第一章XXX电石工程配套电石炉地基处理施工优化、备选方案设计说明书及计算书目录一、工程概况 (3)1、工程概况： (3)2、地质条件： (3)3、新总图调整后的电石炉位置示意图： (5)二、优化设计思路： (6)1、主要岩土工程问题： (6)2、可选择的地基处理方案： (8)三、优化方案技术分析与计算： (8)（一）、改良强搅型高压旋喷桩方案： (8)1、基本原理和方法 (8)2、复合地基承载力计算 (9)3、场地试桩方案： (12)4、检测要求： (12)5、施工图纸： (13)6、施工参数： (13)（二）、内夯沉管灌注桩方案 (13)1、基本原理和方法 (13)2、复合地基承载力验算： (19)3、场地试桩方案： (21)4、检测要求： (21)5、施工图纸： (21)（三）、旋挖CFG桩复合地基方案 (22)1、基本原理和方法 (22)2、复合地基承载力验算： (22)3、场地试桩方案 (24)4、检测要求 (25)5、施工图纸： (25)四、方案优缺点比较和推荐方案 (26)1、技术指标比较 (26)2、经济技术比较： (27)3、推荐方案 (28)电石炉地基处理方案优化设计说明及计算书一、工程概况1、工程概况：冶炼车间电石炉基础室外设计标高±0.00相当于1985国家高程2514.5m。
基础底标高-2.00相当于1985国家高程2512.5m。
处理面积59.4米×66.7米，设计提出的地基处理设计要求：地基后符合地基承载力特征值[fak]=300kPa，压缩模量Es=22Mpa。
桩顶设计标高－2.0m。
优化目标：在满足处理后复合地基承载力特征值达到fak=300kPa；复合地基压缩模量达到Es=22Mpa的情况下，对旋喷桩直径、长度、排列方式、桩间距进行优化。
2、地质条件：场地平场后地坪标高下地层为：②层卵石：杂色，粒径大于20mm的颗粒质量占总质量的52.0-58.2%，一般粒径20-40mm，最大可见粒径110mm，母岩成份以石英变质岩为主，颗粒骨架间由各砂类土和粉土充填，偶含漂石，分选性差，颗粒级配良好，磨圆度较好，大多呈亚圆形，稍湿，稍密，最大控制层厚15.60m。
全场地分布,该层内分布有多层②1粉土、②2粉土（饱和）。
②1层粉土：土黄色，以粉粒为主，次为黏粒，含砂量较大，土质较均匀，中压缩性，摇震反应中等，无光泽反应，干强度低，低韧性，中密，稍湿-湿，层厚0.20-6.60m，平均厚度1.95m。
全场地分布，多以透镜体或夹层形式分布于②层卵石中，层顶高程2506.92-2516.84m，层底高程2503.47-2515.64 m，层顶深度0.40-8.00 m，层底深度1.20-13.40 m，分布无规律性。
②2层粉土（饱和）：土黄色，以粉粒为主，次为黏粒，含砂量较大，土质较均匀，中压缩性，摇震反应中等，无光泽反应，干强度低，低韧性，中密，饱和，层厚0.20-9.00m，平均厚度2.10m。
全场地分布，以透镜体或夹层型式存在，分布于②层卵石中，层顶高程2501.04-2513.57m，层底高程2497.81-2512.37m，层顶深度3.20-18.00m，层底深度5.80-19.00m，分布无规律性。
③层圆砾：杂色，粒径大于2mm的颗粒质量占总质量的50%以上，母岩成份以石英变质岩为主，颗粒骨架间由各砂类和粉土充填，分选性差，颗粒级配良好，磨圆度较好，大多呈亚圆形，稍湿，稍密，层厚0.48-5.40m，平均厚度3.15m。
仅在20、27、35、41、101、125、126、127、128号勘探点内分布。
地下水属第四系孔隙潜水，地下水稳定水位埋深为10.00-15.40m，稳定水位标高为2499.31-2506.54m，水位埋藏较深。
丰水期内的地下水的涨幅约为0.50-1.00m左右，勘察期间属枯水期。
主要物理力学性质指标值的确定地基土承载力特征值按下值采用：②层卵石： f a k=300KPa E0=20MPa②1层粉土： f a k=130KPa E S=10MPa②2层粉土（饱和）： f a k=120KPa E S=8MPa。
③层圆砾： f a k=210KPa E0=15MPa3、新总图调整后的电石炉位置示意图：电石炉新位置二、优化设计思路：1、主要岩土工程问题：本场地主要地质问题：主要岩土工程问题有两个。
其一，是②层卵石沿竖向和水平向分布不均匀，局部或全场夹有粉土透镜体或夹层存在，造成场地土不均匀性；其二，是基坑开挖后出露于基底标高处的粉土夹层或透镜体存在地基承载力不足的问题。
因此，地基处理设计思路应按照解决砂卵石层不均匀性和提高粉土夹层或透镜体承载力两方面考虑方案，同时兼顾到复合地基压缩模量满足设计要求的问题。
总图平面调整后，电石炉位置范围现有钻孔3个，即121#、120#、119#钻孔资料。
从现有的3个钻孔资料看，在粉土夹层分布下界于基础下深度为5.0米，分布宽度约占总宽度的一半；但邻近钻孔揭示的情况看，粉土层分布深度下界约为基础下9.0m左右；其下界平均深度约为7.0m。
插图：电石炉位置22-22#剖面图。
底标高2512.5由于没有完整的钻探资料，粉土分布深度下界暂时按照下界平均深度设计地基处理桩基长度，亦即取粉土层厚度取7.0m。
就桩基施工工艺来讲，卵石层的存在是桩基成孔施工中的最大的岩土工程问题，选择什么桩基工艺也关系到施工成本造价。
2、可选择的地基处理方案：本工程在选择地基处理方案时，主要应该考虑到卵石层施工时的难以程度问题。
以下几种方案都是针对本场地卵石层特点而选择的，具有工艺相对简单，质量有保证，施工进度较快，造价相对较低的特点。
1）改良强搅型高压旋喷桩方案；2）内夯沉管灌注桩方案3）旋挖CFG桩复合地基方案以上三种方案其处理后的复合地基承载力也各不相同，优缺点不一样，造价也不等，下面将就本场地调换平面位置后的地质剖面分别进行验算、比较，并推荐选择较为合理的处理方式。
三、优化方案技术分析与计算：（一）、改良强搅型高压旋喷桩方案：1、基本原理和方法传统的旋喷钻机成孔存在很大难度，都需要预先引孔后才可以保证旋喷钻头正常下钻作业，因此，传统旋喷桩即费事也费力，施工进度慢、造价也高昂。
因此，我公司特意针对西宁河谷地貌、甘河滩特有的地层特征，改装生产了集引孔、旋喷一体化的改良强搅型高压旋喷桩钻机设备，先后完成了甘河滩地貌上的黄河铝业项目、西宁五一文化宫项目的高压旋喷桩施工。
设备的电功率容量为150kw，整机是设备重量为17T 左右。
在本场地上由于卵石层为稍密状，粒径一半为20mm左右，偶有100mm较大颗粒的狗头石，强搅型旋喷钻机最大钻深能力可以达到15m左右，成孔速度可以达到1孔/20分钟的速度。
1）成桩直径：在卵石层的旋喷桩直径可以达到Ø700mm左右，在粉土层桩直径可以达到Ø800mm左右，实际桩体直径将随着砂卵石与粉土互层的变化而呈现出时大时小的糖葫芦状桩体。
计算时可以按照Ø700mm计算地基承载力。
2）旋喷桩长度：粉土层厚度暂时按照7.0m计算，旋喷桩有效长度暂时确定8.5米，施工长度为9.0m，待复合地基承载力验算后再确定。
3）水泥用量：旋喷桩体强度与水泥用量有关，设计要求达到3.2MPa，根据我们的经验，基本的水泥用量需要达到200kg/m，在加上复喷的水泥用量，理论用量应达到260kg/m。
4）人工地基检测要求：检测单桩承载力、复合地基承载力，以及从桩头切取试块体进行试压求立方体强度指标，也可以利用返浆制作试块求立方体强度指标。
5）优缺点：可以有效地处理夹层问题，施工速度快，承载力较高。
2、复合地基承载力计算1）设计参数设计地基处理后桩顶标高为2512.5m。
拟采用高压旋喷桩复合地基可以改良场地土均匀性，同时也可以提高场地土中粉土夹层的地基承载力达到设计要求的300MPa。
根据本地层指标参数在本场地上，遇粉土时高压旋喷桩实际喷出桩体直径可以达到Ø800mm，遇园砾土时高压旋喷桩实际喷出桩体直径略小于达到Ø700mm；设计计算时取桩直径为Ø700计算，桩间距1200mm，三角形布置，桩底进入③层圆砾中不少于0.5m，桩长度按照入园砾层深度控制，但最短桩长定为7.5m。
桩体强度为3.2MPa。
2）复合地基承载力计算a、单桩承载力计算按照强度计算：Ra=ɳfcuApɳ——桩身强度折减系数fcu——28d标准养护强度Ap——桩截面积Ra=0.33x0.3847x2600000=330KN按照地层计算：Ra=up∑qsili+qpApup——桩周长qsi——第i层桩周土侧摩阻力特征值；li—第i层土厚度qp——桩端地基土未经修正的承载力特征值当粉土地层平均7.0m时、桩长度取7.5m计算：桩体在园砾层中的长度为0.5m，在粉土中的长度为7.0m：其承载力特征值为：Ra=3.14x0.7x（20x7+40x1.5）+0.3847x300=550KNb、单桩承载力特征值取值：最终取单桩承载力特征值为 Ra=330KN。
c、复合地基承载力：fspk=mRa/Ap+β（1-m）fskm—面积置换率β桩间土承载力折减系数fsk—桩间土承载力特征值按照桩间距1200mm等边三角形计算：m=33.6%按照规范取β=0.6（实际上本场地土属于中等压缩性，该系数可以取到0.75）复合地基承载力特征值：fspk=33.6%x330/0.3847+0.6x0.70x130=320MPa>设计值 [fak]=300kPa满足设计要求。
d、压缩形模量：本场地土中，粉土层的模量最低，处理后粉土层的模量也低于园砾层的压缩模量，因此仅需要验算粉土层的压缩模量是否达到了设计要求。
粉土层在处理后的复合地基压缩模量：ζ=fspk/fakfak-天然地基承载力特征值模量增大系数为：ζ=325/130=2.50处理后的复合地基压缩模量为：Es=10.1x2.50=25.5MPa>设计值 [Es]=22 MPa满足设计要求。
3、场地试桩方案：试桩目的主要是三个方面：一是验证桩基承载力设计计算与实际承载力的差异，取得场地上高压旋喷桩真实的承载力特征值指标和变形指标；二是检验施工参数的取值是否具有合理性，以及如何调整施工参数；三是检验验证地质报告与实际地层的符合程度。
试桩设计：在场地布置试桩3组，每组试桩7根，共计21根；试桩间距1150mm，三角形布桩；计算桩直径Ø700mm；桩长度取8.5m。
实际地层可能与地质报告稍有差异，可以在施工中根据钻机钻进速度差异确认钻头进入园砾层的深度，来调整实际桩长度试桩分布安排：本场地尺寸约68x59m，南北向稍长，东西向稍短；根据地质报告资料，试桩按照对角线布置。