一、 编制依据 2
二、 工程概况 2
2.1工程概况 2
2.2相关地质条件 3
三、CFG桩设计 5
3.1方案设计要点 5
3.2 5#综合教学楼CFG桩设计 5
3.3图书馆及报告厅CFG桩设计 10
四、 CFG桩复合地基设计汇总 20
五、 CFG桩复合地基检测 21
一、 编制依据
1、《北京市顺义区职业教育中心工程岩土工程勘察报告》，中国建筑技术集团有限公司（2010技1021）；
2、《北京市顺义区职业教育中心一期工程图书馆基础底板详图、剖面图》北京国科天创建筑设计院；
3、《北京市顺义区职业教育中心一期工程报告厅基础底板详图、剖面图》北京国科天创建筑设计院；
4、《岩土工程勘察规范》〈GB 50021-2001〉；
5、《建筑地基基础设计规范》〈GB50007-2002〉；
6、《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》〈GBJ11-501-2009〉；
7、《建筑桩基技术规范》〈JGJ94-2008〉；
8、《混凝土结构设计规范》GB50010－2010；
9、《建筑地基处理技术规范》JGJ79—2002；
10、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—91）。
二、 工程概况
2.1工程概况
拟建公司北京市顺义区职业教育中心位于北京市顺义区木燕路东侧，杨镇一中北侧。项目由北京市顺义区教育委员会兴建。拟建建筑物包括食堂1栋、宿舍6栋、生活福利附属用房两排、学术报告厅1座、图书馆1座、综合教学楼1座、实训楼4座。本设计包括报告厅及图书馆等两座建筑物。建筑物的±0.00相当于绝对标高38.00m，拟建图书馆地上4层，无地下，钢筋混凝土框架结构，柱下基础，基础埋深－2.50m；拟建报告厅地上3层，无地下，钢筋混凝土框架－剪力墙结构，柱下基础加拉梁（静压区为基础加防水板），基础埋深－2.40m（静压区柱基－2.75m）。
本由于基底土层的地基承载力标准值不能满足设计要求，拟采取CFG桩复合地基，要求处理后的复合地基承载力特征值达到200 kPa，且允许沉降量不大于30mm，为沉降差不应大于0.002L,图书馆及报告厅静压区基础下铺300mm砂石褥垫层，压实系数不小于0.96。
2.2相关地质条件
2.2.1地形、地貌及地物条件
根据《北京市顺义区职业教育中心工程岩土工程勘察报告》（2010技1021），拟建场地地形起伏较大，原地面为树林、农田、鱼塘等。岩土工程勘察期间测量的钻孔孔口处地面绝对标高为34.35～40.91m。现场地经简单平整后的标高为37.50m。
2.2.2工程地质条件
根据现场钻探、原位测试及室内土工试验成果的综合分析，将本次岩土工程勘察的勘察深度25.00m深度范围内的地层，按地层沉积年代、成因类型可划分为人工堆积层、新近沉积层、一般第四纪沉积层三大类，并按地层岩性及其工程特性进一步划分为5个大层及亚层。各土层的基本岩性特征参见“地层岩性特征一览表”。
地 层 岩 性 特 征 一 览 表
| 成因 | 层 号 | 地层岩性 | 颜色 | 湿度 | 密实度 | 含有物 |
| 人工堆 积层 | ① | 粘粉、砂粉填土 | 黄褐 | 湿 | 中密 | 植物根茎、碎石及砖渣 |
| ①1 | 粉砂、砂粉填土 | 褐黄 | 湿 | 中密 | 植物根茎、碎石及砖渣 | |
| ①2 | 房渣土 | 杂 | 湿 | 中密 | 含碎石、砖块、灰渣 | |
| ①3 | 淤泥 | 灰 | 湿 | 稍密 | 含砖块、碎石及植物根茎 | |
| 新近沉积层 | ② | 粉砂、细砂 | 褐黄 | 湿 | 中密～中上 | 含云母、局部夹薄层砂质粉土 |
| ②1 | 粘粉、砂粉 | 褐黄 | 湿 | 中密 | 氧化铁、云母、局部夹薄层粉质粘土 | |
| ②2 | 粉质粘土 | 褐黄 | 湿 | 可塑 | 氧化铁 | |
| ②3 | 粉砂、砂粉 | 褐黄 | 湿 | 中密 | 云母 | |
| ②4 | 粘土、重粉粘 | 褐黄 | 湿 | 可塑 | 氧化铁 | |
| 第四纪沉积层 | ③ | 粉粘、重粉粘 | 褐黄～灰 | 湿 | 中密 | 含有机质，局部夹薄层砂质粉土 |
| ③1 | 粘粉、砂粉 | 褐黄～灰 | 湿 | 中密 | 云母、有机质、局部夹薄层砂质粉土 | |
| ③2 | 砂粉、粉砂 | 黄灰～灰 | 湿 | 中密～中上 | 云母、有机质、局部夹薄层细砂 | |
| ③3 | 粘土 | 灰 | 湿 | 可塑 | 含有机质 | |
| ④ | 细 砂、粉砂 | 黄灰～灰 | 湿 | 中上～密实 | 云母、局部夹薄层粉质粘土 | |
| ④1 | 重粉粘、粉粘 | 灰 | 湿 | 可塑 | 含有机质 | |
| ④2 | 粘粉、砂粉 | 灰 | 湿 | 中上 | 云母、有机质 | |
| ⑤ | 粉砂、砂粉 | 灰 | 湿～饱和 | 中上～密实 | 云母 | |
| ⑤1 | 粉质粘土 | 灰 | 湿 | 可塑 | 有机质、局部夹薄层粘质粉土 | |
| ⑤2 | 粘粉、砂粉 | 灰 | 湿 | 中密～中上 | 云母、有机质 | |
| ⑤3 | 粘土、重粉粘 | 灰 | 湿 | 可塑 | 有机质 |
2.2.3.1勘察期间实测地下水位
本次岩土工程勘察期间（2010年10月下旬～11月上旬）于钻孔中实测到2层地下水，详见下表。
地下水综合情况一览表
| 地下水类型 | 静止水位标高（m） | 埋深（m） |
| 潜水（第1 层） | 32.55～36.21 | 0.50～5.60 |
| 潜水（第1 层） | 28.27～31.92 | 4.00～10.70 |
2.2.3.2历年最高水位记录
根据拟建场区附近已有资料，拟建工程场区历史最高地下水位及近3～年最高地下水位均接近自然地面。
2.2.3.3地下水腐蚀性评价
根据地下水水样分析结果，依据《岩土工程勘察规范》（GB500021-2001，2009版）有关标准判定：拟建场地勘察范围内的两层水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。
三、CFG桩设计
3.1方案设计要点
本设计包括的报告厅和图书馆采取的是柱下基础，在基础下布桩时，应从对称均匀受力考虑先根据基础尺寸，确定基础下桩数，再根据面积置换率反算单桩承载力，继而推算出桩长，然后进行沉降量及柱间沉降差验算，并根据结果进行调整，以达到到经济合理。。
3.3 CFG桩设计
3.3.1 复合地基设计计算
3.3.1.1 计算参数：
1. 地层有关参数
地层参数是按勘察报告所提供的剖面通过数率统计出的地层埋深减去基础埋深、基础垫层（100mm）、CFG桩复合地基褥垫层厚度（300mm）来确定的，图书馆及报告厅的静压区直接用设计的砂石褥垫找平层代替。 地层厚度按不利原则选取。
地层
| 编号 | 地层种类 | 层厚（m） | qsik（kpa） | qpk（kpa） | ƒka（kpa） | Es,kpa | ||
| 图书馆 | 报告厅 静压区 | 报告厅其它 | ||||||
| 桩顶标高（m） | 35.10 | 34.85 | 35.20 | |||||
| ② | 粉砂、细砂 | 1.80 | 3.30 | 3.65 | 40 | 170 | 22.00 | |
| ②2 | 粉质粘土 | 2.70 | 0.50 | 0.50 | 45 | 150 | 16.9 | |
| ③ | 粉粘、重粉粘 | 2.10 | 2.00 | 2.00 | 45 | 140 | 7.20 | |
| ③1 | 粘粉、砂粉 | 1.20 | 1.69 | 1.69 | 50 | 180 | 15.30 | |
| ③ | 粉粘、重粉粘 | 0.70 | 0.00 | 0.00 | 45 | 140 | 7.20 | |
| ④ | 细砂、粉砂 | 2.17 | 6.00 | 6.00 | 55 | 1000 | 280 | 25.00 |
a、桩间土承载力特征值ƒsk：
由设计图纸可见，持力层为②1层，承载力为150kPa，但由于地势原因，基底以下存在人工填土层，需进行人工换填，按2：8灰土分层碾压密实后，其强度也只能达到新近沉积层的水平，承载力不宜取值过大，根据经验，取承载力取为120 kPa。
b、复合地基承载力特征值ƒspk：200 kPa
3.3.1.2图书馆复合地基设计
①自由单桩承载力设计值：
式中：
根据勘察报告，持力层可选的有细砂、粉砂④层， 由于层厚是按最不利原则选取的，进入此层深度不小于0.50即可。据此原则，选择CFG桩参数如下：
图书馆
桩长：
12.00m(有效桩长11.50m)
桩径：410mm
将有关数据代入，得：
==416.66KN
考虑不利因素及施工因素的影响，取Ra=380KN。
②复合地基承载力标准值
1. 面积置换率：
m=
式中：复合地基承载力特征值（）
面积置换率
单桩竖向承载力特征值（）
桩体截面积（）
桩间土承载力折减系数：0.75～0.95
m====3.53%
根据各承台的几何尺寸，采取布桩参数如下表。
2.布桩参数
承台
| 名称 | 承台数 | 几何尺寸（m） | 基础面积 （m2） | 桩数 | 置换率（%） | kPa | 合计 桩数 | |
| 理论 | 实际 | |||||||
| J-1 | 6 | 8700×4500 | 39.15 | 12 | 3.53 | 4.04 | 214.18 | 72 |
| J-2 | 8 | 3200×6800 | 21.76 | 8 | 3.53 | 4.85 | 236.67 | |
| J-3 | 4 | 6700×6700 | 44. | 16 | 3.53 | 4.70 | 232.51 | |
| J-4 | 2 | 8180×5400 | 44.18 | 12 | 3.53 | 3.59 | 201.69 | 24 |
| J-5 | 10 | 4300×4300 | 18.49 | 5 | 3.53 | 3.57 | 201.13 | 50 |
3.3.1.3报告厅静压区基础复合地基设计
报告厅静压区的基础面积较小，但根据对称受力原则，桩数应为1或4根，1根应力集中，因此选4根，承载力提高幅度较小，因此单按置换率反算，桩长不能进入持力层，因此桩长以进入持力层细砂、粉砂④层不小于0.50m为原则，选取CFG桩参数如下：
桩长：
8.50m(有效桩长8.00m)
桩径：410mm
将有关数据代入，得：
==295.94KN
考虑不利因素及施工因素的影响，取Ra=260KN。
②复合地基承载力标准值
1. 面积置换率：
m=
式中：复合地基承载力特征值（）
面积置换率
单桩竖向承载力特征值（）
桩体截面积（）
桩间土承载力折减系数：0.75～0.95
m====5.25%
桩基下布置4根桩，面积置换率如下：
m==＞5.25%，满足设计要求。
3.3.1.4报告厅静压区条基复合地基设计
报告厅静压区的条基宽度较窄，因此采取双排之字形布桩，根据估算，选取CFG桩参数如下：
桩长：
12.00m(有效桩长11.50m)
桩径：410mm
将有关数据代入，得：
==419.91KN
考虑不利因素及施工因素的影响，取Ra=385KN。
②复合地基承载力标准值
1. 面积置换率：
m=
式中：复合地基承载力特征值（）
面积置换率
单桩竖向承载力特征值（）
桩体截面积（）
桩间土承载力折减系数：0.75～0.95
m====3.48%
条基竖向间距1.60m，排距1.60m，m=＞3.48%
条基横向间距2.00m，排距1.30m，m=＞3.48%
满足设计要求。
3.3.1.5报告厅非静压区基础复合地基设计
报告厅非静压区的基础面积较小，但根据对称受力原则，桩数应为1或4根，1根应力集中，因此选4根，承载力提高幅度较小，因此单按置换率反算，桩长不能进入持力层，因此桩长以进入持力层细砂、粉砂④层不小于0.50m为原则，选取CFG桩参数如下：
桩长：
9.00m(有效桩长8.50m)
桩径：410mm
将有关数据代入，得：
==310.17KN
考虑不利因素及施工因素的影响，取Ra=280KN。
②复合地基承载力标准值
1. 面积置换率：
m=
式中：复合地基承载力特征值（）
面积置换率
单桩竖向承载力特征值（）
桩体截面积（）
桩间土承载力折减系数：0.75～0.95
m====4.85%
取桩基J-2下布置4根桩验算，面积置换率如下：
m==＞4.85%，满足设计要求。
2.报告厅布桩参数
| 承台名称 | 承台数 | 几何尺寸（m） | 基础面积 （m2） | 桩数 | 置换率（%） | kPa | 合计桩数 | |
| 理论 | 实际 | |||||||
| J-1 | 20 | 1800×1800 | 3.24 | 4 | 4.85 | 16.29 | 431.00 | 80 |
| J-2 | 12 | 2200×2200 | 4.84 | 4 | 4.85 | 10.91 | 310.00 | 48 |
| J-3 | 12 | 1800×1800 | 3.24 | 4 | 3.53 | 16.29 | 406.00 | 48 |
| 条基 | 1 | 123 | 3.48 | 3.51 | 200.80 | 123 | ||
1. 桩体强度验算：
⑴ 桩土应力比：
n=
=
⑵ 桩顶应力:
σp=nβfsk
σp=28.37×0.85×120=23.74kpa
⑶ 桩体强度（混凝土： C20）：
Fcu≥3σp
20.0N/mm2≥3×23.74/1000=8.68 N/mm2 可以满足要求。
式中：桩体混凝土试块（边长150mm3）标准养护28d立方体抗压强度平均值（）。
2. 桩长验算：
⑴ 桩顶集中力:
Pp=nβfskAp=28.37×0.85×120×0.132=381.97kpa
⑵ 有效桩长：
L’’=( Pp-qpAp)/upqsi
=(381.97-1000×0.132)/1.288×45=4.32m＜8.50m(可)
3.2.1.5褥垫层虚铺厚度计算：
式中:褥垫层虚铺厚度
设计褥垫层厚度
夯填度，根据设计要求使用级配砂石，压实系数为0.96，根据经验，取夯填度为0.8可满足要求。
3.3.2 图书馆及报告厅基础沉降计算（以图书馆J－1为例陈述计算过程）
3.3.2.1计算条件：
1. 地层参数
地层
| 编号 | 地层种类 | 层厚（m） | qsik（kpa） | qpk（kpa） | ƒka（kpa） | Es,kpa | ||
| 图书馆 | 报告厅 静压区 | 报告厅非静压区 | ||||||
| 桩顶标高（m） | 35.10 | 34.85 | 35.20 | |||||
| ② | 粉砂、细砂 | 1.80 | 3.30 | 3.65 | 40 | 170 | 22.00 | |
| ②2 | 粉质粘土 | 2.70 | 0.50 | 0.50 | 45 | 150 | 16.9 | |
| ③ | 粉粘、重粉粘 | 2.10 | 2.00 | 2.00 | 45 | 140 | 7.20 | |
| ③1 | 粘粉、砂粉 | 1.20 | 1.69 | 1.69 | 50 | 180 | 15.30 | |
| ③ | 粉粘、重粉粘 | 0.70 | 0.00 | 0.00 | 45 | 140 | 7.20 | |
| ④ | 细砂、粉砂 | 2.17 | 6.00 | 6.00 | 55 | 1000 | 280 | 25.00 |
ζ=fspk/fsk=200/120=1.67
式中：
3. 基底附加压力( 原自然地坪标高算起至基底的高度为计算原覆土自重的高度)：
由于现状地面为平整后形成的，加之还有换填，因此不考虑覆土自重，取基底附加压力为200 KN/m2。
3.3.2.2 计算各分层土的压缩量(取J－1进行计算)：
粉砂－细砂②层顶面及底面各位于基础底面下z0＝0及z1＝1.80处。
l/b=4.35/2.25=1.93
z1/b=1.801/2.25=0.8 a1=0.2403
=0.2×4×(0.2403×1.80) /(1.67×22)=8.84mm
式中：
各层中心点压缩量计算结果见附表。
3.3.2.3压缩层厚度：
在深度z＝11.50 (桩底)处向上取计算层厚为1.00的土层压缩量=0.66mm
=0.0016<0.025, 满足规范判定要求
∴ 基础底面下11.50m即为基础压缩层厚度。
3.3.2.4 基础最终沉降量
①压缩层范围内各土层压缩模量加权平均值
Esp==18.00MPa
②最终沉降量：
式中：
经查表得：
0.28
将数值代入得：
图书馆各基础沉降计算结果见下表。
| 承台号 | 压缩层 厚度（m） | 压缩量（mm） | Esp（MPa） | 沉降量（mm） | 沉降差 | |
| J－1 | 11.5 | 40.61 | 18.00 | 0.28 | 11.23 | J-1/J-3=(11.23-8.29)/10.5=0.00028L J-1/J-5=(11.23-12.02)/10.5=0.00008L J-2/J-3=(8.29-5.)/10.5=0.00029L J-3/J-4=(14.16-8.29)/9.1=0.000L J-4/J-5=(14.16-12.02)/9.4=0.00023L |
| J－2 | 26.78 | 19.39 | 0.22 | 5. | ||
| J－3 | 40. | 19.98 | 0.204 | 8.29 | ||
| J－4 | 46.57 | 17.4 | 0.304 | 14.16 | ||
| J－5 | 30.82 | 16.17 | 0.39 | 12.02 |
报告厅各基础沉降计算结果见下表。
| 承台号 | 压缩层 厚度（m） | 压缩量（mm） | Esp（MPa） | 沉降量（mm） | 沉降差 | |
| J－1 | 8.84 | 5.426 | 43.6 | 0.2 | 1.09 | J-1/J-2=(1.84-1.09)/6.0=0.00013L J-2/条基=(5.04-1.09)/2.8=0.0015L J-3/条基=(5.04-1.16)/4.0=0.00097L |
| J－2 | 8.84 | 9.18 | 31.5 | 0.2 | 1.84 | |
| J－3 | 8.00 | 5.77 | 40.6 | 0.2 | 1.16 | |
| 条基 | 12.00 | 25.19 | 24.67 | 0.2 | 5.04 |
四、 CFG桩复合地基设计汇总
据勘察报告提供的地层参数和CFG桩设计结果，确定布桩参数如下表（布桩范围为基础内）。
布桩参数汇总表
| 参数名称 | 图书馆 | 报告厅 | |||||
| 静压区柱基 | 静压区条基 | 非静压区柱基 | |||||
| 有效桩长(m) | 11.50 | 8.00 | 11.50 | 8.50 | |||
| 实际桩长(m) | 12.00 | 8.50 | 12.00 | 9.00 | |||
| 桩顶标高(m) | 35.10 | 34.85 | 34.85 | 35.20 | |||
| 桩径(m m) | 410 | ||||||
| 布桩参数（矩形）（m） | 1.60×1.60 | ||||||
| 置换率(%) | 理论 | 3.53 | 5.25 | 3.48 | 4.85 | ||
| 实际 | 3.57 | 16.29 | 3.51 | 10.91 | |||
| 单桩承载力（KN） | 380 | 260 | 385 | 280 | |||
| 复合地基承载力（kpa） | 201.13 | 431 | 200.8 | 310 | |||
| 桩数 | 274 | 48 | 123 | 128 | |||
| 总桩数（根） | 573 | 总桩长(m) | 6324.00 | ||||
| 混凝土总量(m3) | 834.80 | 砼强度等级 | C20 | ||||
褥垫材料：级配砂石
褥垫厚度：300mm
褥垫宽度：大于基础200mm
夯实度：λc＝0.8（虚铺375mm，压实后300mm）
褥垫层压实系数不小于0.96
五、 CFG桩复合地基检测
按《建筑地基处理技术规范》JGJ79—91的要求，检测内容包括以下两项：
1、桩身完整性检测：
检测数量为总桩数量的10%
2、复合地基检测
检测数量为单元桩数的0.5～1%，且不少于3根。
各建筑物检测数量及标准见下表。
| 建筑物 | 桩数 | kPa | 压板面积 （m2） | 静载荷载 （KN） | 静载数量 | 低应变检测数量 |
| 图书馆 | 274 | 200 | 3.74 | 1496 | 3 | 28 |
| 报告厅柱基 | 176 | 200 | 3.70 | 1480 | 3 | 18 |
| 报告厅条基 | 123 | 200 | 2.75 | 1110 | 3 | 13 |
