桩基础毕业设计.docx

华北水利水电大学毕业设计目录摘 要1abstract3第1章 绪论51.1 桩基础概念51.2 桩基础特点51.3 桩基础的用途51.4 桩基础的发展6第2章 工程概况和基础选型72.1 工程位置与场地概况72.2 场地地理位置及地形地貌72.3 场地岩土工程条件72.3.1 场地岩、土层特征72.3.2 岩石物理力学性质92.3.3 场地水文条件102.3.4 抗震防震烈度102.5 场地岩土工程条件分析与评价102.5.1 场地岩土层均匀性及场地稳定性分析102.5.2 地基土评价102.7 基础型式的选择112.8 本章小结12第3章 桩基础设计133.1 桩基础设计参数133.2 桩的几何尺寸以及承台埋深的确定133.3 单桩承载力的确定133.3.1 确定桩身材料133.3.2 确定单桩承载力143.4 边柱桩基础的计算143.4.1 确定桩数与布桩143.4.2 单桩竖向承载力验算153.4.3 承台抗冲切验算163.4.4 承台受剪计算173.4.5 承台受弯计算183.5 中柱桩基础的计算193.5.1 确定桩数与布桩193.5.2 单桩承载力验算193.5.3 承台抗冲切验算203.5.4 承台受剪计算223.5.5 承台受弯计算223.6 柱下桩基础沉降计算233.7 本章小结24第4章 施工组织设计254.1 钻孔灌注桩施工主要技术措施254.2 桩验收检测314.3 本章小结31第5章 结论33致 谢35参考文献37附 录391.外文翻译392.毕业设计任务书453.毕业设计开题报告4748赤壁滨河花园住宅小区7#桩基础设计摘 要本文主要设计赤壁滨河花园住宅小区7#楼的基础方案，该楼拟建17层，结构形式为钢筋砼框架结构，设计标高0.00m相当于绝对标高34.5m。根据岩土勘察报告和实际情况，决定采取冲孔灌注桩方案。由于边柱和中柱轴向力不同，分别设计了四桩承台桩基础和六桩承台桩基础，承台尺寸分别为3m3m和3m4.8m。设计桩长为15.5m，桩径为600mm。通过岩土勘察报告和桩基设计规范，进行了承台冲切验算、受剪验算、受弯计算，对桩基础整体进行沉降计算，并对桩身计算配筋，保证该设计方案的稳定性和安全性，防止对上部结构造成不利影响。关键词：桩基础 承台 稳定性 沉降7 # pile foundation design of chibi, riverside garden residential districtabstractin this paper,we design chibi,riverside garden residential district 7 # building foundation scheme, the building planned 17 layer, structure form for reinforced concrete frame structure, design elevation 0.00m is equal to the absolute elevation of 34.5 m. according to the geotechnical investigation report and the actual situation, decided to punch hole filling pile. due to the side column and the column axial force is different, respectively designed four pile cap of pile foundation and six pile and pile cap, pile caps size respectively 3 m3 m and 3 m 4.8 m. design of pile length is 15.5 m, diameter is 600 mm. through the geotechnical survey report and the pile foundation design specification, the pile caps is punching checking, shear of checking and calculation of the bending and settlement calculation for pile foundation as a whole, and the calculation of pile reinforcement, ensure that the stability and safety of the design scheme, to prevent adverse effects on the upper structure. keywords: pile foundation pile cap stability settlement第1章 绪论1.1 桩基础概念桩基础是一种承载性能高、稳定性好、沉降及差异变形小、沉降稳定快、抗震能力强以及能适应各种复杂地质条件且适用范围广的基础型式。在高耸及高重建筑、建筑桥梁、港口码头护岸工程、近海钻采平台结构、支挡结构以及抗震等工程中得到愈来愈广泛的应用，用于承受竖向抗压荷载以及侧向风力、波浪力、土压力、地震力、车辆制动力和竖向抗拔力。桩的作用就是将上部结构的荷载传递到深部较坚硬、压塑性小的土层或岩层上，从而保证建筑物满足地基稳定和变形允许值的要求。桩基础由桩和承台两部分组成。绝大多数桩基的桩数不止一根，桩群有承台在上部联接成一个整体，建筑物的荷载通过承台分配给各根桩，桩群再把荷载传给地基。桩基一般承受竖向荷载，还可承受一定的水平荷载，有专门承受上拔力，因此桩基运用十分广泛。1.2 桩基础特点与天然地基上的浅基础相比较，包括桩基础在内的深基础至少有三个特点：（1）在施工上，深基础应采用特定的施工机械或手段，吧基础结构植入深部较好土层中；（2）从传力特点看，深基础的入土深度（桩长l）与基础结构的宽带（桩径d）的比值长径比l/d较大，因此在决定深基础的承载力时，基础侧面的摩阻支撑力，不但不能忽略，有时甚至其主要作用;（3）浅基础下的地基可能有不同的破坏模式，但在深基础下却往往只发生刺入（即冲切）剪切破坏。1.3 桩基础的用途基础设计常进行多种方案遴选，下列情况下往往适宜采用桩基础：（1）高重建筑物下的天然地基承载力与变形不能满足要求；（2）地基软弱，而采用地基加固处理措施，技术上不可行或经济上不合理；（3）地基软硬不均匀或荷载分布不均匀，天然地基上不能满足结构物对差异沉降限制的要求；（4）地基土性不稳定，如液化土、湿陷性黄土、季节性冻土、膨胀土等，需要采用桩基础将荷载传至深部稳定土层中；（5）建筑物受相邻建筑物或地面堆载影响，采用浅基础将会产生过量沉降或倾斜；（6）需要抵抗上拔力或倾覆力的结构基础，如地下水位以下的受上浮力的作用筏基或箱基应采用桩筏或桩箱基础；（7）振动机器的基础，采用桩基础可提高机器基础下地基的刚度，以控制震动的振幅和系统自振频率；（8）桥墩存在潜在冲刷危险，采用桩基础并深入冲刷线以下，可以提高安全度。1.4 桩基础的发展桩基础作为一种工程结构不断向前发展，特别是大直径扩底桩、墩基础的运用，使得单桩承载力不断提高。今年来在桩工技术包括工艺与设备等方面更有长足的进步，使得人们在地质条件较差的场地上修建更高更重的建筑物有了可能。同事大量的工程实践也推动桩基的设计和施工提高到一个新的水平。但是桩基础由于其传力机理复杂，目前许多问题尚待研究，即使在常规工作中，由于勘察不详或设计施工不当导致发生工程事故的实力也并非罕见。至于从技术、经济上看不合理的工程就更多了。因此详细勘察、慎重选型、合理设计、精心施工，仍然是桩基工程赢遵循的原则。第2章 工程概况和基础选型2.1 工程位置与场地概况赤壁陆水河航电开发有限公司拟建的赤壁滨河花园住宅小区位于赤壁市区里,东侧紧临莼川大道,南侧为宝塔小区,交通便利。拟建建筑物由11幢住宅楼(编号1#11#)组成，规划用地面积约为38221m2。场地的整平标高未知，建筑物的基础埋深待定，各拟建建筑物的概况详见下表1。拟建建筑物的主要数据和特点 表1建筑物名称结构形式地上层数0.00（m）基础埋深中柱荷重（kn）边柱荷重（kn）拟采用基础形式建筑物基底每平方米荷重（kn/m22、3钢筋砼框架结构6假设标高34.5待定3000kn2000kn天然基础或桩基1601、4、8、9、11钢筋砼框架结构11假设标高34.5待定6600kn4400kn天然基础或桩基855、6、7钢筋砼框架结构17假设标高34.5待定7200kn4800kn天然基础或桩基260拟建物重要性等级为二级，场地的复杂程度为二级，地基的复杂程度为二级，按照岩土工程勘察规范（2009版） （gb50021-2001）3.1节的规定岩土工程勘察等级为乙级。2.2 场地地理位置及地形地貌拟建场区为新建场地，原场地属于丘陵地貌单元，至钻机进场时，场地已进行了回填整平处理，现在已经平整至现有标高31.10-35.30m.，场地地势相对平坦。2.3 场地岩土工程条件2.3.1 场地岩、土层特征勘察表明，拟建场地下部岩土大体可分6层，自地面向下各层情况如下所述：杂填土（q4ml）：灰黄色、黄褐色，土体稍湿，其结构松散，主要由粉质粘土和建筑垃圾组成，系人工回填形成的，其均匀性差，具高等压缩性，回填年限小于5年，自重固结尚未完成。主要分布在3#7#和10#11#,其中3#和4#的平均厚度约为0.3m,5#7#和10#11#分布的厚度约为3m；该层的厚度为0.20米3.7米，平均厚度为2.00米，层面最高处标高为35.30米，层面最低处标高为30.70米。耕表土（q4ml）：灰褐色，较湿，结构松散，主要由粉质粘土组成，含有少量的植物根茎，为人工耕织层，具高等压缩性。主要分布在1#4#；该层的厚度为0.30米0.50米，平均厚度为0.39米，层面最高处标高为34.10米，层面最低处标高为31.60米。淤泥质粘土（q4）：灰白色、较湿饱和状态，呈流塑至软塑状,主要成分为淤泥质粘土，有嗅味，由鱼塘底的塘泥构成，具高压缩性。主要分布在6#11#：该层的厚度为2.00米5.30米，平均厚度为4.39米，层面最高处标高为32.40米，层面最低处标高为27.02米，平均标高为89.41米。粉质粘土（q4el）：灰褐、黄褐色，土体稍湿，呈可塑状为主，部分硬塑状，主要为成分为黏性土及一定量的粉粒，含有少量的铁锰氧化物以及灰白色的高岭土，具中等偏高压缩性，是残积形成的。塑性指数il平均值为14.4，压缩系数平均值为0.33，压缩模量平均值为5.86。除是3#楼西侧外，全场均有分布；厚度为3.40米6.70米，平均厚度为4.69米,层面最高处标高为34.1米，层面最低处标高为21.70米。强风化泥岩（j）：褐红色，呈坚硬土状及碎块状，岩芯手易折断，其构造不清晰，节理裂隙非常发育，岩芯呈块状，取芯率较低。除3#楼西侧外,全场均有分布；该层的厚度为0.20米0.70米，平均厚度为0.36米，层面最高处标高为28.00米，层面最低处标高为21.40米，见于zk57号孔。中风化泥岩（j）：红褐色，泥质结构，中厚层状构造，裂隙较发育，裂隙已经被铁质渲染。岩芯较完整，呈中长柱状为主，节长525cm，岩芯采取率较高，其完成程度属较完整，坚硬程度属极软岩至软岩，基本质量等级为ivv级。全场地分布；该层揭露的厚度为3.00米14.60米，平均厚度为7.01米，层面最高处标高为34.70米，层面最低处标高为15.10米。2.3.2 岩石物理力学性质本次勘察采用室内土工试验及现场原位测试相结合，以获得场地岩土层物理力学性质指标。室内土工试验所获得的结果详见附表：湖北省地矿局颚南实验研究所土工试验报告和岩石力学试报告验。标准贯入试验锤击数n值统计表 表2地层编号地 层名 称试验次数n基本值标准差变异系数统计修正系数标准值n (击)maxmin淤泥质粘土324.61.83.20.6950.2110.9363.0粉质粘土2411.57.28.81.1720.1320.9538.4土层物理力学性质统计表 表3岩土名称统计项目含水量w%容重kn/m3孔隙比e压缩系数a1-2mpa-1压缩模量esmpa快剪内摩擦角q度内聚力cq kpa粉质粘土n32323232323232max40.020.61.1120.66015.5824.142.5min17.618.10.5660.1003.2020.315.927.719.70.7740.3345.8622.519.24.7480.6040.1180.1042.2241.0304.5080.1720.0310.1520. 3110.3800.0460.235标准值29.119.50.8010.3665.1822.217.8岩石物理力学性质统计表 表4层号岩土名称统计数n最大值(mpa)最小值(mpa)平均值(mpa)标准差变异系数修正系数标准值(mpa)试验状态中风化泥岩2050.205.0014.0211.6260.8290.6749.45天然本次勘察通过土工试验及标准贯入试验等勘察手段所取得的资料，经综合统计分析，按湖北省建筑地基基础技术规范表e.0.1-11提出场地各岩土层承载力特征值fak和压缩模量es1-2如下表：承载力特征值fak及压缩变形模量es1-2变形模量（e0）建议值表 表5地层编号地层名称土工试验标准贯入试验（岩性特征查表）岩石力学试验综合建议值fak (kpa)es1-2 (mpa)fak (kpa)es1-2 (mpa)fa (kpa)e0 (mpa)fak (kpa)es1-2 (e0)(mpa)淤泥质粘土-702.5-652.5粉质粘土1835.86188-1855.86强风化泥岩-40043中风化泥岩-18001500- 2.3.3 场地水文条件在勘察期间及勘察的深度范围内未发现有地下水，场地的水文地质条件简单，可认为地下水对工程场地的施工无影响。有一条生活用水的排水沟流经场地的北侧，取水样进行工程水质试验，根据水样化验结果：场地北侧的地表水对混凝土结构微腐蚀性，对结构中钢筋微腐蚀性。2.3.4 抗震防震烈度根据中国地震动参数区划图和建筑抗震设计规范（2010年版）（gbj500112001）及鄂建文（2001）357号，该场地地震基本烈度为6级，该地建筑物应按6度进行抗震设防。按本次勘察揭示的覆盖层的厚度为019.8m，由建筑抗震设计规范可知，场地土类型为软弱土中硬土，建筑场地类别为类。场地设计基本地震加速为0.05g，设计地震分组为第一组，该场地位于抗震一般地段，可不考虑场地土的地震液化问题。2.5 场地岩土工程条件分析与评价2.5.1 场地岩土层均匀性及场地稳定性分析区域资料显示，工程场地地处华南板块和下扬子板块结合部，近期相对稳定，没有发生过级别较大的地震，也没有活动断层分布，现阶段也没有发生过滑坡、崩塌和泥石流灾害。目前场地经过整平，地势平坦，岩、土层分布较均匀，场地土强度指标变化不大，地基土均匀性较好；岩、土层层面平缓，层面坡度一般小于3，场地整体稳定性较好，适宜用作建筑场地。2.5.2 地基土评价杂填土部分场地有分布，土层强度较低，压缩性高，自重固结尚未完成，不可作为拟建物的天然地基基础的持力层。耕表土土层厚度极薄，部分场地有分布，其物理力学性质差，承载力低，具高压缩性，不宜作为天然地基基础的持力层。淤泥质粘土土层的强度较低，具高压缩性，承载力较低，未经处理不宜作为天然地基基础的持力层。粉质粘土在大部分场地有分布，且分布连续，其物理力学性质相对较好，具有一定的承载力，压缩性中等，可考虑作为拟建6层及11层的建筑物的天然基础持力层及下卧层。强风化泥岩该岩层分布较均匀，强度较高，压缩性小，但厚度非常小，因此不考虑其作为拟建建筑物的持力层，但可作为良好的下卧层。中风化泥岩该层岩石强度较高，分布均匀，厚度大，物理力学性质较好，承载力较高，可视为不压缩层，可作为场区高层建筑物天然基础和桩基础桩端持力层、下卧层。2.7 基础型式的选择若是采用天然地基，取淤泥质粘土为持力层，基础埋置深度为5m，必须满足一下条件：式中： 基础底面的平均压力设计值； 修正后地基承载力特征值： 地基承载力特征值： ，基础宽度和埋深的地基承载力修正系数； b基础底面宽度，大于6m按6m取值； d基础埋置深度： 基础底面以下土的重度； 基础底面以上土的加权平均重度 式中：=260kpa，=65 kpa，=0，=1.0，d=5m 260kpa故天然地基不满足承载力要求，取桩基础为设计方案。拟建场地较开阔，未发现有地下水，但杂填土层含有砖块、混凝土块等，当采用预制桩、锤击沉管灌注桩方案时，桩无法穿越该土层，进入桩端持力层，承载力得不到保证。因此，场地不具备预制桩、锤击沉管灌注桩的施工条件，采用人工挖孔和钻孔桩方案。根据本场地建筑物层数、结构、形状的要求，结合场地岩土层的物理力学性能特征，对7#楼的建筑物基础类型的选择采用钻孔桩基础。以中风化泥岩层作为桩端持力层，此时地基按均匀地基考虑。2.8 本章小结本章描述了工程的位置及工程场地的情况，对工程周围环境进行了分析与评价，根据评价与分析情况结合常用的基础方案，进行各方面的对比与分析，最后选定了冲孔灌注桩。第3章 桩基础设计3.1 桩基础设计参数根据岩土勘察报告，钻孔灌注桩的桩侧土摩阻力特征值和桩端阻力特征值如下桩基设计参数建议值表 表6地层名称钻孔灌注桩（kpa）（kpa）5h15淤泥质粘土10-粉质粘土30-强风化泥岩50-中风化泥岩15022003.2 桩的几何尺寸以及承台埋深的确定本文桩基础为柱下桩基础，由于中柱和边柱荷重不同，桩基础共分两种：四桩正方形承台桩基础和六桩矩形承台桩基础。根据上部荷载初步选择桩径为600mm，桩端进入中风化泥岩层5.5m，承台底面埋深为2.5m。3.3 单桩承载力的确定3.3.1 确定桩身材料1）桩型：钢筋混凝土钻孔灌注桩桩径：600 mm桩长：15.5m桩身混凝土强度：c35主筋：hrb335箍筋：hpb300混凝土保护层厚度：50 mm3.3.2 确定单桩承载力桩身穿越的土层及在其中的长度和土层提供的摩阻力见表3所示桩端阻力：=2200 kn/m2桩身穿越的土层及在其中的长度和土层提供的摩阻力 表7土层杂填土淤泥质粘土粉质粘土强风化泥岩中风化泥岩长度（m）3.34.74.10.4u摩阻力(n/m2)-103050150 =1.884(104.7+304.1+500.4+5.5150) =1912.3 kn=22000.2826=621.7 kn式中 单桩总极限侧阻力 单桩总极限端阻力假设先不考虑承台效应，按照非复合桩基设计计算：即其中为基础宽度，l为基础长度 查表可得：=1.70， 则：=1521.6kn3.4 边柱桩基础的计算3.4.1 确定桩数与布桩按荷载效应基本组合，则承台及其上土重设计值为g=33202.01.35=486 kn 则桩数：n（f+g）/r=（4800+486）/1521.6=3.5，取n=4。桩中心距为sa=3d=1800mm，承台底面布桩图见图1。图 1 四桩承台底面布桩图3.4.2 单桩竖向承载力验算1）单桩所受的平均竖向作用力为：n=(f+g)/n=（4800+486）/4=1321.5 kn1.01321.5=1321.5 knr=1521.6 kn故基桩竖向承载力满足要求。2）桩配筋验算根据下式计算：式中：钢筋的抗压强度设计值； 轴向力设计值； 钢筋混凝土构件的稳定系数； 构件的截面面积； 混凝土轴心抗压强度设计值； 全部纵向受压钢筋截面面积。其中：=16.7n/mm2，=300 n/mm2，a=3.14300300=282600mm2 l/b=15.5/0.6=25.83，=0.545，n=1321.5kn 6750.7mm2 由于hrb335钢筋的最小配筋率为0.60 =0.60a=0.60282600=1564.8mm2 选配8b16（实配=1608mm2） 并选配螺旋筋a8100/200，环箍b142000。3.4.3 承台抗冲切验算取承台厚1.25m，取钢筋混凝土保护层厚50mm，则=1.2m。1） 柱对承台的冲切验算根据下式计算：式中： 建筑桩基重要性系数； 作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值（kn），数值上等于作用于柱底的竖向荷载设计值f减去冲切破坏锥体范围内各基桩的净反力设计值之和；，由式求取，其中应取：； ，柱截面长、短边尺寸(m); ，自柱短、长边到最近桩边的水平距离（m）。式中： ； 承台选用c35混凝土，则； 则上式右=221.350.81.57103=6782.4 kn; kn； =1.04800=4800 kn6782.4 kn故承台受柱冲切承载力满足要求。2）角桩冲切验算根据下式计算：，式中：建筑桩基重要性系数； 角桩竖向净反力设计值（kn）；，角桩的冲切系数，由求得，其中：；，从角桩内边缘至承台外边缘的距离；，从承台底角桩内边缘引45度冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离； 承台外边缘的有效高度。式中：=0.9m；=0.4m；=1.2m； =0.48/（1/3+0.2）=0.9；=1321.5 kn 则上式右=20.9（0.4+0.4/2）1.21.57103=2034.7 kn； =1.01321.5=1321.5 kn2034.7 kn 故承台受角桩冲切承载力满足要求。图2 四桩承台受冲切验算3.4.4 承台受剪计算根据下式计算：式中：v斜截面的最大剪力设计值； 混凝土轴心抗压强度设计值； 承台计算截面处的计算宽带； 剪切系数，当0.31.4时，；当时，； 计算截面的剪跨比，。当0.3时取=0.3；当3.0,时取=3.0。式中： 因0.3，=0.19 =121321.5=2643 kn =0.19167003.01.2=11422.8 kn2643 kn 故承台受剪承载力满足要求。3.4.5 承台受弯计算各桩对x轴、y轴的弯矩： 式中：承台受力钢筋的面积； 钢筋抗拉强度设计值； 计算系数，当混凝土强度不超过c50时，取=1.0，当混凝土强度等级为c80时，取=0.94，其间按线性内插法确定；