桩基础毕业设计

河南理工大学河南理工大学 毕业设计 论文 任务书毕业设计 论文 任务书 专业班级 岩土岩土 1001 学生姓名 朱恩育朱恩育 一 题目 南阳市建业森林半岛南阳市建业森林半岛 I 期期 4 号楼桩基础设计号楼桩基础设计 二 起止日期 2014 年 3 月 24 日 至 2014 年 6 月 10 日 三 主要任务与要求 指导教师 职称 院 领 导 签字 盖章 年 月 日 河南理工大学河南理工大学 毕业设计 论文 评阅人评语毕业设计 论文 评阅人评语 题目 南阳市建业森林半岛南阳市建业森林半岛 I 期期 4 号楼桩基础设计号楼桩基础设计 评 阅 人 职称 工作单位 年 月 日 河南理工大学河南理工大学 毕业设计 论文 评定书毕业设计 论文 评定书 题目 南阳市建业森林半岛南阳市建业森林半岛 I 期期 4 号楼桩基础设计号楼桩基础设计 指导教师 职称 年 月 日 河南理工大学河南理工大学 毕业设计 论文 答辩许可证毕业设计 论文 答辩许可证 答辩前向毕业答辩委员会 小组 提交了如下资料 1 设计 论文 说明共页 2 图纸共张 3 指导教师意见共页 4 评阅人意见共页 经审查 岩土工程 专业 1001 班 朱恩育 同学所提交的毕业 设计 论文 符合学校本科生毕业设计 论文 的相关规定 达到毕业设计 论文 任务书的要求 根据学校教学管理的有关规定 同意参加毕业设计 论文 答辩 指导教师 签字 盖章 年 月 日 根据审查 准予参加答辩 答辩委员会主席 组长 签字 盖章 年 月 日 河南理工大学河南理工大学 毕业设计 论文 答辩委员会 小组 决议毕业设计 论文 答辩委员会 小组 决议 土木工程 学院 岩土工程 专业 1001 班 朱恩育 同学的毕 业设计 论文 于 2014 年 06 月 11 日进行了答辩 根据所提供的毕业设计 论文 材料 指导教师和评阅人意见以及在答辩过程中 学生回答问题的情况 毕业设计 论文 答辩委员会 小组 做出如下决议 一 毕业设计 论文 的总评语 二 毕业设计 论文 的总成绩 三 答辩组组长签名 答辩组成员签名 答辩委员会主席 签字 盖章 年 月 日 河南理工大学本科毕业设计 论文 摘 要 I 摘摘 要要 随着我国经济的发展和建筑设计的多样化 高层建筑的基础设计对保证工程安全 和控制工程造价至关重要 在选择基础形式时与建筑物的使用性质 上部结构类型 地质情况 抗震性能 对周围建筑物的影响及施工条件等有密切的关系 为节约投资 应该对地基基础多方案比较进行优化设计 现在社会高度发达 像以前那样的建筑已经不能满足人们生活 工作的需求了 不仅如此 人们随着社会的文明化也变得越来越文明 人们现在对建筑物的安全性 适用性 耐久性的要求越来越高 而以前那样的简单的基础已经不能满足这样的需要 了 因此现在人们就越来越注重对地下空间的利用 往更深的土层寻求更大的支撑力 来支撑人们的高层建筑物 桩基础就是这其中最重要的一种 到目前为止 它被大量 的运用 但是我们的技术还是处在起步阶段 以后还需要工程师们辛勤的工作 完善 桩基础的设计 使得我们人类的生活场所更加高端 大气 上档次 本设计是南阳市建业森林半岛 I 期 4 号楼桩基础设计 本设计的主要思路是根据 地质勘察资料 施工条件和工程要求 确定桩基础的桩型 桩的断面尺寸和长度 单 桩容许承载力 桩的数量和平面布置以及承台的尺寸和构造 再根据承受的荷载验算 桩基承载力 估算沉降量并验算桩和桩承台的强度 通过设计桩基础要达到掌握桩基 设计计算的具体原理及主要设计步骤 更深入地理解桩基工程特性 通过本次钻孔灌注桩基础设计 使作者对桩的受力特点 制作工艺 设计过程和 施工方法有一个更为深入的了解 做到了把作者大学四年所学的力学知识和基础课程 与具体工程紧密结合 真正实现了理论应用于实践 增强了动手能力 对今后解决实 际问题大有帮助 关键词关键词 基础 桩基础 钻孔灌注桩 设计 施工 河南理工大学本科毕业设计 论文 Abstract II Abstract With the development of our economy and the diversification of architectural design foundation design of high rise building is very important to guarantee construction safety and control the project cost In choosing base form buildings with the use of the properties the upper structure type geological conditions seismic performance and influence on surrounding buildings and the construction conditions have a close relationship To save investment should optimize the foundation scheme is designed The design of pile foundation of Nanyang Jianye forest Peninsula I 4 floor the main idea of this design is according to the geological exploration data construction conditions and engineering requirements determine the pile foundation pile type pile section size and length the number of allowable bearing capacity of single pile pile and plane arrangement and the size and structure of the cofferdam again according to withstand the load calculation of pile foundation bearing capacity estimating and calculating the pile settlement and the strength of the pile caps Through the design to achieve mastery of pile foundation design and calculation of concrete pile foundation principle and main design steps a deeper understanding of pile foundation engineering characteristics Through the drill hole filling pile foundation design the author of pile bearing characteristics production technology design process and construction method has a more in depth understanding did the author at the university four years learning knowledge of mechanics and basic course and combining concrete engineering truly achieve the theories into practice enhance the ability to solve practical problems in the future Keywords Foundation Pile foundation Bored piles Design Construction 河南理工大学本科毕业设计 论文 目 录 III 目 录 摘摘 要要 I AbstractAbstract II 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 选题的目的和意义 1 1 2 国内外研究综述 1 1 3 本设计的内容 3 第二章第二章 工程地质概况工程地质概况 5 2 1 自然地理和水文 气候 气象 5 2 1 1 自然地理 5 2 1 2 自然水文 5 2 1 3 自然气候和气象 5 2 2 场地工程条件 6 2 2 1 场地地形 6 2 2 2 地下水特征 6 2 2 3 场地地层结构 7 2 2 4 场地条件 7 2 3 岩土设计技术参数 8 2 4 上部结构资料 8 2 5 岩土工程评价 8 第三章第三章 桩基桩基础础设计原理设计原理 11 3 1 桩基基本设计规定 11 3 2 资料的收集 12 3 3 拟定设计方案 选择桩型和成桩工艺 13 3 4 桩径与桩长的选择 14 3 4 1 桩径拟定 14 3 4 2 桩长拟定 14 3 4 3 有效桩长的确定 15 3 5 基桩竖向承载力特征值 R 15 3 6 确定基桩根数及其平面布置 16 河南理工大学本科毕业设计 论文 目 录 IV 3 6 1 桩间距的确定 17 3 6 2 桩的平面布置 17 3 7 灌注桩桩身结构设计 18 3 7 1 灌注桩配筋率 18 3 7 2 灌注桩配筋长度 18 3 7 3 灌注桩配筋要求 18 3 7 4 灌注桩箍筋配置 18 3 7 5 灌注桩混凝土材料要求 18 3 7 6 灌注桩混凝土保护层厚度 18 3 8 承台的设计 19 3 8 1 承台的尺寸和配筋要求 19 3 8 2 柱与承台的连接构造 19 3 8 3 承台与承台之间的连接构造 19 第四章第四章 基础方案设计计算基础方案设计计算 21 4 1 上部结构作用 21 4 2 灌注桩设计 23 4 3 单桩承载力计算 23 4 3 1 单桩竖向极限承载力标准值计算 23 4 3 2 基桩竖向承载力设计值计算 25 4 4 桩基的验算 26 4 4 1 六桩承台基桩竖向承载力验算 27 4 4 2 四桩承台基桩竖向承载力验算 28 4 4 3 三桩承台基桩竖向承载力验算 30 4 4 4 两桩承台基桩竖向承载力验算 31 4 5 小结 32 第五章第五章 承台设计承台设计 33 5 1 六桩承台设计 36 5 1 1 六桩承台内力计算 37 5 1 2 六桩承台厚度及冲切承载力验算 37 5 1 3 六桩承台受剪承载力计算 39 5 1 4 六桩承台受弯承载力计算 39 河南理工大学本科毕业设计 论文 目 录 V 5 2 四桩承台设计 40 5 2 1 四桩承台内力计算 40 5 2 2 四桩承台厚度及受冲切承载力验算 41 5 2 3 四桩承台受剪承载力计算 43 5 2 4 四桩承台受弯承载力计算 43 5 3 三桩承台设计 44 5 3 1 三桩承台内力计算 44 5 3 2 三桩承台厚度及冲切承载力验算 45 5 3 3 三桩承台受剪承载力计算 46 5 3 4 三桩承台受弯承载力计算 46 5 4 两桩承台设计 47 5 4 1 两桩承台内力计算 48 5 4 2 两桩承台高度估算 49 5 4 3 两桩承台受剪面验算 49 5 4 4 两桩承台斜截面受剪承载力验算 49 5 4 5 两桩承台正截面受弯承载力验算 50 5 5 承台构造 51 5 6 小结 51 第六章第六章 承台沉降计算承台沉降计算 53 6 1 六桩承台基础沉降验算 55 6 2 四桩承台基础沉降验算 57 6 3 三桩承台基础沉降验算 58 6 4 两桩承台基础沉降验算 59 6 5 小结 61 第七章第七章 桩身结桩身结构构设设计计 63 7 1 六桩承台桩身结构设计 67 7 1 1 六桩承台桩身轴向承载力验算 67 7 1 2 六桩承台桩身水平承载力验算 67 7 2 四桩承台桩身结构设计 69 7 2 1 四桩承台桩身轴向承载力验算 69 7 2 2 四桩承台桩身水平承载力验算 69 河南理工大学本科毕业设计 论文 目 录 VI 7 3 三桩承台桩身结构设计 70 7 3 1 三桩承台桩身轴向承载力验算 70 7 3 2 三桩承台桩身水平承载力验算 70 7 4 两桩承台桩身结构设计 70 7 4 1 两桩承台桩身轴向承载力验算 70 7 4 2 两桩承台桩身水平承载力验算 71 7 5 桩配筋长度计算 71 7 6 桩身箍筋配置 71 7 7 小结 71 第八章第八章 施工要施工要点点 73 8 1 桩基施工前的调查与准备 73 8 1 1 桩基施工前的调查 73 8 1 2 编制桩基工程组织设计 74 8 1 3 桩基础施工设备 75 8 2 干作业成孔灌注桩施工 76 8 2 1 螺旋成孔施工机械设备 76 8 2 2 螺旋成孔桩施工流程 76 8 2 3 螺旋成孔桩施工要点 77 8 2 4 螺旋钻成孔桩灌注桩的特点及适用范围 77 8 2 5 柱锤冲孔混凝土桩施工工艺 77 总总 结结 80 参考文献参考文献 79 附附 录录 80 致致 谢谢 81 河南理工大学本科毕业设计 论文 第一章 绪 论 1 第一章 绪论 1 1 选题的目的和意义 目的 1 通过毕业论文的完成 能够更加深入的了解桩基础设计 2 对基坑的开挖及降水作简单的说明 3 掌握地基承载力的验算和承台的设计计算 4 最终可以独立完成与之相关的设计内容 意义 任何建筑物都建造在一定的地层上 建筑物的全部荷载都由它下面的地层来承担 受建筑物影响的那一部分地层称为地基 建筑物与地基接触的部分称为基础 基础工 程包括建筑物的地基与基础的设计与施工 桩基技术极为复杂 发展空间相当广阔 成为地基基础领域中一个非常活跃的 具 有很强生命力的分支领域 50 年来出现了许多新的桩型 新的工艺 新的设计理论和 新的科技成果 成为我国工程建设的有力支柱 为了很好地学习桩基础这一种施工工 艺 熟练地掌握桩基础的施工技术和施工方法 接触国外和国内最新的新桩型 新的 工艺 新的设计理念和新的科技成果 故本次设计特选择桩基础进行设计 1 2 国内外研究综述 1 桩的发展历程 最早使用的是木桩 早在 7000 8000 年前的新石器时代 人类在湖泊和沼泽里 栽木桩搭台作为水上依据 汉朝已用木桩修桥 到宋朝 桩基技术已比较成熟 今上 海市的龙华塔和山西太原的晋祠圣母殿 都是现存的北宋年代修建的桩基建筑 在英 国也保存有一些罗马时代修建的木桩基础的桥和居民点 20 世纪 20 30 年代出现沉 管灌注混凝土桩 上海在 30 年代修建的一些高层建筑的基础 就曾采用沉管灌注混 凝土桩 到 50 年代 随着大型钻孔机的发展 出现了钻孔灌注混凝土或钢筋混凝土 桩 后来 随着社会主义建设的发展 又根据地质条件和施工工艺 发展了钻 挖 冲孔灌注桩和爆扩桩 桩型多样化 直径向大型化发展 桥梁和高层建筑已用到直径 为 3 0m 和 3 2m 的灌注桩 就打入桩来说 我国 20 世纪 30 年代建筑的钱塘江大 桥 就采用过木桩和钢筋混凝土桩基础 桩型也多样化 有管桩 方桩 三角形桩 锥形桩和上部为钢筋混凝土 下部为 H 型钢桩的组合桩 就桩的长度来说 有整根预 制的 也有分段预制拼接而成的 为了解决钢管桩用钢量大 易锈蚀和造价高的缺点 在 六五 和 七五 期间 又研制了直径 1 2m 和直径 1 0m 的后张法预应力大管桩 河南理工大学本科毕业设计 论文 第一章 绪 论 2 应用于码头和海洋工程 近十多年来 在华南和华东地区 在建筑工程和高速公路建 设中广泛用一种新型的先张法预应力混凝土管桩 管桩的规格多 应用极为方便 在 我国 打入桩与灌注桩的应用同时并举 一般陆上的桩基工程 如工业与民用建筑和 桥梁工程以灌注桩为主 海上或内河港口工程和固定式海上平台的桩基工程以打入桩 为主 近年来 灌注桩发展迅速 已研制出多种施工技术 并且技术条件已经非常成熟 在国内的应用非常广泛 因灌注桩是用桩机设备在施工现场就地成孔或采用人工挖孔 在孔内放置钢筋笼 适用于不同土层 桩长可因地改变 没有接头 仅承受轴向压力 时 只需配置少量构造钢筋 需配制钢筋笼时 按工作荷载要求布置 节约了钢材 单桩承载力大 正常情况下 比预制桩经济 又因建筑场地的地层有预制桩不易穿过 的土层 又本建筑位于小区密集区 所以对噪音要求比较严格 所以不能实施沉桩施 工 该建筑附近也没有预制桩加工厂 所以考虑施工条件和建造成本 我们应采用钻 孔灌注桩 2 灌注桩的工作原理 钻孔灌注桩是为了在地下水位较浅的地层中施工而采取的施工方法 主要原理是将 钻渣利用泥浆带出 并保护孔壁不致坍塌 再使用水下混凝土浇筑的方法将泥浆置换出来 从而完成钻孔灌注桩的施工 要注意不要出现断状及缩径的情况 3 灌注桩的施工 1 泥浆护壁成孔灌注桩的施工 泥浆护壁成孔可用多种形式的钻机钻进成孔 在钻进过程中 为防止塌孔 应在 孔内注入高塑性粘土或膨润土和水拌合的泥浆 同时利用钻削下来的粘性土与水混合 自造泥浆保护孔壁 这种护壁泥浆与钻孔的土屑混合 边钻边排出孔内相对密度 稠 度较小泥浆 从而排除土屑 当钻孔达到规定深度后 清除孔底泥渣 然后安放钢筋 笼 在泥浆下灌注混凝土成桩 2 干作业成孔灌注桩施工 干作业成孔灌注桩是指在不用泥浆或套管护壁情况下 用人工或机械钻具钻出桩 孔 然后在桩孔中放入钢筋笼 再浇筑混凝土成桩 根据成孔方法可以分为螺旋钻成 孔灌注桩 螺旋钻成孔扩底灌注桩 钻孔压浆灌注桩等 3 人工成孔灌注桩的施工 人工挖孔灌注桩是用人工挖土成孔 然后安放钢筋笼 浇筑混凝土成为支承上部 结构的桩基 挖孔扩底灌注桩是在挖孔灌注桩的基础上 扩大桩端尺寸而成 这类桩 河南理工大学本科毕业设计 论文 第一章 绪 论 3 由于其受力性能可靠 不需要大型机具设备 施工操作工艺简单 在各地应用较为普 遍 已成为大直径灌注桩施工的一种主要工艺方式 4 爆扩成孔成孔灌注桩施工 爆扩灌注桩是用钻具成孔或爆扩成孔 再在孔底形成球形扩大头后 浇筑混凝土 成桩 这种桩可充分利用地基承载力 具有灌注桩基础 天然地基上独立基础的作用 和良好的技术经济效果 多年来在国内得到较为广泛的应用 1 3 本设计的内容 1 绪论部分主要对本次设计的目的和意义 桩的国内外发展历程和本次设计的 设计内容进行大致的陈述 工程地质条件部分对拟建建筑物的场地条件进行详细的说 明 并对不良地质情况进行显著标明 2 桩基础设计计算部分主要完成选定桩长和截面尺寸 确定单桩承载力特征值 确定桩数并进行桩的布置 进行桩身和承台的计算并满足构造设计要求 绘制桩基础 平面布置图 桩和承台大样图 并提出必要的技术说明 最后编写设计论文 3 施工技术和施工要求部分对冲孔灌注桩的施工准备 施工方案流程 主要技 术要求 如果保证施工质量进行详细的论述 然后完成本次设计所得到的结论和成果 并对设计过程中所查阅的参考文献进行说明 最后对指导完成本论文的琚老师表示感 谢 4 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 工程地质概 况 5 第二章 工程地质概况 南阳建业森林半岛项目总占地 479 亩 项目总住宅面积 60 万平米 是集国际居住 区 五星级酒店 国际教育园区 亲水湿地公园 风情商业街等为一体国际化滨水生 活综合体 建业 森林半岛 是建业住宅集团继建业绿色家园 桃花岛之后在南阳开发 建设的又一个城市经典产品 项目位于滨河路与信臣路交会处 背靠独山 东临白河 北依第七届全国农民运动会主场馆 白河支流纵贯地块 绿地率高达 40 以上 不可 复制的生态水景和独山天然氧吧 让生活品质高人一等 尽显帝王气势 建业 森林半 岛项目拟分为五期开发 一期产品规划有 9 栋住宅建筑 在景观规划上 以 水 森 林 蓝天 白云和游鱼 为天然设计元素 通过现代的施工工艺和写实的手法进行景 观描绘 营造一个集水流 岛屿 林木及穿插其中的休闲漫步道等多项元素为一体的 小区中心生态公园 南阳市建业森林半岛 I 期 4 号楼位于建业森林半岛住宅楼群楼的 外围 与孔明北路毗邻 2 1 自然地理和水文 气候 气象 2 1 1 自然地理 南阳市城区位于北纬 32 57 33 07 东经 112 21 112 38 整个南阳市在北纬 32 17 33 48 东经 110 58 113 49 之间 其东北西三面环山 南部是丘岭地 整 个地形成为一个近马蹄形的盆地 总面积 2 66 万平方公里 山区 丘陵 平原约各占 1 3 耕地 1312 万亩 辖 2 区 10 县 是河南省第三大城市 同时也是河南省面积最大 的地级市 2 1 2 自然水文 南阳市分水系三大流域 中西部大部分地区属于汉水流域 长江流域 东南部的 桐柏县是淮河发源地 分属淮河流域 南召县北部有一小块地方属于黄河流域 河流 分属长江 淮河两大系 长度在一百公里以上的河流有十条 南阳市主要河流有丹江 唐河 白河 淮河 灌河 湍河 丹江口水库主要分布于南阳淅川 是亚洲最大人工 淡水湖 山脉 南阳西北部有伏牛山脉 东南部有桐柏山脉 南阳市区内有九座孤山 分别是丰山 隐山 蒲山 独山 羊磨山 紫山 遮山 塔子山 2 1 3 自然气候和气象 南阳地处亚热带向温带的过渡地带 属于典型的季风大陆湿润半湿润气候 四季 分明 春秋时间 55 70 天 夏季 110 120 天 冬季时间 110 135 天 年平均气温 14 4 15 7 七月平均气温 26 9 28 0 一月平均气温 0 5 2 4 年降雨量 703 6 1173 4mm 自东南向西北递减 年日照时数 1897 9 2120 9 小时 年无霜期 220 245 天 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 工程地质概 况 6 古人曾以 春前有雨花开早 秋后无霜叶落迟 的诗句来赞扬南阳良好的气候条件 南 阳市的主导风向为东北风和北风 风速的变化规律是 春 秋季多为东北风 平均风 力 3 4 级 最大 5 级 五月底到六月初常有短时间的 4 5 级西南风 平均风速一般 为 3 5m s 夏季多偏北风 间有 4 5 级的西风 西北风 一般风力为 2 3 级 风速 一般为 2 5m s 盛夏期间 由于受较强冷空气影响 间有 7 级以上偏南大风 冬季节 多为北风 西北风 其他风向较少 风速比夏季较大 仅次于春季 一年中最多风向 为东北风 年平均风力 2 8 级 平均风速 2 4m s 南阳市的主导风向为东北风的原因 是多方面的 一方面是受大 图图 2 1 南阳地区风玫瑰图南阳地区风玫瑰图 气环流形势和季风活动的影响 另一方面也与南阳的地形条件有着密切的关系 南阳位 于河南省西南部 全区三面环山 素有 南阳盆地 之称 西北部有伏牛山 东南部有桐柏 山 呈自盆地东北向西南方向倾斜的扇形地带 在盆地的东北角有一缺口 新野 邓州为盆 地南部的出口 这种特殊的地形 也是造成南阳市东北风异常活跃的原因 2 2 场地工程条件 2 2 1 场地地形 拟建建筑物场地地势平坦 局部堆有建筑垃圾 2 2 2 地下水特征 1 地下水为大气降水及河水补给 地下水主要为赋存于填土层中的上层滞水及 圆砾 砾砂 细砂层中的孔隙潜水 场地周边无大型化工厂 根据区域性水文地质资 料水样水质简易分析结果知 拟建场区地下水对混凝土结构无结晶类和分解类腐蚀 2 地下水位深度 在勘察过程中 对所有钻孔均进行了简易水文地质观测 地 下水位埋藏较浅 位于地表下 3 5m 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 工程地质概 况 7 2 2 3 场地地层结构 根据钻探揭露 在钻孔深度范围内 场区地层自上而下可分为 5 层 见图2 1 现 分述如下 0 000 0 450 图图 2 2 地层分布示意图地层分布示意图 号土层 素填土 黄褐色 松散 稍湿 以粉质粘土为主 局部为杂填土 含建 筑垃圾 该层场区普遍分布 层厚 1 5m 承载力特征值 kPa95 ak f 号土层 淤泥质土 层厚 3 3m 流塑 承载力特征值 kPa65 ak f 号土层 粉砂 层厚 6 6m 稍密 承载力特征值 kPa110 ak f 号土层 粉质黏土 棕红色 硬塑 湿 高干强度 高韧性 切面有光泽 无摇震反应 含铁锰氧化物和铁锰结核 该层在场区普遍分布 层厚 4 2m 承载力特征值 kPa165 ak f 号土层 粉砂层 钻孔未穿透 中密 密实 承载力特征值 kPa280 ak f 2 2 4 场地条件 建筑物所处场地抗震设防烈度为 7 度 场地内无可液化沙土 粉土 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 工程地质概 况 8 2 3 岩土设计技术参数 岩土设计参数见表 2 1 和表 2 2 表表2 1 地基岩土物理学参数地基岩土物理学参数 土层编号土的名称 孔隙比 e 含水量 W 液性指数 L I 标准灌入锤击数 N 次 重度 3 mkN 压缩模量 MPa s E 素填土 195 0 淤泥质土1 0462 41 08 173 8 粉砂0 8127 6 14187 5 粉质粘土0 7931 20 74 209 2 粉砂层0 58 311816 8 表表2 2 桩的极限侧阻力标准值桩的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值和极限端阻力标准值 sk q pk q 土层编号土的名称桩的侧阻力 sk q桩的端阻力 pk q 素填土22 淤泥质土28 粉砂45 粉质粘土60900 粉砂层752400 2 4 上部结构资料 拟建建筑物为 9 层钢筋混凝土框架结构 长 52 2m 宽 18 3m 室外地坪标高同 自然地面 室内外高差为 450mm 柱截面尺寸均为 横向承重 mm400mm400 2 5 岩土工程评价 1 本次勘察结果表明 场地内地层结构简单 土层分布基本均匀 同层物理 力学性质差异不大 基岩界面整体坡度不大 无不良工程地质现象和特殊性岩土 2 本地最大冻土厚度 0 46 米 一月份平均温度 属微冻区 C0 3 3 南阳地区抗震设防烈度为 7 度 设计基本地震加速度 0 10g 设计地震分 组为第一组 建筑设计特征周期 0 35s 依据上海岩土工程勘察设计研究院有限公司提 供的 南阳建业森林半岛面波测试报告 结论 该场区场地土类型属中软场地土 场 地类别属 类 脉动卓越周期为 T 0 116 0 212 无特殊土层和不良地质现象分布 因此综合判定属建筑抗震一般地段 4 拟建场地地下水为大气降水及河水补给 地下水位埋藏较浅 位于地表下 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 工程地质概 况 9 3 5m 地下水主要为赋存于填土层中的上层滞水及圆砾 砾砂 细砂层中的孔隙潜水 场地周边无大型化工厂 根据区域性水文地质资料水样水质简易分析结果知 拟建场 区地下水对混凝土结构无结晶类和分解类腐蚀 10 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 桩基础设计依 据 11 第三章 桩基础设计原理 3 1 桩基基本设计规定 桩基基本设计规定如下 1 桩基础应按以下两类极限状态设计 1 承载能力极限状态 桩基达到最大承载能力 整体失稳或发生不适于继续承载 的变形 2 正常使用极限状态 桩基达到建筑物正常使用所规定的变形限值或达到耐久性 要求的某项限值 根据建筑规模 功能特征 对差异变形的适应性 场地地基和建筑物体型的复杂 性以及由于桩基问题可能造成建筑破坏或影响正常使用的程度 将桩基设计分为表 3 1 所列的三个设计等级 桩基设计时 应根据表 3 1 确定设计等级 表表 3 1 建筑桩基设计等级建筑桩基设计等级 设计等级建筑类型 甲级 1 重要的建筑 2 30 层以上或高度超过 100m 的高层建筑 3 体型复杂且层数相差超过 10 层的高低层 含纯地下室连体的建筑 4 20 层以上框架 核心筒结构及其他对差异沉降有特殊要求的建筑 5 场地和地基条件复杂的 7 层以上的一般建筑及坡地 岸边建筑 6 对相邻既有工程影响较大的建筑 乙级除甲级 丙级以外的建筑 丙级场地和地基条件简单 荷载分布均匀的 7 层及 7 层以下的一般建筑 2 桩基应根据具体条件分别进行以下承载能力计算和稳定性验算 1 应根据桩基的使用功能和受力特征分别进行桩基的竖向承载力计算和水平承载 力计算 2 对于桩身和承台结构 应进行承载力计算 对于桩侧土不排水 抗剪强度小于 且长径比大于 50 的桩 应该进行桩身压屈计算 对于混凝土预制桩 应按吊装 kPa10 运输和锤击作用进行桩身承载力验算 对于钢管桩 应进行局部压屈验算 3 当桩端平面以下存在软弱下卧层时 应进行软弱下卧层承载力验算 4 对位于坡地 岸边的桩基 应进行整体稳定性验算 5 对于抗浮 抗拔桩基 应进行基桩和群桩的抗拔承载力计算 6 对于抗震设防区的桩基 应进行抗震承载力验算 3 以下建筑桩基应进行沉降计算 1 设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层的建筑桩基 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 桩基础设计依 据 12 2 设计等级为乙级的体型复杂 荷载分布显著不均匀或桩端平面以下存在软弱土 层的建筑桩基 3 软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础 4 对受水平荷载较大或对水平位移有严格限制的建筑桩基 应计算其水平位移 5 应根据桩基所处的环境类别和相应的裂缝控制等级 验算桩和承台正截面的 抗裂性和裂缝宽度 6 桩基设计时 所采用的作用效应组合与相应的抗力应符合以下规定 1 确定桩数和布桩时 应采用传至承台地面的荷载效应标准组合值 相应的抗力 应采用基桩或复合基桩承载力特征值 2 计算荷载作用下的桩基沉降和水平位移时 应采用荷载效应准永久组合 计算 水平地震作用 风荷载作用下的桩基水平位移时 应采用水平地震作用 风荷载效应 标准组合 3 验算坡地 岸边建筑桩基的整体稳定性时 应采用荷载效应标准组合值 抗震 设防区 应采用地震作用效应和荷载效应的标准组合 4 在计算桩基础结构承载力及确定尺寸和配筋时 应采用传至承台顶面的荷载效 应基本组合 当进行承台和桩身裂缝控制验算时 应分别采用荷载效应标准组合值和 荷载效应永久组合 5 桩基结构设计安全等级 结构设计使用年限和结构重要性系数应按有关建筑 0 结构规范的规定采用 除临时性建筑外 重要性系数不应小于 1 0 0 6 当桩基结构进行抗震验算时 其承载力调整系数应按现行 建筑抗震设计 RE 规范 GB50011 2001 的规定采用 3 2 资料的收集 桩基础设计之前必须充分掌握设计原始资料 具体情况如下 1 岩土工程勘察资料 包括工程地质报告和图件 岩土物理力学性能指标及水 文地质条件资料 抗震设防烈度及场地不良地质现象资料 2 建筑场地环境条件资料 包括建筑场地的平面图 交通设施 地下管线和地 下构筑物等的分布 相邻建筑物基础形式及埋置深度 周围建筑的防震 防噪声的要 求 泥浆排泄和弃土条件 3 建筑物的有关资料 建筑物的总平面布置图 安全等级 结构类型 荷重和 抗震设防烈度等 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 桩基础设计依 据 13 4 施工机械设备的进出场及现场运行条件 3 3 拟定设计方案 选择桩型和成桩工艺 根据建筑结构类型 荷载性质 桩的使用功能 穿越土层 桩端持力层土类 地 下水位 施工环境和经验以及桩材供应条件等 选择经济 合理 安全 适用的桩型 和成桩工艺 见表 3 2 表表 3 2 常用桩型及适用范围常用桩型及适用范围 成孔方式桩径 mm桩长 m适用范围 预制钢筋混 凝土桩 锤击300 500 12中密以下的松散砂层 粉土层 杂填土 钢管桩锤击 钻孔600 900 80可进入较硬持力层 冲抓 30 冲击 50 回转钻 800 80 碎土石 砂土 粉土 黏性土及风化岩 当进 入中等风化和微风化岩层时 冲击成孔的速度 比回转的快 泥浆护壁成 孔 潜水钻500 800 50黏性土 淤泥 淤泥质土及砂土 螺旋钻300 800 30 地下水位以上的黏性土 粉土 砂土及人工填 土 钻孔扩底300 600 30 地下水位以上的坚硬 硬塑的黏性土及中密以 上砂土 干作业 机动洛阳铲300 500 20地下水位以上黏性土 黄土及人工填土 锤击340 800 30 硬塑黏性土 粉土及砂土 直径大于或等于 600mm 的可达强风化岩 沉管成孔 振动400 500 24可塑性土 中细砂 爆扩成孔 350 12 地下水位以上的黏性土 黄土 碎石土及风化 岩 人工挖孔 100 40黏性土 粉土 黄土及人工填土 一般来说 对于框架结构 当桩端持力层较坚硬且不太深时 宜选择大直径钻孔 或人工挖空灌注桩设计成一柱一桩基础 对于建筑物统一结构单元 应避免采用不同 类型的桩 否则应考虑基础的变形协调计算 当土中存在预制桩很难穿越的孤石 废 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 桩基础设计依 据 14 金属或残积层中未风化的岩脉时 不易采用预制桩 当土层分布很不均匀时 混凝土 预制桩的长度较难掌握 当持力层层面坡度较大时 预制桩沉桩时桩身易折断 宜采 用灌注桩 在城市建筑密集区 预制桩和沉管灌注桩的施工可能带来噪声 沉桩挤土 可能危及临近建筑物和地下管线的安全 采用钻孔灌注桩或人工挖孔灌注桩更为合适 3 4 桩径与桩长的选择 桩径与桩长的设计 应综合考虑荷载的大小 土层性质与桩周土阻力状况 桩基 结构特点 施工设备与技术条件等因素后确定 力争做到既满足使用要求又经济 最 有效的利用和发挥地基土的桩身材料的承载性能 设计时首先拟定尺寸 然后通过基 桩计算和验算 视所拟定的尺寸是否经济合理再进行最后确定 3 4 1 桩径拟定 桩的类型选定后 桩径可根据各类桩的特点与常用尺寸选择确定 通常 10 层以下 的建筑可考虑采用直径 400 500mm 左右的灌注桩或边长 250 300mm 的预制桩 10 20 层的建筑可采用直径 600 1000mm 的灌注桩或边长 300 500 的预制桩 20 30 层的建 筑可采用直径 700 1200mm 的钻 冲 挖 孔灌注桩或边长为 400 600mm 的预制桩 30 40 层的建筑可采用直径 800 1500mm 的大直径灌注桩 楼层更高的建筑可采用直 径更大的灌注桩 3 4 2 桩长拟定 确定桩长的关键在于选择桩端持力层 设计时 可先根据地质条件选择适宜的桩 端持力层初步确定桩长 并应考虑施工的可行性 如钻孔灌注桩钻机的最大深度等 一般应选择较硬土层作为桩端持力层 桩端全断面进入持力层的深度 对于黏性 土 粉土 不宜小于 2d d 为桩身设计直径 对于砂土 不宜小于 1 5d 对于碎石土 不宜小于 d 当存在软弱下卧层时 桩基以下硬持力层厚度不宜小于 3d 对于嵌岩桩 嵌岩深度应综合荷载 上覆土层 基岩 桩径和桩长等诸因素确定 嵌入倾斜的完整岩和较完整岩的全断面深度 不宜小于 0 4d 且不小于 0 5m 倾斜度大 于 30 的中风化岩 宜根据倾斜度及岩石的完整性适当加大嵌岩深度 嵌入平整 完 整的坚硬岩和较硬岩的深度 不宜小于 0 2d 且不应小于 0 2m 在抗震设防区 桩进入液化层以下稳定土层中的全截面长度除满足上述要求外 对于碎石土 砾 粗砂 中砂 密实粉土和坚硬黏性土尚不应小于 2 3 d 对于其 他非岩石土尚不宜小于 4 5 d 如果在施工条件容许的深度内没有坚硬土层存在 应尽可能选择压缩性较低 强 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 桩基础设计依 据 15 度较高的土层作为持力层 要避免使桩底坐落在软土层上或与软弱下卧层的距离太近 以免桩基础发生过大的沉降 对于摩擦桩 柱底持力层可能有多种选择 此时确定桩长与桩数两者相互牵连 可通过试算比较 选择较合理的桩长 摩擦桩的桩长不应拟定太短 一般不应小于 4m 此外 为保证发挥摩擦桩桩底土层支撑力 桩端部应尽可能达到该土层的桩端阻 力临界深度 3 4 3 有效桩长的确定 初步确定承台地面标高后才能明确有效桩长 以便计算桩基承载力 当作用在桩 基础上的水平力和弯矩较大时 可适当降低承台底面标高 在寒冬地区 承台底面应 位于冻结线以下不少于 0 25m 同时 桩顶应嵌入承台一定长度 对大直径桩宜不少于 100mm 对于中等直径桩不宜少于 50mm 3 5 基桩竖向承载力特征值 R 1 对于端承型桩基 桩数少于 4 根的摩擦型柱下独立桩基 或由于地层土性 使用条件等因素不宜考虑承台效应时 基桩竖向承载力特征值应取单桩竖向承载力特 征值 即 a RR 3 1 2 对于符合下列条件之一的摩擦型桩基 宜考虑承台效应来确定其复合基桩竖向 承载力特征值 1 上部结构整体刚度较好 体型简单的建 构 筑物 2 对差异沉降适应性较强的排架结构个柔性构筑物 3 软土地基的减沉复合疏桩基础 考虑承台效应的复合复合基桩竖向承载力特征值可按下列公式确定 不考虑地震作用时 cakca AfRR 3 2 考虑地震作用时 cakc a a AfRR 25 1 3 3 其中 nnAAA psc 3 4 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 桩基础设计依 据 16 式中 承台效应系数 可按表 3 4 取值 c 承台下承台宽度且不超过 5m 深度范围内各层土的地基承载力征值按 ak f21 厚度加权的平均值 计算基桩所对应的承台底净面积 c A 桩身截面面积 ps A 2 mm 承台计算域面积 对于柱下独立基础 A 为承台总面积 对于桩筏基础 A A 为柱 墙筏板的 1 2 跨距和悬臂边 2 5 倍筏板厚度所围成的面积 对于 桩集中布置于单片墙下的桩筏基础 取墙两边各 1 2 跨距围成的面积 按 条形承台计算 c 地基抗震承载调整系数 按表 3 4 取值 a 表表 3 4 承台效应系数承台效应系数 c dSa lBc 3456 6 0 4 0 06 0 080 14 0 170 22 0 260 32 0 38 0 4 0 80 08 0 100 17 0 200 26 0 300 38 0 44 0 80 10 0 120 20 0 220 30 0 340 44 0 50 单排桩条形承台0 15 0 180 25 0 300 38 0 450 50 0 60 0 50 0 80 注 1 表中为庄中心距与桩径之比 为承台宽度与桩长之比 当计算基桩为非正方形排列时 dSalBc 其中 A 为承台计算域面积 n 为总桩数 nASa 2 对于桩布置于墙下的箱 筏承台 可按单排桩条形承台取值 c 3 对于单排桩条形承台 当承台宽度小于 1 5d 时 按非条形承台取值 c 4 对于采用后注浆灌注桩的承台 宜取低值 c 5 对于饱和粘性土中的挤土桩基 软土地基上得桩基承台 宜取低值的 0 8 倍 c 表表 3 5 地基抗震承载力调整系数地基抗震承载力调整系数 a 岩土名称和性状 a 岩石 密实的碎石土 密实的砾 粗砂 中砂 的黏性土和kPafak300 1 5 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 桩基础设计依 据 17 粉土 中密和稍密碎石土 中密和稍密的砾 粗砂 中砂 中密和稍密的细砂 粉砂 的黏性土和粉土 坚硬的黄土kPafkPa ak 300150 1 3 稍密的细砂 粉砂 的黏性土和粉土 可塑黄土kPafkPa ak 150100 1 1 淤泥 淤泥质土 松散的砂 杂填土 新近堆积黄土及流塑黄土1 0 3 6 确定基桩根数及其平面布置 单桩的承载力设计值确定后 可根据建筑物上部荷载确定桩基的根数 根据建筑 物上部结构进行合理的布桩 3 6 1 桩间距的确定 群桩中桩间距的确定应该根据土类别 成桩工艺以及排列形式来确定桩的最小中 心距 一般情况下 穿越饱和软土的挤土桩 要求桩中心距最大 部分挤土桩或穿越非 饱和土的挤土桩次之 非挤土桩最小 对于大面积的桩群 桩的最小中心距宜适当加 大 基桩的最小中心距应符合表 3 6 的规定 当施工中采取减小挤土桩效应的可靠措 施时 可根据当地经验适当减小 表表 3 6 基桩最小中心距基桩最小中心距 土类别与成桩工艺 桩排数不少于 3 桩数不少于 9 根 的摩擦型桩基 其他情况 非挤土灌注桩d0 3d0 3 非饱和土 饱和非黏性 土 d5 3d0 3 部分挤土桩 饱和黏性土d0 4d5 3 非饱和土 饱和非黏性 土 d0 4d5 3 挤土桩 饱和黏性土d5 4d0 4 钻 挖孔扩底桩或 当 时D2mD0 2 mD2 或 当时 D5 1mD5 1 mD2 非饱和土 饱和非黏性 土 且D2d0 4且D2d5 3 沉管夯扩 钻 孔挤土桩 饱和黏性土且D5 2d5 4且D2 2d0 4 注 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 桩基础设计依 据 18 1 d 为圆桩设计直径或方桩设计边长 D 为扩大端设计直径 2 当纵横向桩距不相等时 其最小中心距应满足 其他情况 一栏的规定 3 当为端成桩时 非挤土灌注桩的 其他情况 一栏可减小至 2 5d 3 6 2 桩的平面布置 桩数确定后 可根据桩基受力情况选用单排桩或多排桩桩基 多排桩的排列形式 常采用正方形 三角形和梅花形 桩基础中桩的平面布置 除应满足前述的最小中心距等构造要求外 布桩时还应 尽量使桩群承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合 当作用于桩基的弯矩较大 时 以尽量将桩布置在距承台形心较远处 采用外密内疏的布置方式 以增大基桩对 承台形心或合力的作用点的惯性矩 提高基桩的抗弯能力 在排列基桩时 应考虑使 桩基受水平力和力矩较大方向有较大的截面模量 为了增强建筑物短边方向的整体稳 定性 可考虑将横墙下的承台梁在外纵墙以下布置两根探头桩 在墙体开洞下方不布 桩 特殊情况下必须布桩时应先加固洞口处承台梁 在梁式承台或板式承台下布桩应 本着减小弯矩的原则 尽量在柱和墙下布桩 3 7 灌注桩桩身结构设计 灌注桩桩身可按构造配筋 具体要求如下 3 7 1 灌注桩配筋率 当桩径为 300 2000mm 时 正截面配筋率取 0 65 0 02 大直径取低值 小直 径取高值 对于受荷载特别大的桩 抗拔桩和嵌岩端成桩应根据计算确定配筋率 并 不小于上述规定值 3 7 2 灌注桩配筋长度 1 端承型桩以及位于坡地 岸边的基桩应沿桩身等截面或变截面通长配筋 2 摩擦型灌注桩配筋长度不应小于 2 3 桩长 当受水平荷载时 配筋长度尚不宜小 于 为桩的水平变形系数 4 0 3 对于受地震作用的基桩 桩身配筋长度应穿过可液化土层和软弱土层 进入稳定 土层的深度不应小于 为桩身设计直径 d3 2d 4 抗拔桩及因地震作用 冻胀或膨胀力作用而受拔力的桩 应在等截面或变截面通 常配筋 3 7 3 灌注桩配筋要求 对于受水平荷载的桩 主筋不应小于 对于抗压桩 主筋不少于 纵128 106 向钢筋应沿桩身周边均匀布置 其净距不应小于 60mm 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 桩基础设计依 据 19 3 7 4 灌注桩箍筋配置 箍筋采用螺旋式 直径不宜小于 6mm 间距宜为 200 300mm 受水平荷载较大的 桩基和抗震桩基 以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时 桩顶以下 5d 范围内箍筋 应适当加密 间距不应大于 100mm 当钢筋笼长度超过 4m 时 为加强其刚度 应每 隔