五层框架结构教学楼-基础-本科毕业设计.doc

1、XXX 大学本科毕业设计11 场地工程地质条件1.1 工程概述XX 中学位于 XX 市 XX 区北部的，深南路的东侧。本次拟建的 XX 中学综合楼位于该校主路以东 100 米左右，主教学楼以北 50 米左右。XX 中学综合楼由 XX 区政府投资兴建。整体规划由 XX 规划设计院完成。施工图设计单位待定。广东省基础工程公司承揽了岩土工程详细勘查工作。拟建的 XX 中学综合楼为五层框架结构，建筑面积约 1.3 万平方米，拟建建筑物的重要性等级为级。1.2 场地地形地貌拟建场地位于凤凰山山前洪积倾斜平原与西乡河冲洪积平原的交汇处。拟建场地原始地形起伏较大。XX 中学综合楼东南角发育古河道，呈东北西南

2、向分布。经历年平整农田回填。现地形平坦。1.3 场地岩土工程条件场地地表普遍分布有一层耕土。该场地第四系堆积层约 140 米厚，其上部主要为粉质粘土、粉土、中砂、细砂和粉砂。在地表下 26 米深度范围内，土层可以分为三大层。第一大层系埋深 8 米以内土层，其上部以粉质粘土层为主，呈软塑可塑状态；往下逐渐相变为粉土质粘土夹粉土，以软塑状态为主，局部呈流塑，埋深 4 米左右夹一层厚度小于1 米的棕褐色粉质粘土。第二大层系粉质粘土层，上部以硬塑状态为主，往下逐渐过渡呈可塑硬塑状态，含较多结核、碎石、局部富集成层。该层顶面埋深 8 米左右，厚度约 7 米。第三大层主要为粉质粘土与粉土互层，埋深约 15

3、 米。据本次勘探资料，古河道穿过 XX 中学综合楼区，最大深度约11.20m。XXX 大学本科毕业设计2根据现场勘探并结合室内土工试验指标，按各土层形成年代由新而老分述如下：层填土（ ）：由地表平整农田的填土和新近堆积层组成。填4Q新土主要为黄褐色粉质粘土。古河道中的新近堆积层为粉土夹砂，粉土、粉砂呈饱和，稍密状态。填土包括古河道中发育的新近堆积粉土夹砂在内的土层最大厚度达 11.20 米。此层土密实程度差异较大，属高压缩性土。1 层粉土夹砂（ ）：上部为黄褐色、褐灰色、灰褐色粉土4新夹粉质粘土，粉土为饱和中密状态，粘粒（0.005mm）含量均大于 10%；粉质粘土饱和，以软塑状态为主，局部流

4、塑状态。中下部为灰褐色、青灰色粉土夹砂，粉土呈饱和稍密状态，粘粒含量大于 10%，砂以透镜体状态不规则的穿插在粉土中，呈松散状态，含大量白色螺壳。本层分布于古河道中，层厚约 0.37m9.20m，一般厚 6.43m 左右。粉土中砂透镜体最大厚度可达 2.50m，一般厚 2.00m 左右。1 层粉质粘土（ ）：灰褐色、黄褐色，饱和，以可塑状态4Qa1+p为主，局部呈硬塑状态。含少许白色螺壳及黑色铁锰氧化物，属中等压缩性土。2 层粉质粘土（ ）：灰黄色、灰褐色，饱和，呈可塑软4a1+p塑状态。含少许白色螺壳及黑色铁锰氧化物，此土层局部相变为粉土，属中等偏高压缩性土。3 层粉质粘土（ ）：灰黄色，饱

5、和，呈软塑流塑状态。4Qa1+p本层局部相变为粉土或粉砂。属中等偏高压缩性土。此层除古河道发育地段外，全场地均有分布。层粉土( )：棕红色、棕褐色，饱和，以可塑状态为主，局4a1+p部呈硬塑状态，局部相变为粉土、粉砂。含铁锰氧化物，属中等压缩性土。此层除古河道发育地段外，全场地均有分布。层粉质粘土（ ）：灰黄、黄褐色，饱和，软塑流塑状态，4Qa1+p含铁锰氧化物、白色螺壳等，局部相变为粉土、粉砂。属中等偏高压缩性土。此层除古河道发育地段外，全场地均有分布。层粉质粘土（ ）：灰黄色、黄褐色，饱和，可塑状态，局4a1+pXXX 大学本科毕业设计3部为硬塑状态。含钙质结核。此层为层与层粉质粘土过渡层

6、，呈上软下硬趋势。属中等压缩性土。此层除古河道发育地段外，全场地均有分布。层粉质粘土（ ）：以灰褐色、黄褐色为主，底部为棕黄色，3Qa1+p按土的状态划分为1 与2 层。1 层以硬塑状态为主，局部呈坚硬状态。2 层呈可塑硬塑状态。该层中含较多钙质结核，局部含量达 20%30%，钙质结核含量高直接影响桩的贯入，故1 层中钙质结核含量高的层段划分为1a。1 层粉质粘土（ ）：灰褐色、黄褐色，饱和，可塑硬塑3a1+p状态，含钙质结核，白色螺壳及少许铁锰结核。属中等偏低压缩性土。1a 以上的1 层以灰黄褐色为主。1a 以下的1 层粉质粘土为灰黄褐色棕黄褐色。1a 层粉质粘土夹结核（ ）：灰褐色、黄褐色

7、，饱和，可3Qa1+p塑状态，局部坚硬状态，钙质结核含量高，达 20%30%，最大粒径为30mm。局部夹有粉土、粉砂；属中等偏低压缩性土。1 层粉土（ ）：红褐色、黄褐色，饱和，粉土、粉砂以中3a1+p密状态为主，粉砂为红褐色，粉质粘土呈可塑硬塑状态。属中等中等偏低压缩性土。2 层粉质粘土夹粉土、粉砂（ ）：粉质粘土以红褐色为主，3Qa1+p可塑硬塑状态，粉土、粉砂以黄褐色为主，呈稍密中密状态。层粉土、粉砂夹粉质粘土（ ）：红褐色、黄褐色，饱和，3a1+p粉土、粉砂以中密状态为主，粉砂为红褐色。粉质粘土呈可塑硬塑状态。属中等中等偏低压缩性土。本层未揭穿。1.4 水文地质条件拟建场地位于凤凰山洪

8、积与西乡河冲洪积平原交汇处，是地下水的滞流区，也是地下水的滞流带，近几年来地下水位埋深最小的为 0.40米；地下水位埋深最大的为 3.30 米，变化幅度在 1.53 米左右。其变化主要受大气降水的影响。第四系土层中含孔隙潜水， ，勘察期间钻孔所揭示的楼区的地下水XXX 大学本科毕业设计4位埋深为 1.66 米3.30 米。本场地地下水对混凝土不具腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。由于拟建场地地下水位埋藏浅，地下水对地面建筑物基础与建筑物底层的地面防水、防潮带来不利影响。该场地最大冻土深度 0.31 米。据资料可知：1 层的渗透系数为0.9md；1 层、2 层的渗透系数为 0.02 m

9、d；3 层的渗透系数为 0.15 md；本场地内不存在对地下水和地表水的污染源。1.5 地震效应分析1.5.1 地震烈度根据中国地震烈度区划区 （1990） ，XX 市地震基本烈度为 7 度。拟建建筑物为框架结构，根据建筑抗震设计 建筑桩基技术规范（JGJ 9494） （GB500112001）之规定，应按 7 度进行抗震设防。设计基本地震加速度值为 0.10g。本拟建场地为建筑抗震不利场地。1.5.2 场地土类型和建筑场地类别根据资料，本场地 20 米深度范围内均系中软场地土；埋深 60m 以下第四系堆积层的 值大于 500m/s，故本场地覆盖层厚度为 60 米，seV大于 50 米，建筑场

10、地类别为类。1.5.3 液化判别根据建筑抗震设计 建筑桩基技术规范 （JGJ 9494） （GB500112001）之规定，建筑场地 20 米深度范围内存在饱和粉土、砂层时，应进行液化判别。本建筑场地 20 米深度范围内存在饱和粉土、粉砂为古河道中赋存的1 层粉土夹砂，其下层粉质粘土夹粉土，1 层粉土、粉砂夹粉质粘土，根据土工试验成果表明，粉土层中的粘粒（0.005min）含量均大于 10%，设防烈度为 7 度时，系非液化土；且1 层粉土、粉砂夹粉质粘土地质年代为第四系晚更新世 ，该层可判定为不液化3()Q土层。XXX 大学本科毕业设计5对1 层中的粉砂透镜体的液化判别：根据煤炭工业部武汉设计

11、研究院一期详勘在钻孔边布设了专门液化判别孔。对古河道中赋存1 层粉质粘土夹粉土、粉砂进行液化判别，液化判别结果表明，为不液化土。本次勘探中 XX 中学综合楼东南角的小部分为古河道，通过拟建建筑物的规模小，可以不考虑液化土层的影响。1.6 场地内各土层的物理力学性质本次勘查采用钻探取样室内试验结合原位测试的方法进行，以获取场地土的物理力学性质指标，各项试验指标分别统计列表如下：XXX 大学本科毕业设计6土的物理力学性质分层统计表（表 1）层编号 岩土名称 层厚(m)重力密度 r （KN/m )压缩模量Es0.1-0.2承载力特征值fak(Mpa)桩侧阻力标准值qsin(Kpa)桩端阻力标准值qp

12、k(Kpa) 素填土 1.94 19.8 4 110 101 粉土加砂 6.48 19.7 7.0 130 161 粉质粘土 1.05 19.8 6.5 160 232 粉质粘土 1.45 19.8 6.0 120 203 粉质粘土 1.45 19.8 4.0 90 15 粉质粘土 夹粉土 1.29 19.7 6.0 160 23 粉质粘土 1.94 20.1 3.5 80 15 粉质粘土 1.10 20.4 7.0 160 231 粉质粘土 1.83 20.4 15.0 350 32 11001a 粉质粘土 夹结核 2.6 20.7 12.0 250 30 10002 粉质粘土 4.50 2

13、0.1 9.0 2301粉土、粉砂夹粉质粘土5.00 20.0 11.0 2202粉土、粉砂夹粉质粘土土6.00 20.3 9.0 200粉土、粉砂夹粉质粘土5.00 21.0 8.8 220XXX 大学本科毕业设计72 各层岩土工程地质条件评价和基础方案比较2.1 岩土工程条件分析与评价2.1.1 场地稳定性本场地地形平坦，属稳定场地，适宜建筑建筑物。有关断层影响问题，在选址阶段已有专题论述，详见相关资料。2.2 场地土层分布特点 因校区位于凤凰山山前洪积倾斜平原与冲洪积平原交汇处，第四系山前洪积物与河流相冲洪积物相互穿插堆积。土层分布空间变化较大。受古河道的影响，增加了浅部地基土的不均匀性

14、。埋深约 8.0 米以内的土层（即层及层以上各层）堆积年代较新，由于地下水埋藏浅，其固结强度较差，土质软弱，尤其是3 层及层，呈软塑流塑状态。该二土层的静探比贯入阻力平均值分别为0.80MPa 与 0.78MPa，其地基承载力低，系中等至高压缩性土，不宜作为五层建筑物的天然地基持力层。层粉质粘土呈上软下硬趋势，系层粉质粘土与层粉质粘土之间过渡层，厚薄不均，亦增加了地基土的不均匀性。层粉质粘土呈现上硬下软特性。1 层为硬塑状态，属中等偏低低压缩性土。2 层呈可塑硬塑状态，系中等中等偏低压缩性土。层以下各土层多系粉质粘土与粉砂、粉土互层，粉质粘土呈可塑硬塑状态，系中等中等偏低压缩性土。故层以下土层

15、可作为多层建筑物的桩基的持力层。1 层粉质粘土中含多量结核，并局部富集。根据静力触探贯入情况分析，预制桩及沉管桩难以穿透此层，从成桩可能性考虑单独划出1 层，以便桩型选用。XXX 大学本科毕业设计82.3 基础型式分析与选择 2.3.1 天然地基因浅部地基土（包括层、1 层、层、层及层）各土层的物理力学性质差异较大，多系高压缩性土，且3 层粉质粘土与层粉质粘土承载力特征值仅 90KPa、80KPa。故五层框架不宜选用天然地基方案。2.3.2 复合地基采用复合地基方案时，桩型可采用粉喷桩或水泥粉煤灰碎石桩（CFG 桩） 。CFG 桩适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。CFG

16、桩的桩身材料有碎石、粉煤灰和水泥组成。成桩功以类似灌注桩，桩身质量较容易保证。水泥粉煤灰碎石桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。由于拟建建筑物均为五层框架结构的建筑物，上部结构荷载较大，经地基处理的复合地基承载力难以满足设计要求，故五层框架不宜选用复合地基方案。2.3.3 桩基础拟建场地层粉质粘土及1a 层粉质粘土夹结核强度较高，具中等偏低至低压缩性，埋深较大，可作为桩端持力层。当采用桩基方案时，应考虑1a 层对成桩的影响。建议采用复打沉管桩，以进入1 层或1a 层 1m2m 为宜。复打沉管桩的桩基参数见表 6。沉管桩及在施工中有噪音，由于拟建建筑物与新校区学生的学习生活地点有

17、一等的距离，故对新校区学生的学习生活影响不大。2.4 古河道的分析古河道形成与第四系全新世，由于古河水的向下侵蚀作用而形成，XXX 大学本科毕业设计9根据前期资料结合本次勘探可分析，该古河道呈弯曲状经过新校区场地。XX 中学综合楼东南角发育古河道，呈东北西南向分布，一般深度9.0m 左右，最大深度 10.90m。古河道的存在对建筑物的稳定性不构成威胁。2.5 结论与建议本场地地形平坦，属稳定场地，适宜选作建筑场地。各土层的地基设计参数见表 1。勘探期间 XX 中学综合楼区地下水位埋深为 1.66m3.30m。近几年来地下水位埋深最小的为 0.4m；地下水位埋深最大的为 3.30m，变化幅度在

18、1.53m 左右。地下水对混凝土不具腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。1 层的渗透系数为 0.9md；1 层、2层的渗透系数为 0.02 md；3 层的渗透系数为 0.15 md。本场地的地震基本烈度为 7 度。地表下 20m 深度范围内的土层系中软场地土，属类建筑场地。本拟建场地为建筑抗震不利地段。本场地浅部地基土为软土，且分布不均匀，加上由于古河道的存在，不宜作为拟建建筑物的天然地基持力层。建议采用桩基，采用1 层或1a 层作为桩端持力层。桩基选用时应综合考虑各因素，由于层粉质粘土中钙质结核分布规律性差，有些地段其上部不含钙质结核的土层后度较薄，有的地段1a 层中粉质粘土相对较软

19、，均影响施工时桩长控制，增加了预制桩的截桩和接桩工作量，故建议采用复打沉管灌注桩，一旦沉管中有水，应采用导管浇灌混凝土。施工时应防止缩颈和断桩现象的发生。沉管桩基在施工中有噪音，由于拟建建筑物与新校区学生的学习生活地点有一定的距离，故对新校区学生的学习生活影响不大。桩端进入1a 层 1m，桩径 450mm 的复打沉管灌注桩。XXX 大学本科毕业设计103 A 区 KZ3 柱下桩基方案设计计算该教学楼 A 区长为 43.9 米，宽为 23.8 米，采用框架结构，每层高4.2 米，共五层，查岩土工程勘察规范 （GB 50021 2001）得出该场地类型为 C 类。3.1 风荷载计算楼高 H54.21m柱子最大承担上部荷载面积（即柱 KZ3） S27.39.6S单根柱子承担房屋自重产生的荷载 P.5184PkN风引起的荷载计算 0kzsw式中 风荷载标准值; Z 高度处风振系数;z 风荷载体型系数;s 风荷载高度变化系数;z 基本风压（kN/） 。0w根据建筑结构荷载规范 （GB 500092001）查得:焦作地区迎风面 ，背风面 ；01.,.8,.45,zzu0.8su0.5su可得 21(.)145.3/kNm标准值转化为设计值 ak