1、 摘 要昆明文华苑住宅小区 2 号楼位于西山区政府办公楼西侧。场地愿为耕地鱼塘，多位中高压缩性深厚软土，其有机质含量较高、天然地基承载力较低，含水量较大。场地后期经人工堆填，地势较为平坦，地貌上处于昆明湖积盆地中西部，拟建住宅楼为 7 层框架结构，占地面积 54.623.5，拟建物对差异沉降敏感，建筑物安全等级为二级。结合技术可行性、处理可靠性、经济合理性这三个方面加以考虑，决定采用深层搅拌桩粉体喷射法进行地基处理。经过一系列的设计计算，采用深层搅拌桩直径为 500，有效桩长 9.0m，单桩承载力设计值为 118kN，共打深层搅拌桩 1238 根，工期为 24 天，工程总造价为 969744.
2、7 元。AbstractNo.2 building of KunMing Wen Huayuan uptown is located in the west of the office building of XiShan district government. The building site was plantation and pound in the past, and was filled by hand later. The subsoil is mainly deep thick soft soil which has a high compressibility, and
3、contains a lot of organism. The bearing capacity of the natural subsoil is low while the moisture content is great. The physiognomy of the field is flat, and when it refers to relief, it is landed on the mid west of KunMing lake basin. The residential building to build is a seven-storied building an
4、d has a framed structure. The building area is 54.6 by 23.5 square meters. According to the design requests, the building planned to build is sensitive to the differential settlement, and the construction safety class is second-degree. After the analysis and contrast on the feasibility of the techni
5、que, the reliability of the treatment and the reasonableness of the economy, powder-deep-mixing method was decided to be used to reinforce the subsoil. Through a series of calculation, the diameter of the deep mixing pile used is decided to be 500 mm, the available length of the pile is 9 meters, th
6、e bearing capacity of a single pile is designed to be 118 kN, and there are 1238 piles used in all. The construction period is calculated to be 24 days and the construction cost is￥ 969744.70. 目 录第一部分 工程设计1 工程概况1 1.1 上部结构及载荷情况11.2 工程地质概况11.3 水文地质条件22. 工程方案论证及选择22.1 初步选择施工方案22.2 施工方案论证22.3 最优方案的选择123
7、 工程设计计算173.1 深搅桩主要技术参数设计173.2 单桩竖向承载力标准值的设计计算173.3 面积置换率183.4 桩数183.5 下卧层强度验算183.6 沉降变形计算194.施工技术方案设计204.1 施工方法设计204.2 施工机具204.3 施工工艺234.4 质量措施274.5 劳动组织管理与工程概预算285.工程质量检测305.1 施工期质量检验305.2 工程竣工后的质量检测306 计算机程序设计326.1 程序说明326.2 程序设计32第二部分 专题论文35第三部分 英文及翻译41谢辞第四部分 附录前 言我国地域广大，有各种成因的软土层，其分布范围广、土层厚度大。这类
8、软土特点是含水量大、空隙比大、抗剪强度低、压缩性高、渗透性差、沉降稳定时间长。近年来根据工业布局和城市发展规划，经常需要在软土地基上进行建筑施工。由于软土地基不良的建筑性能，因此需要进行人工加固。昆明文华苑住宅小区位于西山区政府办公大楼西侧，场地地势平坦，地貌上处于昆明湖积盆地中西部。根据场地的工程地质勘查报告，场地需进行地基处理，经设计计算，拟采用深层搅拌桩粉喷桩施工。日本于 1967 年由运输部港湾技术研究所开始研制石灰搅拌施工机械，1974 年开始在软土地基加固工程中应用。近十多年来，石灰粉体喷射搅拌法加固软土地及技术在瑞典、芬兰、挪威、法国、英国、联邦德国、美国、加拿大等国家得到了广泛
9、应用。国内由铁道部第四勘测设计院于1983 年初开始进行石灰粉搅拌法加固软土的实验研究，并于 1984 年 7 月在广东云浮硫铁矿铁路专用线上单孔 4.5m 盖板箱软土地基加固工程中使用，1985 年 4 月通过铁道部技术鉴定，建议逐步推广使用。后来相继在武昌和连云港用于下水道沟槽挡土墙和铁路涵洞软基加固，均获得良好效果。我国铁道部第四勘测设计院于 1985 年开发成功石灰粉体喷射搅拌法后，在1988 年与上海探矿机械厂联合研制成功 GPP-5 型粉体喷射搅拌机，并通过铁道部和地矿部联合鉴定后投入批量生产。以后铁道部武汉工程机械研究所和上海华杰科技开发公司也先后生产出技能喷浆，又能喷粉，全液压
10、步履式的 PH-5 和 GPY-16 型单轴粉喷桩机，是国内粉喷桩的施工长度可达到 25m，1982 年由铁四院和武汉空军雷达学院研制成功 GS-1 型气固两相粉体流量计，从而使粉体搅拌技术的计量更趋完善。杭州市温州卢 7 号住宅楼改建工程和上海探矿机械厂铸钢车间厂房地基加固工程是国内采用水泥喷粉技术进行软基搅拌加固最早的两个实例。进入 90 年代这项新技术在铁路、公路、市政工程、工业与民用建筑的地基处理工程中得到了广泛的应用。共 45 页 第 0 页 1 工程概况1.1 上部结构及载荷情况昆明文华苑住宅小区 2 号楼位于西山区政府办公大楼西侧。场地原为耕地及鱼塘，后期经人工堆填，地势较为平坦
11、，地貌上处于昆明湖积盆地中西部。该住宅楼为 7 层框架结构，基础型式为柱下弹性交叉条基，基础宽度 B=1.80m，基础埋深为 D=1.50m。对差异沉降敏感，设计要求沉降量不大于 100。建筑安全等级为二级。 12.3098479652.011.70 983518.50 2463图 1.地 质 剖 面 图1.2 工程地质概况各土层的主要物理力学性质指标如下：层：人工填土，厚度 0.904.5m，结构松散，主要由粘性土、碎石、砖等组成。层；粘土，层厚 0.302.10，褐黄色，可塑状态，湿，天然含水量41%，r=18.2kN/m 3,fk=150kPa,Es=5.5Mpa,C=48kPa,=12
12、。层：粘土，厚度 1.505.20m，灰黑、灰黄、灰色，软塑状态，很湿，天然含水量 47%, r=17.3kN/m3,fk=60kPa,Es=3.0Mpa,C=18kPa,=8。层；粉土，厚度 0.503.50m，灰褐色，松散，饱和，天然含水量 36%，有机质含量17%，r=19.0kN/m 3,fk=80kPa,Es=4.0Mpa,C=16kPa,=12。层：粘土，厚度 3.004.80m，灰、兰灰、灰黑色，软可塑状态，湿，天然含水量33%，r=18.5kN/m 3,fk=120kPa,Es=4.5Mpa,C=26kPa,=10。共 45 页 第 1 页 层：粉土，厚度 0.402.50m，
13、灰、灰褐色，稍密，饱和，天然含水量22%，r=19.5kN/m 3,fk=140kPa,Es=6.0Mpa,C=18kPa,=18。层；粘土，厚度 3.806.20m，灰、兰灰、灰褐、灰黑色，可塑状态，湿，天然含水量34%，r=18.7kN/m 3,fk=140kPa,Es=6.0Mpa,C=36kPa,=11。典型地质剖面图参见图 1。1.3 水文地质条件场地主要含水层为层粉土层、层粉土层，粘土层为相对隔水层，地下水为第四系土层中的上层滞水，微具承压性。2 工程方案论证及选择2.1 施工方案的初步选择根据工程概况、工程地质概况和水文地质概况知，拟建场地为湖相沉积地区，地基土为中高压缩性深厚软
14、土，其有机质含量较高，天然地基承载较低，含水量较大。由于场地地下水含量丰富，且微具承压性，若采用沉管灌注桩、静压预制桩对地基进行处理，施工时如考虑不周，没有采取相应的措施，则大面积施工工程桩时，孔隙水压力过大且无法及时消散，挤压临近的工程桩，沉管灌注桩将会出现浮桩、断桩、偏桩现象，导致工程桩承载力不足；静压预制桩也会产生浮桩、偏桩现象，导致承载力不足，而且静压预制桩造价太高，不经济，因此不宜采用这两种桩。在深厚软土中采用长桩，对一般建筑工程来说造价过高。软土就地加固的出发点则是最大限度地利用原土，经过适当的改性后，作为地基，以承受相应的外荷载。根据场地地基土的性质及分层情况，初步决定选择水泥粉
15、煤灰碎石桩（CFG 桩） 、深层搅拌法和高压喷射法对地基进行处理比较适宜。2.2 方案论证2.2.1 技术可行性论证（一）水泥粉煤灰碎石桩水泥粉煤灰碎石桩（Cement Flyash Gravel Pile）简称 CFG 桩，由碎石、石屑、粉煤灰掺适量水泥加水拌和，用振动沉管打桩机或其他成桩机具制成的一种具有粘结强度的桩。桩体主体材料为碎石，石屑为中等粒径骨料，可改善级配，粉煤灰具有细骨料和低标号水泥作用。通过调整水泥掺量和配合比，桩体强度可在 C5C 20之间变化，一般为 C5C 10。CFG 桩是在碎石桩的基础上发展起来的，属复合刚性地桩，严格意义上说，应该是一种半柔共 45 页 第 2
16、页 半刚性桩，而碎石桩是散体材料桩，这类桩因自身无粘结强度，要依靠周围土体的约束力按来承受上部荷载。实测资料表明，碎石桩主要受力区在 4 倍桩径范围内，沿桩长方向轴向和恻向应力迅速衰减，因此增加桩长对提高符合地基承载力作用不大。碎石桩的桩土应力比一般为1.54.0，要提高碎石桩复合地基承载力，只有提高置换率，而置换率又与桩径和桩距有关，置换率太高，将给施工带来很多困难。CFG 桩由于自身具有一定的粘结性，故可在全长范围内受力，能充分发挥桩侧摩阻力和桩尖端承力，桩土应力比较高，一般为 1040，复合地基承载力的提高幅度较大，可提高 4 倍或更高。增加桩长可有效地减少变形，并有稳定快的特点。CFG
17、 桩可用于加固填土、饱和及非饱和的粘性土、淤泥质土、松散的砂土、粉土等。本工程拟建场地的地基土为饱和的粘性土和粉土，因此，采用 CFG 桩进行地基处理在适用性上可满足加固要求。（二）高压喷射注浆法高压喷射注浆法原始于日本，是在化学注浆法的基础上，采用高压水射流切割技术而发展起来的。它彻底改变了化学注浆法的浆液配方和工艺措施的传统作法，以水泥为主要原料，加固土体的质量高可靠性好，具有增加地基强度，提高地基承载力，止水防渗，减少支挡建筑物土压力，防止砂土液化和降低土的含水量等多种功能。自 1972 年以来，我国近百项工程实践均取得了良好的社会效益和经济效果，旋喷地基已列入我国现行的地基与基础工程施
18、工及验收规范 （GBJ202-83） 。所谓高压喷射注浆，就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为 20 Mpa 左右的高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体。当能量大、速度快和呈脉动状的喷射流的动压超过土体结构的强度时，土粒便从土体剥落下来。一部分细小的土粒随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列，浆液凝固后，便在土中形成一个固结体。固结体的形状和喷射流的移动方向有关。一般分为旋转喷射（简称旋喷）和定向喷射（简称定喷）两种注浆形式。旋喷时，喷嘴一面喷射一面旋转和提升，固结
19、体成圆柱状。主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善土的变形性质，使其在上部结构荷载直接作用下，不产生破坏或过大的变形；也可以组成闭合的帷幕，用于截阻地下水流和治理流砂。定喷通常用于基础防渗、改善地基土的水流性质和稳定边坡等工程。作为地基加固，通常采用旋喷注浆形式，使加固体在土中成为均匀的圆柱体和异形圆柱体。以高压喷射流直接冲击破坏土体，浆液与土以半置换或全置换凝固为固结体的高压喷射注共 45 页 第 3 页 浆法，从施工方法、加固质量到适应范围，与其他地基处理方法相比，有其独到之处。高压喷射法的主要特性如下： 适用的范围较广。旋喷注浆法以高压喷射流直接破坏并加固土体，固结体的质量明显提高。
20、它既可用于工程新建之前，也可用于工程修建之中，特别是用于工程落成之后，显示出不损坏建筑物的上部结构和不影响运营使用的长处。施工简便。旋喷施工时，只需在土层中钻一个 50 或 300的小孔，便可在土中喷射成直径为0.44.0 m 的固结体，因而能贴近已有建筑物基础建设新的建筑物。 固结体形状可以控制。为满足工程的需要，在旋喷过程中，可调整旋喷速度而后提升速度、增减喷射压力或更换喷嘴孔径改变流量，使固结体成为设计所需要的形状。 有较好的耐久性。在一般的软弱地基中加固，能预期得到稳定的加固效果并有较好的耐久性能可用于永久工程。 浆液集中，流失较少。喷浆时，除一小部分浆液由于采用的喷射参数不适等原因，
21、沿着管壁冒出地面外，大部分浆液均聚集在喷射流的破坏范围内，很少出现在土中流窜到很远地方的现象。 设备简单，管理方便。高压喷射注浆全套设备结构紧凑，体积小，机动性强，占地少，能在狭窄和低矮的现场施工。 安全生产。高压设备上有安全阀门和自动停机装置，当压力超过规定时，阀门便自动开启泄浆降压或自动停机，不会因堵孔升压造成爆破事故。 无公害。施工时机具的振动很小，噪音也较低，不会对周围建筑物带来振动的影响和产生噪音公害，更不存在污染水域、毒化饮用水源的问题。高压喷射注浆加固地基技术，主要适用于软弱土层，如第四纪的冲（洪）积层、残积层及人工填土等。我国的实践证明，砂类土、粘性土、黄土和淤泥都能进行喷射加
22、固，效果较好。本工程天然地基土为粘性土和粉土，因此，用高压喷射法进行加固处理是可行的。（三）深层搅拌法深层搅拌法是用于加固饱和软粘土地基的一种新方法。它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理-化学反映，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。美国在二次世界大战后曾研制开发成功一种就地搅拌机（MIP） ，即从不断回转的中空轴的端部向周围已被搅松的土中喷出水泥浆，经叶片的搅拌而形成水泥土桩，桩径 0.30.4 m，长共 45 页 第 4 页 度 1012 m。1953
23、年日本清水建设株式会社从美国引入这种施工方法。1974 年由于大型软土地基加固工程的需要由日本港湾技术研究所、川山奇铁铁厂和不动建设等厂家合作开发研制成功水泥搅拌固化法（CMC 法） ，用于加固钢铁厂矿石堆场地基加固深度达 32 m。接着日本各大施工企业接连开发研制出加固原理、固化剂相近，但机械规格、施工效率各异的深层搅拌机械，形成了多种方法，常在港工建设中的防波堤、码头岸壁及高速公路高填方下的深厚层软土地基加固工程中应用。到 1983 年为止，日本采用深层搅拌法加固海底软土的工程量已达 540 m3，加固陆上软土 220 万 m3，一跃成为日本软土地基加固方法中应用得最多的一种方法。苏联在
24、1970 年也研制成功一种淤泥水泥土桩（类似于美国的 MIP 工法） ，用于港湾建设工程中。计算表明淤泥水泥桩比钢筋混凝土桩的造价低 40%。国内由冶金部建筑研究总院和交通部水运规划设计院于 1977 年 10 月开始进行深层搅拌法的室内实验和机械研制工作。1980 年初上海宝山钢铁总厂第五冶金建设公司在三座卷管设备基础软土地基加固工程中正式采用并获得成功。同年 11 月由冶金部基建局主持，通过了“饱和软粘土深层搅拌技术”鉴定，认为今后可逐步推广使用。1984 年开始国内已能批量生产 SJB 型成套深层搅拌机械，并且建了专门的施工公司。到 1987 年 12 月为止，已在上海、连云港、南京、昆
25、明等地的工业厂房、民用住宅、市政挡土设施等工程中打设搅拌桩 11000 余根，越 12 万延米，均取得了良好的技术经济效果。与以往钢筋混凝土桩基相比，节省了大量的钢材，降低了造价，缩短了工期。深层搅拌法最适宜于加固各种成因的饱和软粘土。国外使用深层搅拌法加固的土质有新吹填的超软土、沼泽地带的泥炭土、沉积的粉土和淤泥质土等。加固场所从陆上软土到海底软土，加固深度从数米到五、六十米。国内目前采用深层搅拌法加固的土质有淤泥、淤泥质土、粘土和亚粘土等，加固场所局限于陆上，加固深度可达 12 m。拟建场地的地基土属于滇池的湖相沉积形成的饱和软粘土和粉土，适宜用本法进行加固处理。2.2.2 可靠性论证（一）水泥粉煤灰碎石桩1. 桩径 d一般桩径为 350400 mm，由施工设备的桩管决定。CFG 桩采用振动沉管法施工。取桩径d=400mm。2. 桩距 lp桩距的大小取决于设计要求的地基承载力、布桩形式、土质与施工机具等。布桩形式为条形基础下双排布桩，已知基础宽度为 1.80 m，对于条形基础，基础边缘至桩的距离 l75mm,取
