搅拌桩软基处理计算书

t

5 设计计算

5.1 单桩承载力的计算

5.1.1 确定桩长

根据已知地质条件资料，⑤层粉质粘土呈上软下硬趋势，系④层粉质粘土与⑥层粉质粘土之间过渡层，厚薄不均。可作为拟建建筑物的水泥土搅拌桩的持力层，故选用有效桩长为7.5米，施工时超搅500mm，选择桩直径为500mm。地下稳定水位埋深0.88m。

5.1.2 确定单桩竖向承载力标准值RK

dRKqsUplApqpd

13.251.577.50.50.196170

172.68kNUp— 桩周长度，直径为500mm的桩的周长为1.57m；

式中 qs— 桩周土的平均摩擦力，取加权平均值13.25kPa；

l— 搅拌桩的有效长度，取7.5m；

qp— 桩端天然地基土的承载力标准值，已知资料为170kPa；

— 桩端天然地基土的承载力折减系数，可取0.4～0.6，此

取0.5；

Ap— 桩的截面积，直径500mm的桩的截面积为0.196㎡。

5.1.3 确定水泥土的无侧限抗压强度fcu,k

fcu,k

dRKAp172.68 0.350.1962517.183kPa- 1 -

t式中

fcu,k— 与水泥土搅拌桩身加固土配比相同的室内加固土

块（边长为70.7mm的立方体，也可采用边长为50mm可立方体）的无侧限抗压强度平均值；

试

— 强度折减系数，可取0.35～0.50，此处取0.35。

根据室内配合比试验资料及计算结果，可确定水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量按被加固湿土质量的15%左右，水灰比为0.5左右。

5.2 搅拌桩复合地基承载力的计算

深层搅拌水泥土桩的承载力性状与刚性桩相似，设计时可仅在上部结构基础范围内布桩。但是，由于搅拌桩桩身强度较刚性桩为低，在垂直荷载作用下有一定的压缩变形，在桩身压缩变形的同时，其周围的软土也能分担一部分荷载。因此，在桩的间距较大时，水泥土搅拌桩可与周围的软土组成柔性桩复合地基。 5.2.1 计算置换率m

d上部结构对地基要求达到的承载力fsp,k为170kPa，单桩设计的承载

力RK为172.68kN,按下式求所需置换率：

mfsp,kfs,kdRKfs,kAp

1700.3114.54 172.680.3114.540.1960.16式中 fsp,k— 复合地基承载力标准值，取170kPa；

m— 面积置换率；

fs,k— 桩间天然地基土承载力标准值，取加权平均值

- 2 -

t114.54kPa；

— 桩间土承载力折减系数，当桩端土为软土时，可取0.5～

1.0；当桩端土为硬土时，可取0.1～0.4；当不考虑桩间软土的作用时，可取零，此处取0.3。

5.2.2 确定总桩数n

nmAAp0.161814.976 

0.1961482式中 A— 基础底面积，由基础平面图的资料可得：

126.0414.41814.976m2。

实际取桩的总数为1523。 5.3 桩位平面布置

选择柱状加固，条基宽度分别为：

B10.9m,B21.0m,B31.2m,B41.4m,B51.5m,B61.7m, B71.8m,B81.9m,B92.0m

n1B1 S1m0.160.90.7344 m Ap0.19611.34m n1 n2B2 S2m0.161.00.1863 m Ap0.19611.23m n2- 3 -

t

n3B3m0.161.20.9796 m Ap0.196 S311.02m n3 n4B4 S4m0.161.41.1429 m Ap0.19610.87m n4 n5B5 S5m0.161.51.2245 m Ap0.19610.82m n5 n6B6 S6m0.161.71.3878 m Ap0.19610.72m n6 n7B7 S7m0.161.81.4694 m Ap0.19610.68m n7m0.16 n8B81.91.551 m

Ap0.196 S810.64m n8 n9B9m0.162.01.6327 m Ap0.196- 4 -

t

S910.61m n9实际桩距具体见桩的平面布置图。

5.4 下卧层地基强度的验算

按群桩作用原理进行下卧层地基验算，即将搅拌桩和桩间土视为一个假想的实体基础，考虑假想实体基础侧面与土的摩擦力，验算假想基础底面（下卧层地基）的承载力。

5.4.1 计算假想实体基础地面积A1

A1126040166004(400440019504950395048001500135049503503300395045001200400058503950420036001200430050012005005850180042001200)6(175058501750350105034004450800345061001850340034005005100600)18149760004607800003004500001053746000mm21053.746m2

5.4.2 计算假想实体基础侧表面积As

As[4(1440016503174002750415004395064800233002420021950249504350240002585045004350243002)6(1350093002175044950235021050234006185025002

60025100610023450244502800)413500]7.5(71420067200054000)7.59991500000mm29991.5m2- 5 -

t5.4.3 计算假想实体基础自重

p(19.80.110.2719.20.89.20.999.31.179.11.359.529.40.8110.1)7.59.918kN/m3

GpA1l9.9181053.7467.5 78379.735kN5.4.4 计算假想实体基础底面压力f'

f'fsp,kAGqsAsfs,k(AA1)A11701814.97678379.73513.259991.5114.54(1814.9761053.764)

1053.746158.81kPa5.4.5 计算假想实体基础底面经修正后的地基土承载力f

ffsp,kmDp(D1.5)

1701.09.918(7.51.5) 229.508kPa mD— 深度修正系数，取1.0； D— 埋深，取7.5m。

比较可知：f'＜f，所以下卧层强度满足要求。

5.5 沉降计算

当搅拌桩复合地基承受上部基础传递来的垂荷载后，所产生的垂直沉降s包括桩土复合层本身的压缩变形s1和桩土复合地面以下土的沉降量s2，即ss1s2。

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t5.5.1 桩土复合层的压缩变形s1

⑴计算桩群顶面的平均压力P Pfsp,kAfs,k(AA1)A1

1701814.976114.54(1814.9761053.746) 1053.746210.065kPa⑵计算桩群体的变形模量E0

E0mEp(1m)Es

0.61302061.96(10.16)5560 53000.314kPa Ep— 水泥土搅拌桩的变形模量，

EpE50120fcu,k1202517.183302061.96kPaEs— 桩间土的变形模量，取加权平均值5560kPa。

⑶计算桩群底面土的附加压力

P0f'pl

158.819.9187.5 84.43kPa⑷计算桩土复合层的压缩变形s1

(PP0)ls12E0

(210.06584.43)7.5

53000.3140.0208m5.5.2 桩土复合体地面以下未加固土体的压缩变形s2

- 7 -

t桩的有效长度为7.5m，施工时要超搅500mm，故桩深为8m，基础

宽度选取条基中的主要部分，取1.8m，上部结构的荷载为F=400kN/m。

⑴按比例绘制地基土层分布剖面图，如图5—1： ⑵计算地基土的自重应力c，详见图5—1。

⑶计算基础底面接触压力P

P

FGA4001.8189.918 1.81301.566kPa土的自重应力σz8.001.80.7184.28591.456109.249130.257134.398图5--1地基应力分布图78.46931.02226.844222.222198.542基础的附加应力σz0.412.08

⑷计算基础底面附加应力0

0PD

301.5669.9188 222.222kPa- 8 -

⑸计算地基中的附加应力z

基础底面为矩形，用角点法计算，分成相等的四小块，计算边长

l1.8m,b1.0m。附加应力z4c0kPa。其中应力系数c查表，

列表计算如表5—1：

附加应力计算 表5—1

深度z （m） l/b 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8

z/b 0 0.71 2.51 4.59 5.0

c

0.2500 0.2237 0.0883 0.0349 0.0302

z4c0（kPa）

0 0.71 2.51 4.59 5.0

222.222 198.842 78.489 31.022 26.844

⑹计算桩土复合体地面以下未加固土体的压缩变形s2

s2ss'si1nP0(ziizi1i1)Esi

1.144[222.222222.222(0.710.8678)(2.510.45370.0080.012222.2220.710.8678)(4.590.27962.510.4537)0.01222.222(50.2604.590.2796)]0.00931.1440.03

0.034m式中 s— 沉降计算经验参数，查表取1.144； n— 地基沉降范围内所划分的土层数；

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t

P0— 基地附加应力；

Esi— 基础底面下，第i层土的压缩模量，按实际应力范围取

值；

zi，zi1— 基础底面至第i层土、第i-1层土地面的距离； i，i1— 基础底面计算点至第i层土、第i-1层土地面范围内平均附加应力系数，可查表。

5.5.3 水泥土搅拌桩复合地基变形s

ss1s2

0.02080.034

0.548m5.48cm故沉降验算符合要求。

具体施工时，要先作试桩，达到设计要求后方可进行工程桩施工。 基础100mm厚混凝土垫层下为250mm厚3：7级配砂石褥垫层，碎石最大粒径不大于20mm，砂为中粗砂，砂石垫层应夯实，夯填度不得大于0.90，每边伸出混凝土垫层200mm。

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