擬變電站區域地基處理課程設計地基處理課程設計院系：土木工程學院專業：勘查技術與工程班級：1002學號：3100604228姓名：韓喜斌指導老師：黃建華日期：十八、十九周目錄一、 工程概況二 、地質概況三 、水文地質條件一）地下水類型及埋藏條件1）松散巖類孔隙水2）風化帶基巖裂隙承壓水四、 地基處理要求五 、地基處理方案選擇六 、水泥土攪拌樁復合地基設計要求1 樁長2 樁徑3樁間距4 復合地基置換率5 樁身強度6 褥墊層厚度及材料7 復合地基承載力計算8 軟弱下臥層承載力計算9沉降驗算10 施工監測11 質量監測-七、 預壓排水固結法進行地基處理的設計要求1 塑料排水帶的當量直徑驗算2堆載預壓1） 一級預壓 2） 二級預壓3） 三級預壓4） 四級預壓5） 沉降驗算3施工要求4 質量監測5 考慮涂抹和井阻影響八、 兩種地基處理方法施工和經濟性比較九、 參考文獻連江港區220V變電站地基處理設計一、 工程概況 擬建 220kv 變電站場地站址主要屬海積地貌單元，西側 150m 為沖溝入?？?，場地地形平坦，高程在1.202.92m 之間，按 4.9m 整平標高，場地全部為填方區，現場地東北角種有蔬菜、果樹和鐵樹苗，其余地段已經三通一平。 根據區域地質資料，站址處主要巖性為花崗巖，場地范圍內未發現活動斷裂通過。場地附近未發現墳墓，文物、礦產等存在，場地交通條件較好。二、 地質概況根據野外鉆探取芯肉眼鑒別及原位測試手段，并結合室內試驗成果，確定場地內自上而下地基巖土層劃分及各特征分述如下： 耕植土：灰黃色、灰褐色，濕，軟可塑，干強度中等，韌性中等，切面稍有光澤，無搖震反應，以粉質粘土為主，含較多植物根系，均勻性差。本層場地內原始地貌均有分布，一般厚度約 0.300.50m 卵石：沖洪積成因，灰色、灰黃色，飽和，稍密-中密，粒徑以 26cm 為主，卵石含量 50%55%，其中 24cm 占 30%40%，粒徑4cm 占 15%20%，其余多為粘性土充填，局部含有個別20cm 的漂石。場地除東北側地段缺失外，其余地段均有分布，厚度約 0.42.7m，層頂高程 1.713.23m。 淤泥：海積成因，灰色、深灰色，飽和，流塑，干強度中等，韌性中等，稍有光澤，切面較光滑，該層下部含有少量卵石，該層全場低均有分布，厚度為 3.308.90m，層頂高程為-0.132.33m。 卵石：沖洪積成因，灰黃色、灰色，飽和，稍密-中密，該層全場地均有分布，卵石巖性主要為中風化花崗巖、凝灰巖等，呈亞圓、扁平狀，粒徑以 24cm 為主，少數10cm，局部地段存在個別40cm的塊石，呈交錯排列、級配較差，卵石含量一般 50%60%，骨架間隙由 30%40%軟塑狀粘性土充填，該層重型動探擊數一般為 915 擊，平均為 10.47 擊。厚度為 1.49.0m，層頂高程-3.18-15.68m，層頂埋深5.718.7m。 粉質粘土：沖洪積成因，褐黃色、褐紅色，可塑硬塑，稍濕，干強度中等，壓縮性中等，韌性中等，切面稍有光澤，局部含少量碎石，經桿長修正后標貫標準值 N=6.8 擊。該層全場地少數鉆孔有分布，厚度為 0.46.8m，層頂高程-21.73-7.33m，層頂埋深 9.225.1m。 淤泥質土：深灰色，飽和，流塑，干強度中等，韌性中等，切面稍有光澤，搖震反應慢，局部孔段含少量卵石。該層全場地少數鉆孔有分布，厚度為 0.64.0m。 卵石：沖洪積成因，灰黃色、灰色，飽和，稍密-中密，該層全場地僅 SK14、SK16 孔段缺失，卵石巖性主要為中風化卵石巖性主要為中風化花崗巖、凝灰巖等，呈亞圓、扁平狀，粒徑以 24cm 為主，少數10cm，局部地段存在個別50cm 的塊石，呈交錯排列、級配較差，卵石含量一般 50%60%，骨架間隙由30%40%軟塑狀粘性土充填，該層重型動探擊數一般為 813 擊，平均為 9.45 擊。厚度為 0.920m，層頂高程-37.3-13.27m，層頂埋深 16.139.8m。 殘積性粘性土：灰黃色、褐紅色，可塑，濕飽和，主要成分為粉質粘土，干強度中等，韌性中等，該層性質不均勻， 原巖結構依稀可辨認， 礦物成分多已風化成高嶺土， 經桿長修正后標貫標準值 N=9.2 擊，該層場地部分鉆孔有分布，該層厚度 1.715.0m，層頂高程-37.99-12.87m，層頂埋深 15.340.1m。該層天然狀態下屬中等壓縮性土，力學強度較一般，但具泡水易軟化、崩解的不良特性。 強風化花崗巖：灰黃色、褐紅色，濕，密實狀，干強度高，韌性較差，原巖結構清晰，礦物成分多已風化成高嶺土，該層場地內少數鉆孔有分布，厚度 0.57.5m，層頂高程-50.68-16.17m，層頂埋深19.152.9m。該層風化裂隙發育，巖體極易破碎呈散體狀結構，巖芯呈砂土狀或砂礫狀，局部夾有碎塊狀，手捏易散，屬軟巖，巖體幾本質量等級為級。該層實測標貫擊數50 擊，壓縮性低，力學強度較高。 中風化花崗巖：灰白色，礦物成分由石英、長石及少許云母組成。節理裂隙較發育，巖體較破碎，呈塊狀結構，巖芯呈短柱狀及塊狀，屬軟硬巖，巖石飽和單軸抗壓強度為 38.3769.07MPa，巖體基本質量等級屬級。該層基本不可壓縮，其揭露厚度為 4.14.2m（全場地均未揭穿） ，力學強度高。物理力學指標值三、 水文地質條件一）地下水類型及埋藏條件 擬建場地西側離沖溝入?？诩s 150m，地下水位動態變化主要受海水的控制。鉆探施工結束后，統一觀測各鉆孔混合地下穩定水位埋深為 0.040.82m，標高為 1.202.92m（具體詳見工程地質剖面圖標示） 。 擬建場地地下水主要為賦存于卵石層松散類孔隙潛水及賦存于、卵石層的孔隙承壓水和賦存于風化巖層基巖裂隙承壓水，基巖風化帶孔隙裂隙中的基巖風化孔隙潛水。現就以上地下水類型埋藏及賦存條件分述如下。 1）松散巖類孔隙水 含水層有卵石、層組成，各層之間由于介質結構松散，孔隙度大，且連通性好，因此透水性強。其中卵石地下水類型屬孔隙潛水，且受上覆耕植土相對隔水作用具微承壓性；卵石、連通性好，透水性強，補給源遠，富水性強，具承壓性；該場地地下水主要接受附近海水的側向補給，水量豐富。 2）風化帶基巖裂隙承壓水 含水層由風化巖層組成，導水性和富水性受構造裂隙的控制和影響，具各向異性，透水性一般較弱，總體風化帶基巖裂隙承壓水水量不大，但不排除局部破碎帶存在導水性較強、富水性較好的可能。 其余各土層淤泥、粉質粘土、淤泥質土及殘積粘性土均屬弱透水、弱微含水或相對隔水層。四、地基處理要求該站址整平后所有區域均為填方區， 且上部普通存在淤泥軟弱層， 該地層分布均勻， 厚度變化不大，土質較均勻，建議對軟土采用堆載預壓排水固結法或對整個場地采用攪拌樁處理方法，以增強其整體承載力能力，處理完后須檢測其復合地基強度，并進行軟弱下臥層的穩定性驗算方可進行下道工序的施工。 通過取淤泥樣進行滲透性分析， 結果顯示， 水平滲透系數， 垂直滲透系數。通過高壓固結試驗，得出淤泥層先期固結壓力為 80.67kPa，300kPa 壓力下水平固結系數平均值為，垂直固結系數平均值為。 根據場地特征情況，地基處理要求工程堆載面標高（包括預留沉降量）5.30m ；處理后淤泥固結度 90%以上；處理后場地交工面（場地設計標高）承載力特征值約 120kPa。 當采用堆載預壓排水固結法進行地基處理時，因淤泥層普遍存在，且厚度變化不大，土質較均勻，處理后效果將會較好，但需要的時間比較久。當采用攪拌樁或其他樁基進行地基處理時，樁基礎應穿透淤泥層，但因淤泥層整個場地均有分布，采用此方案費用較高。五、地基處理方案選擇采用復合地基處理（如攪拌樁、旋噴樁等）和預壓排水固結法六、水泥土攪拌樁復合地基設計的要求： 1)方案選型和設計：包括樁型、布樁等； 2)計算分析與設計驗算：單樁設計：樁型、樁截面、樁數；確定樁身材料以及根據地質資料確定樁的持力層；單樁豎向承載力計算；面積置換率確定；復合地基承載力計算；樁的平面布置；軟弱下臥層驗算；沉降驗算（包括復合地基、下臥層變形量） 。 3)質量檢測和現場施工監測布置方案 4)樁及地基處理施工圖設計：包括基礎平面圖、樁平面布置圖、梁（承臺）配筋圖和必要的施工工藝說明 5)提交的課程設計成果：計算書和地基處理設計詳圖、設計說明、施工工藝要求、質量檢測方法等完整資料。 1. 樁長L。根據工程地質條件，初步確定樁的長度。樁端最好落到較好土層上，以便較好的發揮樁的端承載力；根據公路規范，上部0.4m的耕植土為軟土，在施工中應該挖去，在樁頂鋪設200-300mm厚度的砂石墊層。其砂石可選用中砂，粗砂，級配砂石等，最大粒徑不宜大于20mm。水泥土攪拌樁樁端宜選在承載力較高的土層中，故而本設計選擇粉質粘土為持力層。由此可初步確定樁長為9m。打入樁的圖2.樁徑D:水泥土攪拌樁的樁徑不應小于500，故本設計取560 ； 3.樁間距S:本設計選用等邊三角形布樁 4.置換率M：根據建筑物地基承載力要求確定； 5.樁身強度； 6.褥墊層厚度及材料。7、復合地基承載力計算一根樁分擔處理地基面積的等效圓直徑：mm樁截面積：單樁豎向承載力：試中：樁的周長（m）；n樁長范圍內所劃分的土層數；樁周第i層土的側阻力、 樁端阻力特征值 （kPa） ；第 i 層土的厚度 m。樁端天然地基土的承載力折減系數，可取0.40.6，承載力高時取低值，本方案取0.6。與攪拌樁樁身水泥土配比相同的室內加固土試塊（邊長為70.7mm的立方體，也可采用邊長為50mm的立方體）在標準養護條件下90d齡期的立方體抗壓強度平均值（kPa）；此處去3.56Mpa=3560kpa樁身強度折減系數，取0.33；且 固化劑選用強度等級為35級的普通硅酸鹽水泥。水泥摻合比采用25%，水泥漿的水灰比選用0.50。外摻劑根據工程需要和土質條件選用早。 根據建筑樁基技術規范JGJ 94-2008查表確定樁的極限側阻力標準值（kPa）土層編號計算深度（m）0.5142201601816062且 比較以上兩者，可知單樁容許承載力根據要求確定復合地基容許承載力要求值樁間土容許承載力即天然地基承載力特征值確定復合地基置換率，即可確定復合地基承載力特征值即復合地基置換率：復合地基容許承載力，；樁間土天然地基土容許承載力，；樁的容許承載力，;樁的橫截面積；樁間土承載力折減系數復合地基承載力特征值：復合地基承載力特征值（）；面積置換率單樁豎向承載力特征值樁的截面積處理后樁間土承載力特征值（），可取天然地基承載力特征值；樁間土承載力折減系數，宜按地區經驗取值，如無經驗時可取天然地基承載力較高時取大值。即滿足要求復合地基置換率確定后，可根據復合地基置換率確定總樁數：初步確定 所以：樁的布置：豎向存在攪拌樁的平面可根據上部結構特點及對地基承載力和變形的要求，采用柱狀、壁狀、格柵狀或塊狀等加固型式。樁可只在基礎平面范圍內布置，獨立基礎下的樁數不宜少于3根。柱狀加固可采用等邊三角形等布樁型式。所以，樁距：樁的平面布置圖8、軟弱下臥層的承載力驗算：初步取基礎尺寸為下臥層上層土的壓縮模量：下層土的壓縮模量：所以： 查建筑地基基礎設計規范 GB50007-2011第26頁表5.2.7知： 即荷載效應標準組合時的基底平均力:基底處土的自重應力值: 軟弱下臥層頂面處土的自重應力值:軟弱下臥層頂面處的附加應力值查建筑地基基礎設計規范 GB50007-2011第23頁表5.2.4知，軟弱下臥層頂面處經深度修正后的地基承載力特征值:因為：所以軟弱下臥層滿足要求，基礎底面尺寸及埋深滿足要求地面尺寸9、沉降驗算水泥土攪拌樁復合土層的壓縮模量：水泥土攪拌樁的壓縮模量，可?。?00120）（）， 樁間土的壓縮模量（）。且查地基處理第97頁表6.2.1，取養護齡期為28d的無側限抗壓強度,即所以：攪拌樁復合土層的壓縮變形：式中復合土層的平均壓縮變形（m）；復合土層頂面的附加應力值（），；復合土層底面的附加應力值（）；復合土層的厚度（m）。而： 所以：樁端下未加固區土層的壓縮變形量：有效應力：取單位面積樁端以下各層土的厚度： 編號 6 7 8 9 10厚度（m） 2 10 6 4 2壓縮模量（MPa） 3.6 22 5.0 15分層總和法所求的沉降量： zz/b l/b 0 0 10.25 0 2 2 10.17460.3492 3.652.4452.44 4 41 0.11140.0964 222.3754.81 6 610.08050.0374 220.9255.73 所以可以查土力學第152頁知取 所以沉降量為：所以，總的變形量：所以沉降滿足要求10、施工監測 1 水泥土攪拌法施工現場事先應予以平整，必須清除地上和地下的障礙物。遇有明浜、池塘及洼地時應抽水和清淤，回填粘性土料并予以壓實，不得回填雜填土或生活垃圾。 2 水泥土攪拌樁施工前應根據設計進行工藝性試樁， 數量不得少于 2 根。當樁周為成層土時，應對相對軟弱土層增加攪拌次數或增加水泥摻量。 3 攪拌頭翼片的枚數、寬度、與攪拌軸的垂直夾角、攪拌頭的回轉數、提升速度應相互匹配，以確保加固深度范圍內土體的任何一點均能經過 20 次以上的攪拌。 4 豎 向承載攪拌樁施工時， 停漿 （灰） 面應高于樁頂設計標高 300500m m 。在開挖基坑時，應將攪拌樁頂端施工質量較差的樁段用人工挖除。 5 施工中應保持攪拌樁機底盤的水平和導向架的豎直，攪拌樁的垂直偏差不得超過 1% ；樁位的偏差不得大于 50m m ；成樁直徑和樁長不得小于設計值。 6 水泥土攪拌法施工步驟由于濕法和干法的施工設備不同而略有差異。其主要步驟應為： l 攪拌機械就位、調平； 2 預攪下沉至設計加固深度； 3 邊噴漿（粉）、邊攪拌提升直至預定的停漿（灰）面； 4 重復攪拌下沉至設計加固深度； 5 根據設計要求，噴漿（粉）或僅攪拌提升直至預定的停漿（灰）面； 6 關閉攪拌機械；在預（復）攪下沉時，也可采用噴漿（粉）的施工工藝，但必須確保全樁長上下至少再重復攪拌一次。11、質量檢測 1） 水泥土攪拌樁的質量控制應貫穿在施工的全過程，并應堅持全程的施工監理。施工過程中必須隨時檢查施工記錄和計量記錄，并對照規定的施工工藝對每根樁進行質量評定。檢查重點是：水泥用量、樁長、攪拌頭轉數和提升速度、復攪次數和復攪深度、停漿處理方法等。 2) 水泥土攪拌樁的施工質量檢驗可采用以下方法： (1） 成樁 7d 后，采用淺部開挖樁頭（深度宜超過停漿（灰）面下 0. 5m ），目測檢查攪拌的均勻性，量測成樁直徑，檢查量為總樁數的 5% 。 (2） 成樁后 3d 內，可用輕型動力觸探（）檢查每米樁身的均勻性。檢驗數量為施工總樁數的 1% ，且個少于 3 根。 3) 豎向承載水泥上攪拌樁地基竣工驗收時，承載力檢驗應采用復合地基載荷試驗和單樁載荷試驗。 4) 載荷試驗必須在樁身強度滿足試驗荷載條件時，并宜在成樁 28d 后進行，檢驗數量為樁總數的 0. 5% l % ，且每項單體工程不應少于 3 點。 經觸探和載荷試驗檢驗后對樁身質量有懷疑時，應在成樁 28d 后，用雙管單動取樣器鉆取芯樣作抗壓強度檢驗，檢驗數量為施工總樁數的 0. 5% ，且不少于 3 根。 5) 對相鄰樁搭接要求嚴格的工程，應在成樁 15d 后，選取數根樁進行開挖，檢查搭接情況。 6) 基槽開挖后，應檢驗樁位、樁數與樁頂質量，如不符合設計要求，應采取有效補強措施。七、預壓排水固結法進行地基處理的設計要求： 1) 方案選型和設計：水平排水體系采用集降水井和盲溝。集降水井直徑為 800mm，水井的孔口須超過孔口位置最高填土面的高度 4060cm 之間，周邊用碎石等濾水材料圍裹；平面位置誤差5cm；d.井底標高誤差20cm；集降水井水深不宜超過 100cm；盲溝 0.50.5m；砂墊層底面需形成一定坡度以利匯集水流至集水井，集水井須與砂墊層盲溝連通良好，平面誤差5cm； 2)豎向排水系統采用塑料排水板，站區排水板間距 1.01.0m。采用正三角形布置，排水板穿過淤泥層，且進入下伏土層 1.0m；排水板總長度達到 10m；滿足以上兩者條件之一即可。排水板采用厚 3.5mm，寬 100mm 的 A 型排水板，排水板性能須滿足建筑地基基礎工程施工質量驗收規范( GB 50202-2002）附錄 B 中的要求。 3)預壓排水固結設計計算：確定塑料排水板的當量換算直徑及間距；確定預壓荷載大小、荷載分級、加載速率和預壓時間；利用地基的天然抗剪強度 Cu計算各級容許施加的荷載 Pi和極限堆載高度；計算各級荷載下地基強度增長值；計算各級荷載作用下達到預定固結度所需要的時間（同時考慮垂直和徑向排水）及其平均固結度；地基土沉降計算分析。 （*考慮井阻與涂抹效應情況下固結度分析成果與理想工況下的比較） 4）現場檢測與監測技術設計要求和實施，包括方案設計、儀器布設、實施說明等。1、塑料排水帶的當量換算直徑：式中 塑料排水帶當量換算直徑（m m ）； b 塑料排水帶寬度（m m ）； 塑料排水帶厚度（m m ）。所以：排水豎井的平面布置可采用等邊三角形排列，豎井的有效排水直徑與問距的關系為： 徑井比：水平固結系數: 豎直固結系數: 查建筑地基處理技術規范 JGJ79-2002第17頁表5.2.7知：參數取值： H-排水板總長度10mm 即：2、堆載預壓 預壓荷載大小應根據設計要求確定。對于沉降有嚴格限制建筑，應采用超載預壓法處理，超載量大小應根據預壓時間內要求完成的變形量通過計算確定，并宜使預壓荷載下受壓土層各點的有效豎向應力大于建筑物荷載引起的相應點的附加應力。 預壓荷載頂面的范圍應等于或大于建筑物基礎外緣所包圍的范圍。 加載速率應根據地基土的強度確定。當天然地基土的強度滿足預壓荷載下地基的穩定性要求時，可一次性加載，否則應分級逐漸加載，待前期預壓荷載下地基土的強度增長滿足下一級荷載下地基的穩定性要求時方可加載。在該地基處理中由要求可知（1）工程堆載面標高為5.30m(2)處理后淤泥固結度達到90%以上（3）處理后場地交工面承載力特征值約120kpa,所以選用分級加載。加壓排水圖堆載均采用石料散體：重度； 1) 第一級加載利用地基的天然地基土抗剪強度計算第一級容許施加的荷載K安全系數 取1.2抗剪強度取值 取8.4kMpa取，加載速率取2kPa/d 加載時間：第一級可施加高度：加固地基土平均固結度計算：取固結度為80% 則 所以 第一級加載時間為10d,恒載時間為13d2）第二級加載利用地基的天然地基土抗剪強度計算第二級容許施加的荷載 所以 取 加載速率4kPa/d加載時間：第二級可施加土高度：加固地基土平均固結度計算：取時 滿足要求所以：第二級加載時間為10d,恒載時間為10d3）第三級加載利用地基的天然地基土抗剪強度計算第三級容許施加的荷載：取 加載速率加載時間：第三級可施加土高度：加固地基土平均固結度計算：取 則 滿足要求所以：第三級加載時間10d，恒載時間為17d4）第四級加載利用地基的天然地基土抗剪強度計算第四級容許施加的荷載取所以：承載力滿足要求地基分級加載圖5)沉降驗算三級加載知：第一層卵石沉降量：第二層淤泥沉降量：第三層卵石的沉降量：第四層粉質粘土沉降量：第五層淤泥質土沉降量：第六層卵石沉降量所以，堆載預壓下得最終沉降量為：所以：加載的總高度為：3、施工要求 1） 塑料排水帶的性能指標必須符合設計要求。塑料排水帶在現場應妥加保護，防止陽光照射、破損或污染，破損或污染的塑料排水帶不得在工程中使用。 2 ） 砂井的灌砂量，應按井孔的體積和砂在中密狀態時的干密度計算，其實際灌砂量不得小于計算值的 95% 。 灌入砂袋中的砂宜用于砂，并應灌制密實。 3 ） 塑料排水帶和袋裝砂井施工時，宜配置能檢測其深度的設備。 4 ） 塑料排水帶施工所用套管應保證插入地基中的帶子不扭曲。塑料排水帶需接長時，應采用濾膜內芯帶平搭接的連接方法，搭接長度宜大于 200m m 。袋裝砂井施工所用套管內徑宜略大于砂井直徑。 塑料排水帶和袋裝砂井施工時，平面井距偏差不應大于井徑，垂直度偏差不應大于 1. 5% ，深度不得小于設計要求。 塑料排水帶和袋裝砂井砂袋埋入砂墊層中的長度不應小于 500m m 。 5 ） 對堆載預壓工程，在加載過程中應進行豎向變形、邊樁水平位移及孔隙水壓力等項目的監測，且根據監測資料控制加載速率。對豎井地基，最大豎向變形量每天不應超過 15m m ，對天然地基，最大豎向變形量每天不應超過 10m m ；邊樁水平位移每天不應超過 5m m ，并且應根據上述觀察資料綜合分析、判斷地基的穩定性。4、質量監測 1 施工過程質量檢驗和監測應包括以下內容： 1） 塑料排水帶必須在現場隨機抽樣送往實驗室進行性能指標的測試，其性能指標包括縱向通水量、復合體抗拉強度、濾膜抗拉強度、濾膜滲透系數和等效孔徑等。 2） 對不同未源的砂井和砂墊層砂料，必須取樣進行顆粒分析和滲透性試驗。 3 ） 對于以抗滑穩定控制的重要工程，應在預壓區內選擇代表性地點預留孔位，在加載不同階段進行原位十字板剪切試驗和取土進行室內土工試驗。 4） 對預壓工程，應進行地基豎向變形，側向位移和孔隙水壓力等項目的監測。 5 ）預壓工程除應進行地基變形、孔隙水壓力的監測外，尚應進行膜下真空度和地下水位的量測。 2 預壓法竣工驗收檢驗應符合下列規定： 1 ） 排水豎并處理深度范圍內和豎井底面以下受壓土層， 經預壓所完成的豎向變形和平均固結度應滿足設計要求。 2） 應對預壓的地基土進行原位十字板剪切試驗和室內土工試驗。必要時，尚應進行現場載荷試驗，試驗數量不應少于 3 點。5、考慮涂抹和井阻影響當排水豎井采用擠土方式施工時，應考慮涂抹對土體固結的影響。當豎井的縱向通水量 與天然土層水平向滲透系數的比值較小，且長度又較長時，尚應考慮井阻影響。瞬時加載條件下