摘要
建筑物和构筑物都是由上部结构和下部结构组成,地基是承托建筑物或构筑物基础的这一部分很小的场地.当地基的强度和稳定性不足以支承上部结构的自重和外荷载时,地基就会产生局部或整体剪切破坏;当地基变形过大时也会影响结构的使用;渗漏、液化都会使地基被破坏从而破坏结构。所以当天然地基软弱不能满足地基承载力和变形的设计要求时，地基就需要进行加固处理。
针对不同的地基条件，环境，以及结构的性质，工期等采取不同的地基处理方法。地基的主要处理方法有：置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和冷热等处理方法。
本设计通过研究具体的某个工程，结合资料和自己大学期间所学内容，运用静压预制桩法研究地基的处理与加固。
关键词：地基处理,换填垫层法,强夯法,高压喷射注浆法,静压预制桩法
Abstract
Buildings and structures by superstructure and substructure composed of a building or structure foundation is supporting this part of the basis of a very small space. The local base of strength and stability of not supporting the dead weight of the upper structure and external loads.
Foundation will produce local or general shear failure; local base is too large deformation of the structure will also affect the use of; seepage, liquefaction will cause the ground to destroy the structure is destroyed. So when the weak natural foundation bearing capacity and deformation can not meet the design requirements, the foundation will need reinforcement.
The design of a project by studying the specific combination of information and the content of what they have learned during their university, the use of precast pile of static ground and strengthening treatment.
Keywords：foundation treatment，Replacement cushion method，Compaction, high pressure jet grouting, pressure precast pile
目录
第一章绪论 (1)
第二章各种地基加固技术简介 (2)
第三章地基情况 (8)
第四章地基桩基础设计 (10)
4.1 选择桩型、桩端持力层、承台埋深 (10)
4.1.1 选择桩型 (10)
4.1.2 选择桩的几何尺寸以及承台埋深 (10)
4.2 确定单桩极限承载力标准值 (11)
4.3 确定桩数和地面承台尺寸 (14)
4.3.1 B柱桩数和承台的确定 (14)
4.3.2 C柱桩数和承台的确定 (15)
4.4 确定复合基桩竖向承载力设计值 (16)
4.4.1 四桩承台承载力计算（B承台） (17)
4.4.2 五桩承台承载力计算（C承台） (18)
4.5 桩顶作用验算 (20)
4.5.1 四桩承台验算（B承台） (20)
4.5.2 五桩承台验算（C承台） (21)
4.6 桩基础沉降验算 (22)
4.6.1 B柱沉降验算 (23)
4.6.2 C柱沉降验算 (24)
4.7 桩身结构设计计算 (25)
4.8承台设计 (26)
4.8.1 四桩承台设计（B柱） (26)
4.8.2 五桩承台设计（C柱） (301)
第五章常遇问题及处理方法 (34)
5.1 桩身断裂 (34)
5.1.1 预防措施 (34)
5.2 桩顶碎裂 (34)
5.2.1 预防措施 (35)
5.3 沉桩达不到设计要求 (35)
5.3.1 治理方法 (35)
5.4 接桩处松脱开裂 (35)
5.4.1 预防措施 (35)
参考文献 (36)
全文总结...................................... 错误！未定义书签。致谢. (38)
XX大学本科毕业设计（论文）第一章绪论
第一章绪论
建筑物和构筑物都是由上部结构和下部结构组成,地基是承托建筑物或构筑物基础的这一部分很小的场地.当地基的强度和稳定性不足以支承上部结构的自重和外荷载时,地基就会产生局部或整体剪切破坏;当地基变形过大时也会影响结构的使用;渗漏、液化都会使地基被破坏从而破坏结构。所以当天然地基软弱不能满足地基承载力和变形的设计要求时，地基就需要进行加固处理。
针对不同的地基条件，环境，以及结构的性质，工期等采取不同的地基处理方法。地基的主要处理方法有：置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和冷热等处理方法。
本人通过对某实验楼的地基处理设计，主要是静压预制桩设计，以实际工程检验大学里所学的专业知识，从中总结经验，为以后的参加工作做好铺垫。
第二章各种地基加固技术简介
常用的地基处理方法有：换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。
表2.1常用地基处理方法的原理、作用及适用范围
分类处理方法原理及作用适用范围
换土垫层法机械碾压法
挖除浅层软弱土或不良士，
分层碾压或夯实土，按回填的
材料可分为砂垫层、碎石垫层、
粉煤灰垫层、干渣垫层、灰土
垫层、二灰垫层和索土垫层等。
它可提高持力层的承载力，减
少沉降量，消除或部分消除士
的湿陷性和胀缩性，防止土的
冻胀作用以及改善土的抗液化
性
常用于基坑面积宽大和开挖
土方量较大的回填土方工程，
一般适用于处理浅层软弱地
基、湿陷性黄土地基、膨胀土
地基、季节性冻土地基、素填
土和杂填土地基
重锤夯实法
一般适用于地下水位以上稍
湿的粘性士、砂土、湿陷性黄
土、杂填土以及分层填土地层。平板振动法
适用于处理无粘性土或粘粒
含量少和透水性好的杂填土地
基
强夯挤淤法采用边强夯、边填碎石、边适甩于厚度较小的淤泥和淤
挤淤的方法，在地基中形成碎石墩体，以提高地基承载力和减小沉降泥质土地基。应通过现场试验才能确定其适用性
深层密实法
强夯法
强夯法系利用强大的夯击
能，迫使深层土液化和动力固
结而密实
适用于碎石土、砂±、素填土、
杂填±、低饱和度的粉土与粘性
士、湿陷性黄土．对淤泥质土
经试验证明施工有效时方可使
用．
挤密法
（砂桩挤密法）
（振动水冲法）
（灰土、二灰或土桩挤密法）
（石灰桩挤密法）
挤密法系通过挤密或振动使
深层士密实，并在振动挤密过
程中，回填砂、砾石、灰土、
土或石过灰等形成砂桩、碎石
桩、灰土桩、二灰桩、土桩或
石灰桩，与桩间土一起组成复
合地基，从而提高地基承载力，
减少沉降量，消除或部分消除
土的湿陷性或液化性
砂桩挤密法和振动水冲法一
般适用于杂填土和松散砂土，
对软土地基经试验证明加固有
效时方可使用灰土桩、二灰桩、
土桩挤密法一般适用于地下水
位以上，深度为5m～1Om的
湿陷性黄土和人工填土
排
水固结法堆载预压法
真空预压法
降水预压法
电渗排水法
通过布置垂直摊水井，改善
地基的排水条件，及采取加压、
抽气、抽水和电渗等措施，以
加速地基土的圈结和强度增
长，提高地基土的稳定性，并
使沉降提前完成
适用于处理厚度较大的饱和
软土和冲填土地基，但需要有
预压的荷载和时间的条件。对
于厚的泥炭层则要慎重对待
加
加筋士、土锚、土钉
加筋土和士锚适用于人工填土的路堤和挡墙结构．土钉适用于土坡稳定
筋
法
土工聚合物
在人工填土的路堤或挡墙
内，铺设土工聚合物、铜带、
钢条、尼龙绳或玻璃纤维等作
为拉筋，或在软弱土层上设置
树根桩或碎石桩等，使这种人
工复合±体，可承受抗拉、抗压、
抗剪和抗弯作用，借以提高地
基承载力、增加地基稳定性和
减少沉降
适用于砂土、粘性土和软土
树根桩适用于各类土
碎石桩
碎石桩（包括砂桩）适用于粘性土。对于软土，经试验证明旄工有效时方可采用
分类处理方法原理及作用适用范围
热学法热加固法
热加固法是通过渗入压缩的
热空气和燃烧物，并依靠热传
导．而将细颗粒土加热到适当
温度（如温度在1000C以上），
则土的强度就会增加，压缩性
随之降低
适用于非饱和粘性土、粉土
和湿陷性黄土
冻结法
冻结法是采甩液体氮或二氧
化碳膨胀的方法．或采用普通
的机械制冷设备与一个封闭式
液压系统相连接，而使冷却液
在里面流动．从而使软而湿的
土进行冻结．以提高土的强度
适用于各类土．对于临时性
支承和地下水控制；特别在软
土地质条件，开挖深度大予
7m～8m，以及低于地下水位
的情况下．是一种普遍而有用
的施工措施
和降低土的压缩性
化学加固法
灌浆法
通过注入水泥浆液或化学浆
液的措施，使土粒胶结。用以
改善士的性质，提高地基承载
力，增加。稳定性，减少沉降．防
止渗漏
适用于处理岩基、砂土、粉
土、淤泥质粘士、粉质粘土、
粘土和一般填土层
高压喷射注浆法
将带有特殊喷嘴的注浆管通
过钻孔投人要处理的土层的预
定深度，然后将浆液（常用水
泥浆）以高压冲切土体．在喷
射浆液的同时，以一定速度旋
转、提升，即形成水泥士圆柱
体；若喷嘴提升不旋转，则形
成墙状蹋化体可用以提高地基
承载力．减少沉降．防止砂土
液化、管涌和基坑隆起，建成
防渗帷幕
适用于处理淤泥、淤泥质土、
粘性粘土、粉土、黄土、砂土、
人工填土和碎石土等地基．当
土中含有较多的大粒径块石。
坚硬粘性土、大量植物根茎或
有过多的有机质he,应根据现
场试验结果确定其适用程度
水泥主搅拌法
分湿法（亦称深层拌法）和
干法（亦称粉体喷射搅拌法）
两种．湿法是利用深层搅拌
机．将水泥浆与地基土在原位
拌和；于法是利用喷粉机，将
水泥粉（或石灰粉）与地基±
在原位拌和．搅拌后形成柱状
水泥土体，可提高地基承载力，
减少沉降量．防止渗漏，增加
适用于处理淤泥、淤泥质土、
粉土和含水匮骚高且地基承载
力标准值不大于120kPa的粘
性土等地基。当用于处理泥嶷
土或地下水其有侵蚀性时，宜
通过试验确定其适用程度
稳定性
注：二灰为石灰和粉煤灰的拌台料。
表2.2各种地基处理方法的主要适用范围和加固效果
按
处
理深浅分类序
序
号
处理方法
适用情况加固效果最
大
有
效
处
理
深
度
（m）
淤
泥
质
土
人
工
填
土
粘性土
降
低
压
缩
性
提
高
抗
剪
性
形
成
不
透
水
性
改
善
动
力
特
性
饱
和
非
饱
和
无
粘
性
土
湿
陷
性
黄
土
浅层加固1 换土垫层法* * * * * * * * 3
2 机械最压法* * * * * * 3
3 平板振动法* * * * * * 1.5
4 重锤夯实法* * * * * * 1.5
5 土工聚合物法* * * *
深层加固
6 强夯法* * * * * * * 30
7 砂桩挤密法慎重* * * * * * * 20
8 振动水冲法慎重* * * * * * * l8 9
灰土（士、二灰）桩挤
密法
* * * * * * 20
10 石灰桩挤密法* * * * * 20
11 砂井（袋装砂井、塑料* * * * 15
排水带）堆载预压法
12 真空预压法* * * * 15
13 降水预压法* * * * 30
14 电渗排水法* * * * 20
15 水泥灌浆法* * * * * * * * * 20
16 硅化法* * * * * * * * 20
17 电动硅化法* * * * *
18 高压喷射注浆法* * * * * * * * 20
19 深层搅拌法* * * * * * 18
20 粉体喷射搅拌法* * * * * * 13
21 热加固法* * * * 15
22 冻结法* * * * * * * *
第三章地基情况
3.1 工程概况
本工程位于某市某区某实验楼。
本工程地上共11层，局部12层。结构主要屋面标高为33.000m，室内外高差为1.000m，其中±0.000所对应的绝对高程由现场定。
本工程采用钢筋混凝土剪力墙结构，主楼基础为钢筋混凝土筏板基础，地基采用静压预制桩复合地基进行处理，处理后复合地基承载力特征值为：Fak≥220KPa。
3.2 工程地质概况
3.2.1 地形地貌
本工程场地地貌但愿为黄河冲积一级阶地，风成沙丘地貌。
3.2.2 建筑物场地资料
图3-1 建筑物平面位置示意图
地下水抗浮设计水位为91.38m（绝对高程）。场地环境类型属Ⅱ类，经调查，场地周围无水污染源，根据地下水水试样腐蚀性试验结果表明，场地地下水对混凝土无腐蚀性，对混凝土中的钢筋具有中等腐蚀性。
表3.1 土层物理力学性质参数
土层编号 ① ② ③ ④ ⑤ 土层名称 杂填土
灰褐色粉
质粘土
灰褐色粉
质粘土
黄褐色粉
土夹粉质
粘土
灰-绿色粉
质粘土
层底埋深
（m ） 1.8
10.1
22.1
27.4
＞27.4
层厚
（m ）
1.8
8.3
12.0
5.3
3(kN/m )
γ
17.5 18.4 17.8 19.1 19.7 e
0.90 1.06 0.88 0.72 (%)
ω 33 34 30 26 L I
0.95 1.10 0.70 0.46 (kPa)
c
16.7
14.2
18.4
36.5
()
?
?
21.1
18.6
23.3
26.8
(MPa)
s
E
5.4 3.8 11.5 8.6
(kPa)
k f
125 95 140 210
MPa s
P （）
0.72 0.86 3.44 2.82
第四章地基桩基础设计
4.1 桩型的选择、桩端持力层及承台埋深
4.1.1 选择桩型
因为框架跨度大而且不均匀，柱底荷载大，不宜采用浅基础。
根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，选择桩基础。因钻孔灌注桩泥水排泄不便，为减少对周围环境污染，采用静压预制桩，这样可以较好的保证桩身质量，并在较短的施工工期完成沉桩任务。同时，当地的施工技术力量、施工设备以及材料供应也为采用静压桩提供可能性。
4.1.2 选择桩的几何尺寸以及承台埋深
依据地基土的分布，第③层是灰色淤泥质的粉质粘土，且比较后，而第④层是粉土夹粉质粘土，所以第④层是比较适合的桩端持力层。桩端全断面进入持力层1.0m（>2d），工程桩入土深度为m
+
+
=。
+
8.1=
1
h1.
3.8
23
12
由于第①层厚1.8m，地下水位为离地表2.1m,为了使地下水对承台没有影响，所以选择承台底进入第②层土0.3m，即承台埋深为2.1m，桩基得有效桩长即为23.1-2.1=21m。
桩截面尺寸选用,由于经验关系建议：楼层<10时,桩边长取300～400,350mm ×350mm，桩分为两节，上段长11m，下段长11m（不包括桩尖长度在内），实际桩长比有效桩长长1m，这是考虑持力层可能有一定的起伏以及桩需要嵌入承台一定长度而留有的余地。
桩基以及土层分布示意如图4.1。
图4.1 桩基及土层分布示意图
4.2 确定单桩极限承载力标准值
本地基属于二级建筑桩基，采用经验参数法和静力触探法估算单桩极限承载力标准值。
根据单桥探头静力触探资料Ps按图4-2确定桩侧极限阻力标准。
505
+
40
c
801007000
g
15a h d
1000200030004000500060000.0
p
s
p s (kPa)
f
e
.
02p s
251251000.
016p s +20.450.02p s q s k (k P a )
140120
60
20
b
600
图4-2 s sk p q -曲线 图4-3
由于除去杂土外,第②,③,④,⑤层土都是粘土,则采取图4-2中的折线oabc 来确定桩侧极限阻力的标准值：
即：kPa P s 1000<时，s sk P q 05.0= k P a P s 1000>时，25025.0+=s sk P q 0
桩端的竖向极限承载力标准值的计算公式
p sk i ski pk sk uk A P l q u Q Q Q α+=+=∑
其中：)(2
1
21sk sk sk P P P β+=
u ――桩身截面周长，m 。 i l ――桩穿过第i 层土的厚度。
p A ――桩身横截面积，扩底桩为桩底水平投影面积，2
m ，α――桩端阻力修正系数，查表4-1。
由于桩尖入土深度H=23.1m(15 表4.1 桩端阻力修正系数α值 桩入土深度（m ） H<15 15 0.75 0.75-0.9 0.9 1sk P 为桩端全断面以上8倍桩径范围内的比贯入阻力平均值，计算时，由于桩尖进入持力层深度较浅，仅1m,并考虑持力层的可能起伏，所以这里不计持力层土的sk P ，2sk P 为桩端全断面以下4倍桩径范围以内的比贯入阻力平均值，故KPa P sk 8601=，KPa P sk 34402=，β为折减系数，因为5/21 根据静力触探法求sk q ，根据图4-2和表3.1的数据（各层土的Ps 值）,有如下： 第二层：kPa q m h sk 15,6=≤； k P a Ps q m h sk 3672005.005.0,1.106=?==≤≤； 第三层：kPa ps q m h sk 4386005.005.0,1.221.10=?==≤≤； 第四层： k P a p q m h s sk 111253440025.025025.0,6.273.22=+?=+=<≤； 依据静力触探比贯入阻力值和按照土层及其物理指标查表法估算的极限桩侧，桩端阻力标准值列于下表： 表4.2 极限桩侧、桩端阻力标准值 层 序 静力触探法 经验参数法 )(kPa q sk )(kPa q sk α )(kPa q sk )(kPa q pk ○2 粉质粘土 15(h ≤6) 36 35 ○ 3 淤泥质粉质黏土 43 29 ○ 4 粉质黏土 111 1784.5 55 2200 按静力触探法确定单桩竖向极限承载力标准值： 2 40.35156-2.136 4.1431211110.351784.5 1166.34+218.6 1385kN uk sk pk ski i sk p Q Q Q u q l P A α=+=+???????∑＝〔（）＋＋＋〕＋＝＝ 估算的单桩竖向承载力设计值（60.1==p s γγ）： kN Q p pk s 6.8656 .11385 Q R sk 1== + = γγ 按经验参数法确定单桩竖向承载力极限承载力标准值： 2 40.35358+29125510.352200 956.2269.5 1226kN uk sk pk Q Q Q =+???????＝（＋）＋＝＋＝ 估算的单桩竖向承载力设计值（65.1==p s γγ）： kN Q p pk s 74365 .11226 Q R sk 2== + = γγ 由于R 1>R 2,所以最终按经验参数法计算单桩承载力设计值，即采用 kN R R 7432==，初步确定桩数。 4.3 确定桩数和地面承台尺寸 下面以①—B,①—C 的荷载计算。 4.3.1 B 柱桩数和承台的确定 最大轴力组合的荷载：F 2294kN,M=78kN m Q 47kN ?＝，＝ 初步估算桩数,由于柱子是偏心受压，故考虑一定的系数，规范中建议取 1.1~1.2，现在取1.1的系数，即： ()根4.31.1743 22941.1n 2=?=?≥R F 取n ＝4根，桩距 1.05m 3d ＝≥a S , 桩位平面布置如图4-4，承台底面尺寸为1.9m 1.9m ?。 4.3.2 C 柱桩数和承台的确定 最大轴力组合的荷载F 3254kN,M=41kN m Q 56kN ?＝，＝。 初步估算桩数（根）＝4.61.1743 3254 1.1n ?=?≥ R F 取n ＝5根， 1.05m 3d ＝≥a S ，取m S a 6.1=，则承台底尺寸为2.3m 2.3m ?。 桩位平面布置如图4-5(四个角上的桩与中间桩的 mm mm d 105011302800>==） 图4-4四桩桩基础 图4-5 五桩桩基础 4.4 确定复合基桩竖向承载力设计值 该桩基属于非端承桩，并n>3,承台底面下并非欠固结土，新填土等，故承台底面不会于土脱离，所以宜考虑桩群、土、承台的相互作用效应，按复合基桩计算竖向承载力设计值。 目前，考虑桩基的群桩效应的有两种方法。《地基规范》采用等代实体法，《桩基规范》采用群桩效应系数法。下面用群桩效应系数法计算B,C复合基桩的竖向承载力设计值。
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