1、 天然地基上的浅基础
设计为六层住宅楼,砖混结构,拟采用天然地基上的浅基础,最大线荷载FK=300kN/m。根椐场地地质条件对浅基础进行评价: ①、属先确定持力层,根椐场地地质条件,第②层可做为基础的持力层,其承载力特征值fak=150kPa。基础埋深d=2.0m。
②、求持力层修正后的承载力特征值fa(深度修正):
根椐5.2.4公式: fa=fak+ηdγm(d-0.5)
式中:fak---持力层承载力特征值 =150kPa
ηd=1.6, (根椐基底下土的类别,查表5.2.4:e=0.821, IL=0.35)若为湿陷性黄土或新近堆积黄土(Q42)应按GBJ25-90规范表3.0.4确定。
γm-----基础底面以上土的加权平均重度=16.5kN/m3,
d----基础埋深=2.0m
代入计算为:fa=150+1.6×16.5×(2-0.5)=189.6kPa。
③、计算基础宽度b:
根椐基础面积计算公式代入计算:
A=Lb≥ = m 取2.2m
式中: FK---基础顶面的竖向力=300kN/m
fa----修正后的地基承载力特征值=189.6kPa
L、b---基础的长度和宽度(条基时,L取1.0米)
γ---基础及上伏土的平均重度=20.0kN/m3
④、求基底压力PK:
根椐5.2.2-1 公式
式中:Fk=300kN/m
Gk=L b dγ=1×2.2×2.0×20=88kN
A=1×2.2m
将参数代入计算后得pk=176.4kN/m2(kPa)
⑤、根椐5.2.1-1式:fa≥pk判定地基强度是否滿足要求。以上计算的fa=189.6kPa, pk=176.4kPa,
滿足5.2.1-1式fa≥pk ,地基强度滿足要求。
⑥、验算下卧层的承载力
⒈已知下卧层的fak=100kPa
⒉下卧层顶面以上地基土的加权平均重度为
: γm = = 18.3kN/m3
⒊求下卧层(第③层粉土)修正后的地基承载力特征值fa:
fa=fak+ηdγm(d-0.5)
式中:fak=100kPa
ηd=1.5 (第③层粉土Ip=8.1 ρw>10%)查表5.2.4。
d=6.0m(第①层2.0m,第②层4.0m) γm=18.3kN/m3
代入计算得:faz=100+1.5×18.3×(6-0.5)=250.98kPa=251kPa
⒋求软弱下卧层顶面以上土的自重压力值pcz:
pcz=2×16.5+4×19.2=109.8kPa
⒌求软弱下卧层顶面处的附加压力pz-:
本例为条形基础应采用5.2.7-2公式计算: pz= ,首先
根椐表5.2.7求应力扩散角θ值:已知ES1=16.0MPa (软层之上,第②层) ES2=3.5MPa(下卧层第③层)
ES1/ ES2=16.0/3.5=4.75,取5.0。﹙注:当ES1/ES2<3时,不能用规范中5.2.7-2和5.2.7-3式计算﹚z=4.0m﹙基础底面至软弱下卧层顶面的距离﹚, b=2.2m,z/ b=4/2.2=1.8>0.5查5.2.7表 得θ=250。 PK=176.4kPa Pc=γd=16.5×2=33.0kPa﹙Pc为基础底面处土的自重压力值﹚ 代入公式得:pz=52.93kPa。
pz+ pcz=52.93+109.8=162.73kPa < faz=251kPa
符合公式: pz+pcz≤faz 下卧层强度满足要求。
根据建筑物使用要求及场地地质、水文地质条件,建议采用灰土垫层法对地基进行处理,
即采用大开挖,挖除第①层及部分第②层,换填2.0m厚的3:7灰土垫层,在灰土垫层之上做独立基础。
灰土垫层的初步设计如下:
(1)依据JGJ79-2002规范第4.2.1条,垫层的厚度Z应根据下卧层的承载力确定,并符合下式:
Pz+Pcz≤faz
式中:Pz-垫层底面处的附加压力
Pcz-垫层底面处土的自重压力
faz-垫层底面处土层的地基承载力特征值(深度修正后)。
(2)、灰土垫层的承载力
灰土垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定,本工程的地基础设计等级为丙级,当3:7灰土垫层的压实系数不小于0.95时,其承载力特征值fa可采用200kPa。
(3)、计算基础底面面积A:
根据基础面积公式:
条形基础公式: b ≥ Fk/fa-γd
正方形基础公式:b=L ≥
矩形基础公式: A=Lb ≥ Fk/ fa-γd
注:一般将有偏心荷载的建筑设为矩形,可先按中心荷载作用计算基底面积A ,根据偏心荷载的大小,将基底面积增大10-50%后,即:A=1.1-1.5A0,一般在设基础长宽比:n=l/b=1.5则有:
基础宽度:b=
基础长度:L=1.5b就可以了。
根椐基础形式按下面公式求算A:
矩形基础的面积计算公式:A= ≥
灰土垫层的地基承载力特征值﹙不做深度修正﹚fa=200kPa,单柱荷重Fk=3000kN,基础埋深d=1.50m,基础及上伏土的平均重度
γ=20kN/m3。代入矩形基础面积计算公式:A= = =17.64m2
﹙因需考虑有偏心荷载,需将基底面积增大30%,
即A=17.6×1.3=22.88M2 基础宽度b= =3.9m
基础长度L=1.5×3.9=5.9m﹚
(4)、灰土垫层强度fak的验算
灰土垫层的强度要滿足GB5007-2002 规范中5.2.1-1式: fak电池盖帽≥pk 求基础底面处的平均压力值pk:按GB5007-2002 规范中5.2.2-1公式:
式中:FK----上部结构传至基础顶面的竖向压力=3000kN
GK---基础自重和基础上的土重;矩形基础GK=L.b.d.γ
(式中: L、b、d分别为基础础的长度、宽度和埋深; γ面袋 为基础和上伏土的平均重度取20kN/m3)
A----基础底面面积。取23.0m2
基础自重和基础上的土重:GK=3.9×5.9×1.5×20=690.3
代入公式 = kPa
灰土垫层的fa=200kPa≥基础底面处的平均压力值Pk=160.44kPa, 灰土垫层的强度滿足要求,但基础面积过大,上部荷载如超过2500KN时,地基承载力要求大于250Kpa才行。
(4)灰土垫层厚度验算
①、 求灰土垫层底面处的附加压力值PZ:
矩形基础:湍流耗散率pz=
式中:b---矩形基础底面的宽度=3.9m
L---矩形基础的底面长度=5.9m
Pk---基础底面压力=160.44kPa
pc---基础底面处土的自重压力=dγ=1.5×18.2=27.3kpa
z----基础底面下垫层的厚度=2.0m
θ—垫层的压力扩散角灰土取28°(tan28°=0.53)
pz= =
②、求垫层底面处土的自重压力pcz_= (垫层底面到地面的距离为3.5m,第①层的平均重度为17.5kN/m3)
pcz=3.5×18.2=63.7kPa
pz+pcz=63.45+63.7=127.15kPa
③、求垫层底面处土层经深度修正后的地基承载力特征值fazbim施工模拟:
可根椐下式计算:faz=fak+ηdγm(d-0.5)
式中:faz---经深度修正后的下卧层承载力特征值;
fak----下卧层的承载力特征值=100kPa
ηd-----承载力的深度修正系数=1.0
γm--------- 基础(垫层)底面以上土的加权平均重度=18.2kPa
d------ 灰土垫层底面的埋置深度=3.5m
代入公式计算:
faz=fak+ηdγm(d-0.5)=100+1.0×18.2(3.5-0.5)= 154.6kPa
faz=154.6kPa≥pz+pcz=63.45+63.7=127.15kPa
下卧层强度滿足要求。
(5)灰土垫层的宽度电磁感应锅炉
整片垫层的平面处理范围,毎边超出建筑物外墙基础外缘宽度,不应小于垫层的厚度,并不应小于2.0m
(6)垫层的施工
a、灰土垫层土的填料要求:灰土垫层的灰、土体积比宜为2:8或3:7,土料粒径不得大于旋转木马音乐盒15mm,宜用不含松软杂质的粉质粘土,不宜使用块状粘土及砂质粉土,灰土所使用的消石灰应符合Ⅲ级以上标准,石灰应消解3-4天,并筛除生石灰块后再使用。其粒径不得大于5mm,灰土混合料应拌合均匀,含水量适中,简易别方法是:捏紧成团,落地开花。
b、灰土垫层的碾压机具及虚铺厚度:应选用12-16吨双轮震动压路机,其虚铺厚度应控制为20-30mm。
C、在地下水位以下的基槽(坑)内施工时,应采取排水措施,使在无水状态下施工,入槽(坑)内的灰土,不得隔日夯打碾压,夯实后的灰土三日内不得受水浸泡。
(7)、灰土垫层的质量检验:
可采用环刀法(采取原状土试样)贯入法、静力触探、型动力触探、标准贯入试验等方法进行检验。一般采用环刀法:取样点应在每层厚度的2/3深度处,检验点数:
对大基坑每50-100m2应有一个检测点;
对基槽每10-20m长度内应有一个检测点;
对每个独立柱基内应有一个检测点;
质量要求:灰土垫层的压实系数λc≥0.95 γd=15.0kN/m3
垫层竣工验收若采用载荷试验检验其承载力时,每个单体工程不宜少于3点。
(7)基坑开挖及边坡稳定
采用大开挖方式进行灰土垫层施工,基坑开挖深度一般达3.5m,椐剪切试验结果,按朗肯理论,粘性土侧壁允许自立高度HC按下式验算:
HC=2c/γ[tna(45+φ/2)]
式中:HC—允许自立高度(米)
c---侧壁土体粘聚力, 取标准值22.2kpa
Ф--侧壁土体内摩擦角,取标准值19.50
γ--侧壁土体的天然重度,取平均值18.5kN/m3
经验算,侧壁土层允许自立高度为3.4m,根据当地经验,可以直立开挖,严禁在坡顶面进行堆载和浸水。
3、卵石垫层
卵石垫层的适应条件与灰土垫层基本相同,但不适宜于湿陷性黄土地基,其评价、计算方法与灰土垫层一样,只是填料不同而己,主要注意以下几点: