中心距(m)1.21.21.4布樁形式正方形正方形正方形面積置換率m（％）8.7228.7226.408單樁承載力特征值Ra(kN)559.2493.6491.8復合地基承載力特征值fspk(kPa)461.0415.5325.6修正后復合地基承載力特征值(kPa)470.0424.5334.6樁體試塊抗壓強度fcu(MPa)13.3611.7911.75基底壓力平均值Pk(kPa)460413315利用地層孔號15124664.11褥墊層的設計按照《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2002）第9.2.2條要求，該工程褥墊層厚度取30cm厚，采用5―20mm粒徑的碎石。5地下車庫地基基礎方案論證5.1上部荷載估算擬建地下車庫，地下１層，預估基礎埋深4.45m。據鄰近場地經驗，地下室每層取40.0kPa，則預估作用于基礎底面處的壓力平均值Pk5.2地基土均勻性評價擬建地下車庫場地各工程地質單元層分布穩定，土質均勻，最大層面坡度10.8%，持力層及主要受力層承載力特征值80～130kPa。因此，本場地地基屬非均勻性地基。5.3地基基礎方案論證擬建地下車庫，預估作用于基礎底面處的壓力平均值Pk=40.0kPa，基礎埋深按4.45m考慮，則天然地基持力層為第③層粉砂、第④層粉土，按第④層粉土進行承載力驗算，承載力特征值90kPa，天然地基可滿足要求。擬建地下車庫基礎埋深在地下水位以下，以近幾年最高水位計算，基底浮力為34.5kPa。當基底實際壓力小于40kPa時，根據“JGJ72-2004”第8.6.6條，宜設置抗浮錨桿或抗浮樁?；A結構設計時應考慮基礎的防水措施。5.4抗拔樁參數因地下車庫為全地下工程，屬于超補償基礎，為保持擬建構筑物的穩定，避免產生上浮，需在底板下設置抗拔樁。據《建筑樁基技術規范》（JGJ94-94）提供抗拔樁設計選用參數詳見表5-1。表5-1抗拔樁設計參數一覽表層號②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑾極限側壁摩阻力標準值42403640464560706065抗拔系數λ0.70.550.70.750.60.750.70.70.750.8基樁的抗拔極限承載力標準值應通過現場單樁上拔靜荷試驗確定。6基坑開挖支護與降水方案論證6.1基坑開挖與支護方案論證6.1.1基坑邊坡設計參數根據場地工程地質條件，結合鄰近場地經驗，給出基坑邊坡設計所需參數，見表6-1。表6-1基坑邊坡設計所用各層土的設計參數層號②③④⑤⑥巖性粉土粉砂粉土粉土粉砂天然重度(kN/m3)18.018.018.919.018.0粘聚力（kPa）18316170內摩擦角（°1.2基坑支護方案本工程基坑開挖深度4.45m。巖性主要為第②層粉土、第③層粉土。依據鄭州市施工經驗，結合場地條件，上部1.5m挖土卸荷，留1.5m平臺安排井點降水，下部采用土釘墻支護方案。本基坑安全等級為3級。6.2基坑降水方案論證6.2.1基坑降水設計參數勘察期間擬建場地潛水地下水位埋深3.2～5.4m，水位年變幅2m（勘察期間為枯水期），從地層情況看，降水主要針對15m以上粉土、粉質粘土中的潛水，根據土的室內滲透試驗資料并結合鄭州地區經驗，給出各層的滲透系數經驗值，見表6-2。6.2.2基坑降水方案擬建場地地下水位埋深3.2～5.4m，基坑開挖深度為4.45m，需進行降水，降深應大于基底埋深1.0m。根據場地工程地質條件及環境條件，依據《建筑基坑支護技術規程》“JGJ120－基坑開挖支護與降水方案宜另行專題設計。表6-2各層土滲透系數一覽表層號巖性建議值（m/d）②粉土0.42③粉砂4.0④粉土0.47⑤粉土0.44⑥粉砂5.0⑦粉質粘土0.04⑧粉砂6.0⑨細砂8.06.3基坑開挖與基礎施工應注意的問題及預防措施（1）基坑開挖要分層、分段開挖，及時支護，嚴禁超挖。在鋪設砼底板前，對基底被破壞的軟土予以清除?；油瓿珊?，應立即進行基坑的砼底板施工，以盡量縮短基坑暴露時間。（2）基坑開挖和基礎施工中，基坑周圍地面3～5m嚴禁超載，并對基坑周邊地面進行硬化，以防地表水和雨水滲漏，并保持周邊排水暢通。（