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第四系全新统人工填土(Q4ml)素填土层;
第四系全新统冲洪积(Q4al+pl)粉质粘土和卵石层;
下伏基岩为下第三系渐新统芦山组(E3l)砂质泥岩层:
①素填土:
灰褐色、褐色,稍湿、松散状,主要由粘性土、卵砾石及大量植物根系组成,厚度变化较大。
均系人工回填,填筑时间在3年以内,结构疏密不均。
勘察场地内分布广泛,本次勘察钻孔揭示厚度1.80~4.20m。
②粉质粘土:
灰褐、黄褐色,稍湿,可塑状。
主要由粉粒及粘粒组成,局部地段底部可见少量粉砂土,切面稍有光泽,干强度和韧性均中等,无摇振反应,结构较致密。
该层呈似层状分布于整个场地,揭露厚度0.50m~2.80m。
③卵石:
褐灰色、灰色、褐黄色,湿~饱和,成分主要由花岗岩、灰岩、砂岩等组成,骨架颗粒呈中~弱风化,个别呈强风化,圆~亚圆形,磨圆度较好,粒径为20~80mm,局部含漂石,卵石含量约为50~85%,孔隙中充填砂砾土。
根据N120超重型动力触探试验成果和全断面取芯成果,结合《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版),将其划分为:
松散、稍密、中密、密实等四个亚层:
③1松散卵石:
呈层状分布于卵石层上部或透镜体状夹于卵石层中或底部,卵石含量约为50~55%,颗粒骨架之间大部份不接触,局部地段夹细砂薄层。
N120锤击数N120≤3击/10cm,揭示厚度0.50~2.80m。
③2稍密卵石:
呈层状分布于地卵石层中上部或透镜体状夹于卵石层中或底部,卵石含量约为55~60%,颗粒骨架间部分不接触,N120锤击数3<N120≤6击/10cm,揭示厚度0.60~2.90m。
③3中密卵石:
主要呈透镜体分布于卵石层中或卵石层中下部,卵石含量约为60~70%,交错排列,颗粒骨架连续接触,N120锤击数6<N120≤11击/10cm,揭示厚度为0.60~3.10m。
③4密实卵石:
主要呈透镜体分布于卵石层中或呈卵石层中下部,卵石含量大于70%,交错排列,紧密接触,N120锤击数N120﹥11击/10cm,揭示厚度为0.60~1.50m。
④砂质泥岩:
棕红色,泥质胶结,厚层状构造,可见方解石结晶,上部呈强风化状态,裂隙极为发育,岩芯破碎,成碎粒或块状,向下逐渐向中风化过渡,岩芯完整性趋好,成短柱或长柱状,岩层产状岩层实测产状为192°
∠48°
根据钻孔揭露情况,按风化强度从上至下可分为强风化泥岩及中风化泥岩:
④1强风化砂质泥岩:
风化裂隙极为发育,结构面不清晰,岩芯破碎,呈短柱状,少量碎块状,岩性较软,强度较低,局部地段风化程度不均匀,偶夹中风化岩块体,钻探易钻进。
RQD=35~55%,岩石基本质量等级为Ⅴ级。
层厚1.20-2.90m,层顶标高682.23~684.33m,层面埋深4.80~7.70m。
④2中风化砂质泥岩:
岩石相对较完整,风化裂隙不甚发育,结构面较清晰,岩芯以长柱状为主,少量中短柱状,岩性相对较硬,属软质岩石,岩块用手难折断,岩芯锤击声哑,无回弹,易击碎。
采取率90%以上,岩石质量指标RQD值在55~70%间,偶见少量的竖向构造节理,局部地段夹薄层强风化岩块体岩石基本质量等级为Ⅳ级,钻探钻进较困难。
根据----------成都分院提供的《岩土工程勘察报告》,场地各层的工程特性指标如下表。
岩土的工程特性指标建议值
地层
代号
岩土
名称
状态
重度(KN/m3)
压缩(或变形模量)
Es/(Eo)(MPa)
天然抗剪强度
承载力
特征值
fak(KPa)
基底
摩擦
系数
基床系数Kv(KN/m3)
内聚力c
(KPa)
内摩擦角
φ(°
)
Q4ml
素填土
松散
16.0※
2.0※
5※
10※
60※
Q4al+pl
粉质粘土
稍密
19.2
3.5
11.5
6.0
120
0.25
1.2×
104
卵石
20.0※
(8.0)
25
170
0.40
2.5×
20.5※
(21.0)
30
300
0.45
4.0×
中密
21.0※
(30.0)
35
580
0.50
5.0×
密实
22.0※
(40.0)
40
800
0.60
6.5×
E3l
砂质泥岩
强风化
20.5
(20.0)
80
400
5.5×
中风化
24.5
180
45
1200
0.55
6.0×
岩石室内试验成果统计表
岩石
统计值
指标
统计数
n
最小值
最大值
平均值φm
标准差σf
变异系数δ
修正系数γs
标准值φk
中风化砂质泥岩
密度ρo(g/cm3)
6
2.41
2.49
2.45
0.03
0.01
0.99
2.42
天然抗压强度R
8.87
25.67
17.83
6.06
0.34
0.72
12.83
5、场地水文地质条件
勘察场地地处芦山河冲洪积Ⅰ级阶地,勘察场地西北侧约0.9km,为芦山河,河宽约18m和水深约2m。
据调查,历年最高洪水位为686.00m。
芦山河距本场地有一定距离,对场地地下水位影响较小。
场地内地下水类型主要为赋存于第四系填土层中的上层滞水及砂卵石层中的孔隙潜水和赋存于基岩风化带的裂隙水。
第四系填土层中的上层滞水:
系地表人类活动用水及大气降水下渗补给,受隔水层阻隔所致,埋藏浅,主要分布于填土层底部,水量极小,截断补给来源易于疏干,以蒸发方式排泄。
第四系砂卵石层中的孔隙潜水:
赋存于卵石层中的孔隙型潜水,略具承压性,受地下迳流、大气降水补给;
排泄方式以地下径流为主。
勘察期间为平水~丰水过渡期,测得水位在2.80~5.60m之间,标高在684.39~685.31m之间,地下水水位年变化幅度在1.00~1.50m之间。
赋存于基岩风化带的裂隙水:
该地下水一般分布在强风化岩层内。
主要受邻区地下水侧向补给,各地段富水性不一。
水量主要受裂隙发育程度及隙面充填特征等因素的控制。
总体上看,该类水水量也不很大。
基础施工时,视水量情况,进行明排处理,对人工挖孔桩桩孔施工存在较大影响,建议做好排水措施。
在地基基础设计时,场地抗浮设防水位标高建议按686.00m考虑。
用非透水性材料作好地下室外墙与基坑壁间回填封闭,严禁地表水、上层滞水渗入基底。
防水水位标高可按室外地面以上0.50m考虑。
第三节复合地基处理设计
一、复合地基加固机理
CFG桩复合地基实际是在碎石桩(卵石、砾石)、石屑(细砂、中砂)的基础上掺入适量的粉煤灰水泥和水。
是具有可变粘结强度、可变桩径的复合地基。
CFG桩是介于刚性桩与柔性桩之间的桩型。
在外载作用下,大部分荷载由桩承受,桩周摩阻力得到充分发挥,端阻力随着荷载作用的时间及桩侧阻力发挥的程度而逐渐增高。
同时,桩顶褥垫层则发挥调节作用,使桩间土与桩身共同作用,形成复合地基。
CFG桩具有可通过改变桩长、桩距、褥垫层厚度和桩体材料配比,使天然地基的承载力提高幅度有很大的可调性和使基础变形减小等能力,CFG桩复合地基主要是通过以下作用机理提高地基承载力的:
置换作用:
CFG桩的桩体是具有一定强度的混合料柱体,在荷载的作用下,桩体压缩性明显小于桩周土,因此基础传到复合地基的附加应力随着地基的变形逐渐集中在桩体上,出现应力集中现象,桩承受的荷载通过桩周的摩阻力传到下部的地基土中。
挤密作用:
对松散砂类土体,在振动作用下,可使颗粒间孔隙较大、位置不稳定疏松的单粒结构,产生较大的挤密变形;
变成密实的稳定结构,土体的干密度和摩擦角有所增大,土体物理力学性能得到改善,从而提高地基承载力。
同时CFG桩地基具有排水效应:
在CFG桩复合地基成桩初期,因桩孔内和周边充填反滤性较好的粗颗粒填料,在地基中形成了渗透性能良好的人工竖向排水、减压通道,可以有效地消散和防止振动产生的超孔隙水压力的增高,加速地基的排水固结。
另通过排水效应,亦可加速地基的排水和固结。
对粘性土体,由于振动和冲击的挤压作用使桩间土得到一定程度的挤密,加固后的地基土含水量、孔隙比、压缩系数均有所减少和降低,而土体的重度、压缩模量均有所增加。
CFG桩复合地基中褥垫层是复合地基的重要组成部分,CFG桩须通地褥垫层才能构成复合地基。
其作用如下:
保证CFG桩共同承担荷载;
调整CFG桩荷载分担比;
缓解基础底面的应力集中。
二、地基处理要求
本工程地基处理要求为:
要求处理后的复合地基承载力fspk≥550Kpa。
三、地基处理设计
1、设计依据
设计对地基承载力要求:
《建筑地基处理技术规范》(JG79-2012);
《岩土工程勘察报告》(----------成都分院提供);
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(JG50202-2002);
建设方提供的建筑设计基础平面布置图;
《四川省建筑地基基础质量检测若干规定》(2004年修订本)。
2、CFG桩地基加固设计
依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)第7.1.5-2条与7.1.6公式:
__
相关参数取值见下表:
(
(m2)
桩径D
(mm)
地层情况
550
1.0
0.75
0.785
0.033
1000
基坑开挖后,基础底部桩间土为松散卵石,下部为强风化砂质泥岩,桩端为中风化砂质泥岩。
桩间土fsk不小于170Kpa。
2.1CFG桩桩端承载力计算
大直径CFG桩为嵌岩桩,桩端嵌岩深度≥1D,桩身直径为1.0m,因此,桩端进入中风化砂质泥岩≥1.0m。
根据勘察资料,砂质泥岩最小天然抗压强度为8.87Mpa,标准值为12.83Mpa。
为保证建筑物安全,天然抗压强度按8.87Mpa计算。
根据《建筑桩基技术规范》5.3.9-3,嵌岩桩嵌岩段极限侧阻力标准值:
Qrk=ξrfrkAp=0.95×
8870×
0.785=5854KN
因此,桩端端阻力特征值qp=0.95×
8870/2=4213KN,取4200KN。
2.2各幢建筑置换率计算
根据《建筑地基处理技术规范》5.2.1-2和5.2.2-1公式和上述计算参数,进行复合地基置换率计算,计算结果如下表:
1#楼
剖面1-1
剖面2-2
剖面3-3
ZK49
ZK1
ZK2
ZK3
ZK50
ZK4
ZK5
ZK6
ZK7
ZK8
ZK9
松散卵石
1.6
0.7
稍密卵石
1.4
1.5
1.2
1.65
0.9
0.6
1
中密卵石
0.8
0.65
强风化泥岩
1.9
2.1
2.3
1.8
2.2
中风化泥岩
桩长
4.5
4.8
4.45
4.6
4.7
3.9
3.75
qsi(KN)
277
297
316
301
234
288.5
314
327
263
272.5
qp(KN)
3297
Ra(KN)
3574
3594
3613
3598
3531
3585.5
3611
3624
3560
3569.5
fsk(kpa)
m
0.095
0.075
0.074
0.097
0.059
2#楼
剖面6-6
剖面7-7
剖面8-8
ZK10
ZK11
ZK12
ZK13
ZK14
ZK15
ZK16
ZK17
ZK18
1.7
1.25
0.2
0.3
0.5
1.1
2.05
2.9
4.2
3.7
4.3
3.1
3.8
253
245
273.5
213
283
241
218
269
3550
3542
3570.5
3510
3580
3538
3515
3566
0.096
0.060
3#楼
剖面14-14
剖面15-15
剖面16-16
ZK24
ZK19
ZK25
ZK22
ZK20
ZK26
ZK23
ZK21
0.95
0.4
2
4
3.4
3.2
3.3
290
244
225
230
240
222
204
3587
3541
3522
3527
3537
3519
3501
0.098
4#楼
剖面21-21
剖面22-22
ZK38
ZK36
ZK32
ZK30
ZK27
ZK39
ZK37
ZK33
ZK31
ZK28
1.3
4.4
239
248
227
291
258
3536
3545
3524
3588
3555
0.076
剖面23-23
ZK40
ZK35
ZK34
ZK29
2.5
318
325
185
3615
3622
3482
0.058
根据上表计算结果,最低置换率为m=0.098,取m=0.1;
根据上表计算结果,单桩承载力特征值最大值为3622KN。
桩体材料采用素混凝土,设计强度为C20。
根据
___D_Dd__________ĻϨϨ________________√(^)__
2.3复合地基承载力修正
根据《建筑地基处理技术规范》5.2.6计算公式,平均开挖深度为4.0m,地层平均重量度按20计算,修正后地地基承载力为:
√(^)_____________________
2.4布桩间距计算如下:
又因m=d2/de2
故de=
=
=3.163m
采用正方形布法:
s=de/1.13=2.799m,取2.8m
采用三角形布法:
s=de/1.05=3.012m,取3.0m
采用矩形布法:
√s1*s2=de/1.13=2.8m
2.5复合地基沉降计算
根据《建筑地基处理技术规范》,刚性复合地基沉降计算如下
(5.3.2-3)
复合地基下部为中风化泥岩,视为非压缩层,因此,复合地基沉降量约为4mm。
3、桩体材料:
桩体采用素混凝土,混凝土设计强度等级为C20。
4、褥垫层:
根据本场地土质条件和地基处理要求,本工程设计褥垫层为500mm厚,材料为人工级配砂石,石料的最大粒径应小于3cm。
需铺后可采用动力夯实,夯填度≤0.90,褥垫层应宽出基础500mm。
5、桩长:
桩顶应高于设计标高50cm,施工长度应大于实际桩长0.5m,以保证桩头质量,开挖后截除;
桩端进入中风化砂质泥岩不小于1.0m。
6、旋挖CFG桩施工工艺
由于现场已实施降水,因此,本工程将采用旋挖机进行开挖成孔,并进行干孔灌注.其具体施工工艺流程如下:
放线布孔→钻机移动就位→开机取土成孔→进入持力层→下放串筒→C20混凝土浇注→震捣密实形成CFG桩→移机进入下一桩位,重复以上过程直到所有桩体施工完毕。
图1复合地基施工流程图
图2旋挖法工艺流程图
7、施工测量
根据建设方提供的基础平面布置图,按设计桩位平面布置图放出主轴线,并在其端点处都要设置保护性基准点,以便场地破土动工之后,作为恢复轴线的基准点。
根据以上基准点放出每根桩的孔位中心点。
混凝土灌注时,用水准仪随时测桩顶的高程,控制桩顶标高,施工完毕后,再进一步复查桩位是否符合要求。
8、CFG桩成孔、成桩
CF
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