桩基软弱下卧层的承载力验算(精制实操)
独立柱基础地基软弱下卧层验算
双石小学校拟建教学楼地基软弱下卧层验算1、计算依据（1）根据雅安市建筑规划设计院提供的设计资料：柱心轴力最大的为2894kN，该柱下基础设计截面尺寸为3.7m×3.7m，基底埋深在±0.000以下1.8m。
（2）建筑室外地坪以教学楼2号孔标高为基准(其假设标高为999.51)，即基础埋深起算点。
2、地基软弱下卧层验算如下：方案一：直接以粉质粘土层做地基持力层将基础直接做在粉质粘土层上，取粉质粘土层地基承载力特征值为100kPa 修正系数按粉质粘土取宽度修正系数为0.3，取深度修正系数为1.5；修正后粉质粘土层地基承载力ƒaz=146.77kN；按基础埋深 1.8m，基础截面尺寸 3.7m×3.7m计算基底处平均压力值P k=247.40kN>修正后粉质粘土层地基承载力ƒaz=146.77kN，不满足地基承载力要求；故调整基础截面尺寸为5.2m×5.2m，经计算基底处平均压力值P k=143.03kN<修正后粉质粘土层地基承载力ƒaz=146.77kN，（满足地基承载力要求）；调整基础宽度后，基础截面尺寸较大，相互间距较小，施工不方便，可直接做成筏板基础，但该方案造价较高。
方案二：换土垫层法基础埋深1.8m，采用级配较好的砂卵石换填基底以下1.5m深的土，以强风化砂岩作下卧层，换填宽度宜超出基础边缘不小于0.65m。
根据已有的工程经验取换填后地基土承载力为150kPa修正系数按人工填土取宽度修正系数为0，取深度修正系数为1.0；修正后砂卵石垫层地基土承载力ƒaz=176kN；按基础埋深 1.8m，基础截面尺寸为 3.7m×3.7m，计算基底处平均压力值P k=247.40kN> 修正后砂卵石垫层地基承载力ƒaz=176kN，(不满足地基承载力要求)；故调整基础截面尺寸为4.6m×4.6m，经计算基底处平均压力值P k=172.77kN<修正后砂卵石垫层地基承载力ƒaz=176kN，（满足地基承载力要求）；计算基础底面处土的自重压力值p c=36kN根据换填深度与矩形基础宽度的比值z/b=0.33，用内插法求得垫层的压力扩散角为23.2º，则计算出相应于荷载标准组合时，垫层底面处的附加压力值p z=83.55kN；垫层底面处土的自重压力值p cz=63kN取软弱下卧层承载力ƒak=100kN修正系数按粉质粘土类别取宽度修正系数为0.3，取深度修正系数为1.5；修正垫层下软弱下卧层地基土承载力特征值ƒaz=192.64kN>p z+p cz=146.55kN；(满足地基承载力要求)。
建筑工程软弱下卧层地基承载力设计与验算
根据已有的经验，当相邻基础距离较 近，按规范计算的软弱下卧层顶面处的附加 应力产生重叠时，我们可以这样来计算；将 相邻基础压力扩散后的净面积作为计算软 弱下卧层顶面处附加应力的面积 （见图 2）。 在式（1）的验算中：
式中：A1— — —基础 1 对应的扩散面积， A2— — —基础 2 对应的扩散面积， A12— — —两基础产生的应力重叠面积。 工程实践表明，采用上述方法验算相邻
也有设计人员考虑基础间的应力叠加影响，
图 2 相邻基础情况下的软弱下卧层分布
采用下式： （6）
验算下卧层承载力，这两种计算结果相 差较大。
由基础传至软弱下卧层顶面的附加应 力的分布规律，当基底压力小于地基承载力 时，地基土基本上处于弹性变形阶段，而根 据双层弹性地基的理论解答，基础传到软弱 下卧层顶面的附加应力不像规范假定的那 样，仅在扩散角 θ 的压力扩散面积上均匀 分布，在 θ 角扩散区外为零，而是不均匀分 布在一个相当大的范围内，应力在基础中心 点下轴线处最大，距离中轴线越远越小，硬 壳层能将上部的荷载传递到较大的范围，从 而降低软弱下卧层顶面的附加应力值。据此 分析，前一种算法不考虑相邻基础的相互影 响，导致基础设计不合理，可能发生工程质 量事故；后一种算法考虑应力叠加的影响， 而不考虑硬壳层较强的分布荷载能力，过高 的估计了应力叠加的影响，使得设计的基础 尺寸过大，很在经济。
6-5 软弱下卧层验算算例
例题2-9 软弱下卧层承载力验算地基基础同上题条件，验算软弱下卧层的承载力。
【解】 （1）软弱下卧层的地基承载力特征值计算：因为下卧层系淤泥质土，查表2-7可得b η=0，d η=1.0。
下卧层顶面埋深 8.55.33.2'=+=+=z d d m ，下卧层顶面以上土的平均重度为()30kN/m 19.128.57.705.38.05.15.310198.0195.116==++⨯-+⨯+⨯=γ 下卧层地基承载力特征值()()kPa 6.1425.08.519.120.1785.00d ak az =-⨯⨯+=-⋅+=d f f γη下卧层顶面处应力计算：自重应力 7.705.3)1019(8.0195.116cz =⨯-+⨯+⨯=p kPa2-9附加应力z p 按应力扩散角方法计算，21s s E E =3，因为5.017.135.3>==b z ，查表2-9得θ=23°。
基底处附加压力： 0k c 146(16 1.5190.8)106.8p p σ=-=-⨯+⨯= kPa()()()()kPa 03.2947.697.55.338.10623tg 5.325.323tg 5.3235.338.106tg 2tg 20=⨯⨯⨯=︒⨯⨯+︒⨯⨯+⨯⨯=⋅+⋅+⋅⋅=θθz l z b l b p p z 作用在软弱下卧层顶面处的总应力为：kPa 6.142kPa 73.997.7003.29az cz =<=+=+f p p z （满足）软弱下卧层地基承载力满足要求。
本算例中容易出现的错误：（1） 下卧层顶面以上土的平均重度0γ计算错误，如采用基底以上土的平均重度计算；（2） 未计算p 0，采用p k 计算附加应力z p ；（3） 采用基底最大压力p kmax 计算附加应力z p ；（4） 下卧层顶面处自重应力cz p 与基底处自重应力c σ的计算混为一起；（5） z 采用了地表面到软弱下卧层顶面的距离（应是基础底面到软弱下卧层顶面的距离）。
软弱下卧层地基承载力验算
软弱下卧层地基承载力验算第一篇：软弱下卧层地基承载力验算一、设计资料1.工程信息工程名称： **工程基础编号： J-1 2.基础类型矩形基础3.基础参数基础尺寸：b×l=2000×2000mm2 基础埋深：d =1.20m 荷载： Fk = 700.00kN地下水位埋深： 1.90m4.计算参数设计时执行的规范：《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）以下简称“基础规范”基础宽度承载力修正系数： 1.0 5.地质参数地质资料参数表序号土层名称重度kN/m3 模量Es 厚度(m)深度(m)承载力(kPa)1 填土18.007.500.700.70100.0 2 粉质粘土18.007.50 1.802.503 淤泥质土17.52.54.507.00二、计算步骤1.计算基础底面的附加压力基础自重和其上的土重为：Gk=rgAd=20×2.00×2.00×1.20=96.00 kN 基础底面平均压力为：pk=（Fk+Gk）/A =（700.00+96.00）/（2.00×2.00）= 199.00 kPa 基础底面自重压力为：pc=gm1d= 18.00×1.20= 21.60 kPa上式中 gm1为基底标高以上天然土层的加权平均重度，其中地下水位下的重度取浮重度gm1=(18.00×0.70+18.00×0.50)/(0.70+0.50)=21.60/1.20=18.00kN/m3基础底面的附加压力为：p0= pk-pc= 199.00-21.60= 177.40 kPa 2.计算软弱下卧层顶面处的附加压力附加压力按扩散角计算Es1/Es2 = 7.50/2.50 = 3.00z/b = 1.30/2.00 = 0.65Es1为上层土压缩模量，Es2为下层土压缩模量；z为基础底面至软弱下卧层顶面的距离；b为矩形基础底边的宽度；查“基础规范”表5.2.7，得q=23°；由“基础规范”式5.2.7-3，得pz = lb(pk-pc)/((b+2ztanq)(l+2ztanq))= 2.00×2.00×(199.00-21.60)/((2.00+2×1.30×tan 23°)×(2.00+2×1.30×tan 23°))= 709.60/（3.10363×3.10363）= 73.67 kPa 3.计算软弱下卧层顶面处的自重压力pcz= gmd= 15.60×2.50= 39.00 kPa上式中gm为软弱下卧层顶面标高以上天然土层的加权平均重度，其中地下水位下的重度取浮重度gm=（18.00×0.70+18.00×1.20+8.00×0.60）/（0.70+1.20+0.60）= 39.00/2.50 = 15.60 kN/m3 4.根据“基础规范”5.2.4条计算软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值fa = fak+ndrm(d0.5)= 115.20 kPa d为软弱下卧层顶面距地面的距离。
14-4 群桩软弱下卧层承载力验算
G
B0
B0
zl
zl
G
验算原则：扩散到软卧层顶面的附加应力与软卧层顶面土自重 应力之和要小于软卧层的设计承载力，即
z iz fa fa－为经深度修正的软弱下卧层承载力特征值
Fk
z按下列公式计算：
z
FkLeabharlann Gk3 2
A0
B0
qsik li
A0 2t tan B0 2t tan
（四）群桩软弱下卧层承载力验算
桩端平面以下荷载影响范围内存在软弱下卧层(其承载力小 于持力层1/3)时，需验算下卧层承载力：
（1）桩距较小（≤6d），桩与桩间土的性状类似于实体墩基
础，而可能会引起整体冲剪破坏；
（2）如果桩距较大(>6d或单桩基础)且硬持力层厚度较小，
基桩可能会产生基桩冲剪破坏。
F
F
A0、B0——桩群外缘矩形面积的
z
l
长、短边长。
B0 Gk
Gk——承台及台上土体重量。
t
z
地基软弱下卧层验算修
地基软弱下卧层验算1、由PKPM计算出上部荷载作用在基础顶部的标准值荷载：F gk = 1800.00 kN F qk = 80.00 kN不变荷载分项系数r g = 1.20 活荷载分项系数r q = 1.40F = r g·F gk＋r q·F qk = 2272.00 kN2、根据地勘资料可知各土层主要物理力学指标建议值如下表：地基软弱下卧层计算简图4、地基软弱下卧层验算(1)修正后的地基承载力特征值假设：21644mblA=⨯=⨯=kPa194.68)5.05.1(m/186.1)34(m/6.193.0160)3()3(33=-⨯⨯+-⨯⨯+=-+-+=mkNmkNkPadbfakfakmdbγηγη(2)验算基础底宽度22316m 80.13m5.1m /2068.1942272m A kN kPa kN h fa Fk A =≤=⨯-=-≥γ 故：假设基础底面积21644m b l A =⨯=⨯=满足要求。
(3)基底处附加压力kPamm kN m mm m m kN kN A Gk Fk Pc Pk P 1455.1/18m445.144/202272330=⨯-⨯⨯⨯⨯+=+=-= (4)下卧层顶面处附加压力设计值由5.042z 359.14.40.721==<==≥b MPa MPa Es Es A ，；故由《规范》知︒=23θ kPa46.71)23tan 224)(23tan 224(14544)tan 2)(tan 2(0=︒⨯⨯+︒⨯⨯+⨯⨯=++=m m m m kPam m z l z b lbp Pz θθ(5)下卧层顶面处自重应力标准值kPa m m kN m kN m m kN Pcz 6.462)/8.9/6.19(5.1/18333=⨯-+⨯= (6)下卧层顶面以上土的加权平均重度3333/31.1325.12)/8.9/6.19(5.1/18m kN mm m m kN m kN m m kN m =+⨯-+⨯=γ(7)下卧层顶面处修正后的地基承载力特征值kPa 149.93)5.05.3(m /31.130.1110)3(3=-⨯⨯+=-++=m kN kPa d fak fak m d γη (8)验算下卧层强度kPa fa Pz 93.149118.06kPa 46.6kPa kPa 46.71=<=+=符合要求。
软弱下卧层验算
软弱下卧层验算项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、工程信息1.工程名称: RR-12.勘察报告: 《岩土工程勘察报告》二、设计依据《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002)三、计算信息1.基础类型：矩形基础2.几何参数:基础宽度 b=2.700 m基础长度 l=2.700 m3.计算参数:基础埋置深度dh=1.800 m地基压力扩散角θ: 自动计算上层土压缩模量 Es1=10.000 Mpa下层土压缩模量 Es2=2.000 Mpa4.荷载信息:竖向力标准组合值 Fk=622.000 kN基础及其上覆土的平均容重γ=20.000 kN/m3地基承载力特征值 fak=110.000 kPa5.地面以下土层参数:四、软弱下卧层验算1.软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值 fazfaz=fak+ηd*γm*(dh+z-0.5)=110.000+0.9*18.500*(1.800+0.1-0.5)=133.31 kPa2.计算基础底面处的平均压力值pkpk=Fk/(b*l)+γ*dh=622.000/(2.700*2.700)+20.000*1.800=121.322 kPa3.计算基础底面处土的自重压力值pc=γ*d=32.400 kPa4.计算地基压力扩散角上层土压缩模量 Es1=10.000 Mpa下层土压缩模量 Es2=2.000 MpaEs1/Es2=10.000/2.000=5.000z/b=0.600/2.700=0.222查基础规范表5.2.7,地基压力扩散角θ=0°5.计算相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处附加压力值 pz矩形基础：pz=l*b*(pk-pc)/[(b+2*z*tanθ)*(l+2*z*tanθ)]=2.700*2.700*(121.322-32.400)/[(2.700+2*0.600*0.000)*(2.700+2*0.600*0.000)]=88.922 kPa6.计算软弱下卧层顶面处土的自重压力值 pcz：pcz =∑γi*ti=44.400 kPa7.当地基受力层范围内有软弱下卧层时，应按下式验算：pz+pcz=88.922+44.400=133.322>faz=133.31 kPa 【5.2.7-1】软弱下卧层承载力不满足要求。
软弱下卧层验算
安溪鸿业中心A、B楼复合地基下卧层承载力分析一、A楼(28层) 层下卧土层承载力分析:1、按土层饱和重度验算下卧层承载力取最不利钻孔ZK4验算:基底压力特征值取600 kPa,底板尺寸取26.0m×28.3m,验算下卧层承载力,计算如下:底板以上土体平均容重:r=(1.8×18+4.2×19.5)/6.0=19.0 kPa底板附加应力: Po=600-6.0×19.0=486.0 kPa复合地基底面附加应力:Po,=Po=486.0 kPa残积土顶面附加应力:Po,,=26.0×28.3×486/(26.0+2×3.8tg17°)/(28.3+2×3.8tg17°)=412.3 kPaPcz=2×25+5+6.0×19×0.2+5.5×19.5+4.8×21 =286.0 kPaPo,,+Pcz=412.3+286.0=698.3 kPa残积土顶面以上土体平均容重:r d=(1.8×18+9.7×19.5+4.8×21)/16.3=19.7 kPa 修正后残积土承载力特征值为:faz=250+1.6×19.7×(16.3-0.5)=748.0 kPa>698.3 kPa (满足)2、按土体有效重度验算下卧层承载力底板附加应力：Po＝486-5×10＝436.0 kPa残积土顶面附加应力：Po,,＝412.3×436/486＝369.9kPa 残积土顶面自重应力：Pcz=(2×25+6.0×19.0×0.2+5)+5.5×9.5+4.8×11=182.9 kPaPo,,+Pcz=369.9+182.85=552.8 kPa残积土顶面以上土体平均浮容重:r d=(1.8×8+9.7×9.5+4.8×11)/16.3=9.7 kPa 修正后残积土承载力特征值为:faz=250+1.6×9.7×(16.3-0.5)=495.2 kPa<552.8 kPa (不满足) 采用加宽底板宽度解决。
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桩基软弱下卧层的承载力验算
计算书
项目名称 软件测试 工程编号 1-1
计 算_____________校 对_____________审 核_____________
一、设计资料
1.1基础参数：
基础长度A ：10.00m
基础宽度B ：8.00m
1.2荷载效应组合：
荷载效应标准组合下，作用于承台顶面的竖向力F k ：24000.00kN
桩基承台自重及承台上的土重标准值G k ：8000.00kN
1.3桩参数： X 向间距：1.20m,Y 向间距：1.20m 桩行数：8,桩列数：6 桩长l ：10.00m,桩径d ：300mm 1.4土层参数:
天然地面标高：40.00m 水位标高：38.00m 桩顶标高：36.00m X
Y
10000
8000
1200
120012001200
120012001200
1200
1200120012001200
软弱下卧层
54.00
4
4.00
3
8.002
3.60
11.20
天然地面标高
土层参数表格
序号 土层编号 岩性 厚度(m) 层底标高(m) 重度(kN/m3) 压缩模量Es(MPa) 承载力(kPa) 侧摩阻力(kPa) 1 1 填土 1.20 38.80 18.00 3.00 20.00 30.00 2 2 粉质粘土、粘质粉土 3.60 35.20 19.00 12.00 80.00 45.00 3 3 粘土、粘质粉土 8.00 27.20 19.00 5.00 120.00 50.00 4 4 粉砂、细砂 4.00 23.20 19.00 20.00 140.00 65.00 5
5
淤泥质土、粘土
4.00
19.20
19.00
3.00
50.00
75.00
注:表中承载力指天然地基承载力标准值(kPa)、桩侧阻力指桩侧阻力标准值(kPa)
二、下卧土层承载力验算
当桩端平面以下受力层范围内存在软弱下卧层时，应按下式验算软弱下卧层的承载力：
σz +γm h +γi (l +t )≤f a
σz =
(F k +G k )－γm hA －2(A 0+B 0)∑q si l i
(A 0+2t ·tan θ)(B 0+2t ·tan θ)
荷载效应标准组合下，作用于承台顶面的竖向力F k =24000.00kN 桩基承台自重及承台上的土重标准值G k =8000.00 kN
承台底面以上各层土重度（地下水位以下取浮重度）按土层厚度计算的加权平均值 γm = ∑γi h i ∑h i
=
18.00×1.20+19.00×0.80+9.00×2.00
1.20+0.80+
2.00
=13.70 kN/m 3 承台埋深h = 4.00m
基础长度桩群外缘矩形面积的长边长A 0 = 1.20×7+0.30 = 8.70m 基础长度桩群外缘矩形面积的短边长B 0 = 1.20×5+0.30 = 6.30m ∑q si l i = 45.00⨯0.80+50.00⨯8.00+65.00⨯1.20=514.00 kN E s1=∑E s l i ∑l i = 20.00⨯2.802.80 =20.00 kPa
E s1E s2=20.003.00=6.67 ， z b = 2.808.00
= 0.35 E s1为上层土压缩模量(按土层厚度计算的加权平均值), E s2为下层土压缩模量; 查"北京地区建筑地基基础勘察设计规范"表9.2.8，得θ = 18.67°; 坚硬持力层厚度t = 2.80m; σz =
(F k +G k )－γm hA －2(A 0+B 0)∑q si l i
(A 0+2t ·tan θ)(B 0+2t ·tan θ)
=
(24000.00+8000.00)－13.70×4.00×(10.00×8.00)－2×(8.70+6.30)×514.00
(8.70+2×2.80×tan18.67)(6.30+2×2.80×tan18.67)
= 32000.00－4384.00－17887.20
10.59×8.19
= 12196.00 86.77
= 140.56 kPa
承台底面至软弱下卧层顶面之间各土层重度（地下水以下取浮重度）按土层厚度计算的加权平均值
γi= ∑γi h i ∑h i
= 9.00×0.80+9.00×8.00+9.00×4.00
0.80+8.00+4.00
= 9.00 kN/m3
γm h+γi(l+t)= 13.70×4.00+9.00×(10.00+2.80) = 170.00 kPa
软弱下卧层顶面以上重度（地下水位以下取浮重度）按土层厚度计算的加权平均值
γ0= ∑γi h i ∑h i
= 18.00×1.20+19.00×0.80+9.00×2.80+9.00×8.00+9.00×4.00
1.20+0.80+
2.80+8.00+4.00
= 10.12 kN/m3
软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力标准值
f a = f ka + ηdγ0(d-1.50)
= 50.00 + 1.00⨯10.12⨯(16.80-1.50)
= 204.82 kPa
σz+γi(h+l+t) = 140.56 + 170.00 = 310.56 kPa > f a = 204.82 kPa 软弱下卧层地基承载力不满足要求。