软基处理设计计算书正本

中航通用飞机有限责任公司珠海航空产业基地软基处理工程

设计计算书

深圳市勘察测绘院有限公司

2010年8月16日

一计算依据

1、中航通用飞机有限责任公司中航花园软土地基处理技术要求，中国航空规划建设发展有限公司第一设计研究院，二0一0年八月五日；

2、《珠海市金湾区珠海航空产业基地Ⅲ区单身公寓、幼儿园、生活服务中心场地岩土工程详细勘察报告》、《珠海市金湾区中航通飞生活配套区场地岩土工程初步勘察报告》、《珠海市金湾区中航通用飞机有限责任公司珠海航空产业基地Ⅲ区第一期建设项目场地岩土工程详细勘察报告》，广东省珠海工程勘察院，2010.05；

3、《中航通用飞机有限责任公司珠海航空产业基地Ⅲ区“第二期”建设项目岩土工程勘察报告》和《中航通用飞机有限责任公司珠海航空产业基地Ⅲ区“第三期”建设项目岩土工程勘察报告》中航勘察设计研究院有限公司，2010年7月26日

4、《中航通用飞机有限责任公司珠海航空产业基地软基处理工程设计标》，2010年8月16日

5、《建筑地基处理技术规范》，JGJ79-2002；

6、广东省标准《建筑地基处理技术规范》，DBJ15-38-2005；

7、《真空预压加固软土地基技术规程》JTS147-2-2009；

8、我司多个类似工程经验及其它类似工程经验。

二计算说明

2.1 地基处理方案说明

经过各可行的方案比较，考虑到工期、施工难度、造价等影响，结合本工程的基本特点，淤泥比较厚，本场地拟采用真空联合堆载预压处理。堆载料主要作为预留沉降量和交工面以上填土，以满足场平及软基加固的要求。排水板采用SPB-C 型新料整体排水板，板宽为100mm，板厚为4.5mm，纵向通水量按40cm3/s 计算。排水板采用正方形布置，间距为1.0m。插板深度采用30m。

根据场地使用功能的不同进行堆载分区，地下室范围加固的目的主要是满足地下室开挖支护、地下室基础施工的需要及桩基负摩阻的降低，为Ⅰ区；四周场坪加固的目的主要满足道路、地下管线及地坪的使用要求，为Ⅱ区。处理后交工面控制标高：Ⅰ区为3.0m，Ⅱ区为4.0m；场地整平后平均标高为3.15m。

根据中国航空规划建设发展有限公司第一设计研究院提出的中航通用飞机有限责任公司中航花园软土地基处理技术要求，Ⅰ区域总沉降量的平均值为3m，Ⅱ区域总沉降量的平均值为 3.5m。因此，Ⅰ区及Ⅱ区堆土厚度分别 2.85m和4.85m。

预抽真空5～7天，当膜下真空度达到-80kPa后，开始堆土，堆土时间按一个月计算，满载后继续抽3个月。

2.2 计算分区说明

钻孔资料揭示淤泥层底变化较大，有必要对于场地深厚淤泥厚度（埋深）的不同进行分区，以计算不同淤泥厚度分区的工后沉降。分区如下表所示。

表2-1 淤泥厚度分区表

2.3 土层计算参数

沉降计算采用分层总和法计算，计算所需参数如表2-2所示。其中，素填土和粉细砂层，考虑到真空堆载联合预压后位于地下水位以下，因此，取浮容重作为荷载作用于下部软土层

表2-2 沉降计算参数取值

三 计算部分

3.1 固结度计算

3.1.1 固结度计算公式

由于本场地淤泥层较厚，一些区域塑料排水板未打穿软土层。因此塑料排水板加固区与下卧层之间的固结度有较大差别，计算公式也不同。假想堆载为等速加载条件下，当固结时间为t 时，对应总荷载的地基平均固结度可按下式计算：

()()**s s s v v v

s v

U t P U t P U P P +=

+ （3-1）

式中，s U 为堆载预压相应的固结度；s t 为堆载预压持续时间；s P 为堆载大小；v U 为真空预压相应的固结度；v t 为真空预压持续时间；v P 为膜下真空度。

加固区，与真空预压相应的固结度，按下式进行计算：

()1exp v v U t αβ=-- （3-2）

式中，28

απ=，222

84h v e C C Fd H

πβ=+。 下卧层，与真空预压相应的固结度，仍可按式（3-2）进行计算，但式中，2

8

απ=

，

22

4v

C H πβ=

。

加固区，与堆载预压相应的固结度，按下式进行计算：

()()()101011exp exp exp s s U t T T T T α

ββββ

=-

--????- （3-3） 式中，1T 为加载结束时刻，0T 为加载开始时刻，28

απ=，222

84h v

e C C Fd H πβ=+

。 下卧层，与堆载预压相应的固结度，仍可按式（3-3）进行计算，但式中，2

8

απ=

，

22

4v

C H πβ=

。

真空堆载联合预压结束时刻，各分区固结度如下表所示：

表3-1 预压结束时刻固结度

满足设计要求的处理区平均固结度≥80%及85%的要求。

3.2 真空堆载联合预压沉降计算

真空堆载联合预压作用下的沉降包含以下几个方面：

① 原淤泥土基顶部吹填砂及回填土引起的附加应力产生的沉降； ② 真空预压产生的沉降，膜下真空度取为80kPa ； ③ 堆载预压地基处理补填料荷载作用下的沉降。

与前面固结度计算相对应，沉降量计算分为两个部分，即加固区和下卧层。加固区沉降计算采用如下公式：

11s

p

s H E ?=

（3-5） 下卧层计算采用如下公式进行计算：

21[log()]1n

i zi oi

ci i oi

ci h p p s C e p -+=+∑

（3-6）

式中：s 2 — 地基最终沉降量，mm ；

h i — 第i 分层厚度，取淤泥层评价厚度；

e oi — 第i 分层初始孔隙比，取现状淤泥孔隙比； C ci — 分别为第i 层的压缩指数，取0.53；

p zi — 第i 层土的自重压力平均值，取淤泥层中点处自重压力；

p oi — 相当于荷载标准值时第i 层附加压力平均值，取上部附加压力

值；

p ci — 第i 层土的前期固结压力。

若真空堆载联合预压施加时间足够长所得到的最终沉降量如下表所示：

表3-2 真空堆载联合预压最终沉降量

3.3 使用荷载沉降计算

Ⅱ区使用荷载按60kPa 计算（道路和辅建区使用荷载按20kPa 计算），长期作用考虑准永久系数0.8。由于大面积均载作用，不考虑地基附加应力的扩散。使用期总沉降量包括：

① 面层结构和原淤泥土基顶部吹填砂及回填土引起的附加应力产生的沉降；

② 均载作用下的沉降，堆场区域取60kPa ，道路及辅建区取20kPa ，准永久系数取用0.8；

③ 堆载预压地基处理补填料荷载作用下的沉降。 沉降计算采用分层总和法计算。

按使用期间15年计算，使用期最终沉降量如下表所示：

表3-3 使用荷载最终沉降量(m)

3.4 工后沉降计算

工后沉降＝处理区尚未完成的沉降量+

下卧层尚未完成的沉降量+次固结沉降量。

工后沉降按15年周期考虑，这里只讨论主固结沉降量。

处理区尚未完成的沉降量＝处理区使用期沉降值－处理区真空联合堆载预压的沉降值*U 1，若小于等于0，取值为0。

下卧层尚未完成的沉降量＝使用期下卧层沉降值－处理区真空联合堆载预压的沉降值*U 2。

表3-4 工后沉降量（m ）

工后沉降路面不均匀沉降量＝（0.27－0.16）/300<4‰。 满足地基处理技术要求。

3.5 工后沉降随时间发展过程

淤泥深度Y2区的工后沉降发展如下图所示：

图1 Y2区的工后沉降发展发展曲线淤泥深度Y3区的工后沉降发展如下图所示：

图2 Y3区的工后沉降发展发展曲线

淤泥深度Y4区的工后沉降发展如下图所示：

图3 Y4区的工后沉降发展发展曲线淤泥深度Y5区的工后沉降发展如下图所示：

图4 Y5区的工后沉降发展发展曲线

3.6桩基负摩阻力估算

桩侧负摩阻力可按照《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）中方法求取。

单桩负摩阻力标准值按'=i n n

si

q σ?计算，当降低地下水位时，'

='i

i γσσ；当

地面有满布荷载时，'

+='

i

i p γσ

σ。

i i e i e e i z z ??'+-=∑γ＝σγ11

1

γ。 式中：n si q —第i 层土桩侧负摩阻力标准值；

n ?—桩周土负摩阻力系数，可按表取值；

'

i γσ—桩周第i 层土平均竖向有效应力；

i γ—第i 层土层以上桩周土按厚度计算的加权平均有效重度； i z ?—自地面起算的第i 层土中点深度； p —地面均布荷载。

负摩阻力系数

针对本工程，按照上述方法，近似估算单桩负摩阻力约为94~170kN 。

四 结论

计算结果表明，设计方案能够满足地基处理技术要求，仅在Y5区工后沉降偏大，但工后路面满足不均匀沉降的要求。