体育馆桩基础设计与施工

1设计资料

1.1工程概况

拟建工程位于回龙桥路南侧，通海路中学路东侧(详见平面布置图)，主要

建筑物的特征见表1—1。

表1—1拟建工程概况

总占地

建筑物幢层总高度基础埋置深荷载结构设计地坪标

面积

名称数数(m)度(m)kN类型高

(m2)

综合楼1723982835400框架40.5

1.2勘察依据和技术标准

(1)《建设工程勘察合同》

(2)《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)

(3)《建筑地基基础设计规范》(GBJ50007—2001)

(4)《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)

(5)《建筑桩基技术规范》(JGJ94—94)

(6)《土工实验方法标准》(GB/T50123—1999)

(7)《工程岩体实验方法标准》(GB/T50266—99)

1.3勘察目的、任务要求

根据工程特点和现行规范的要求，本次勘察拟达到如下目的:

(1)查明地质、构造、岩土性质、地下水情况；

(2)查明场地地层液化地层、土洞等不良地质现象；

(3)提供地基承载力，桩的端阻力和侧阻力；

(4)判定场地土类型，场地类别和地基的地震效应；

(5)对地基和基础设计方案提出建议；

（6）对基坑开挖和地下水控制提出建议；

（7）提出对不良地质现象的治理意见；

（8）提出地基处理方案建议。

1.4勘察工作

1.4.1勘察方法和工作量

根据建筑物的重要性，、场地复杂程度和地基复杂程度判定勘察等级为乙

级。

1.4.2勘探点布置

勘探点共计14个，勘探点间距为12.0—21.0m（详见勘探点平面图）。勘探

点间距满足规范要求。

1.4.3勘探孔深度

根据场地条件和建筑物特点在预计浅基础地方，按照规范

《GB50021—2001》第4.1.18条的规定：勘探孔深不小于基础底面宽度的3倍,

且不小于5m,在预计桩基础地方，按照规范《GB50021—2001》第4.9.4条的

规定：勘探孔深按进入桩尖持力层3—5d,勘探孔基本满足要求。

根据勘探的任务和要求：本次完成的勘探的工作量见表1—2：

表1—2勘察工作量一览表

钻孔14个进尺186.1m

标准贯入实验18次/7孔取岩样分析6组/6孔

简易水文观测3次

1.5地形'地貌

拟建工程原始地貌上属于剥蚀堆积丘陵区丘岗、冲沟，场地设计地坪标高

为40.5m,场地标高假定回龙桥路和通海路中学路交汇处（高程引测点）标高

为40.11m,各孔标高36.00—40.50m,高差4.5m,主楼负一楼和网架篮球场基

础底面标高位于一个水平面内，坐标系统为北京坐标系。

1.6区域地质条件

1.6.1区域地质构造

本区域跨杨子准地台和华南褶皱系两个大地构造单元，处在江汉一洞庭湖

断陷盆地的华容隆起区与湘东一鄂东断块隆起区的幕埠山上升的交界地区。

场地区域地质构造处于土马坳扇形背斜南翼、基地岩层倾向东北，倾角70

—75%

从宏观上沙湖一岳阳一桃江断裂和湘江断裂是区内较大的断裂，它们是第

四纪活动断裂，位于场地的西面，离场地较远，场地内无新构造通过。

1.6.2区域地层

拟建场区内基底为下元古界板溪群板岩，上覆地层为第四系全新统地层。

1.7场地工程地质条件

1.7.1岩土特征

本次勘察查明，在钻探所达深度范围内，场地地层特性现分述如下：

杂填土（。丁）①（①为地层编号，下同）：杂色，由粉质粘土、风化板

岩块石和建筑垃圾等填成，不均匀，结构疏松，具孔隙，欠压实，新近填成。

全区均有分布，层厚0.6—9.0m（,

第四系全新统冲积层（）粉质粘土②：黄褐色、棕褐色，粘粒次之，湿一

稍湿，呈软一可塑状态，摇振反映中，光泽反映中，干强度中，韧性中。层厚

1.0—3.6m。

元古界板溪群（Pt）强风化板岩（）③：黄褐色，泥质成分为主，粉砂质

成分次之，变余结构、板状构造，上部已风化成土状，往下变为碎块状，强度

逐渐增高。层厚0.6—5.0mo

元古界板溪群（Pt）中风化板岩（）④：黄褐色，黑褐色，泥质成分为主，

粉砂质成分次之，变余结构，板状构造，节理裂隙发育，节理裂隙面上见有褐

色铁铳质浸染，岩芯呈短柱状。

上述各地层分布规律及野外特征等情况详见“工程地质剖面图”和“钻孔

柱状图”。

1.7.2岩、土物理力学性质

（1）标准贯入试验

本次勘察为了了解各岩土层物理力学性质在各土层进行的原位标贯试验，

其结果见附表1—3。我们对标贯击数进行了校正，并用电脑根据规范进行了统

计、修正，得出了各土层标贯击数的标准值（见表1—3）。

（2）岩石试验

本次勘察在中风化板岩取岩样6组，作岩石单轴饱和状态下的抗压强试验,

结果附后，岩石单轴抗压强度标准值统计如表1一4。

表1—3标准贯入试验成果表

校正击数

地层平均值

层号样本数范围值变异系数标准值（击）

名称（击）

（击）

①杂填土62.9—3.93.30.152.9

粉质

②66.7—10.78.50.187.3

粘土

强风化

③623.8—31.926.90.0524.7

板岩

表1-4单轴抗压强度标准值

地层范围值平均值

层号样本数变异系数标准值（MPa）

名称（MPa）（MPa）

中风化

④63.74—5.914.880.114.50

板岩

根据岩石的野外地质特征，结合试验分析结果，在计算地基承载力时，按天

然单轴抗压强度，中风化板岩折减系数取0.30,得出中风化板岩地基承载力特

征值=1044Kpa。

(3)岩土参数

按照《GB50007—2002》有关条文，主要物理力学性质指标：抗剪强度标准

值；压缩性指标取平均值；地基承载力取特征值。根据岩土试验结果和邻近地

区的经验，场地内主要物理力学性质指标推荐如下：

1.8地下水

场地内地下水类型为上层滞水和基岩裂隙水，上层滞水主要赋存于第四系

填土层之中，接受大气降水和地表水的补给，动态变化受气候影响较大，地下

水径流受基岩裂隙控制，风化板岩从上到下由于裂隙逐渐减少水量也逐渐变小。

这二层地下水都由原始的山坡向冲沟内排泄。地下水如直接长时间的浸泡地基,

粉质粘土和风化板岩都会因此而降低强度，地基承载力会显著降低，但基础选

型合适，施工得当，地下水对工程的影响可以降低或避免。

勘察期间实测钻孔稳定水位为5.0—12.0m。本次勘察未取水样，但附近无

酸性水和硫化矿水的渗入，根据《岩土工程勘察规范》的有关规定和邻近地区

的资料比较判定：场区地下水对混凝土无腐蚀性。

表1—5各土层物理力学性质指标

士对挡

天然重度土墙基压缩模量Es内摩擦角凝聚力地基承载力

岩土名称

P(KN/m2)底的摩Mpa0(°)C(Kpa)特征值(Kpa)

擦系数

①杂填土18.8108

②粉质粘

±(软、可19.10.337.01830150

塑)

③强风化

20.00.40(120)350

板岩

④中风化

24.20.501044

板岩

注：括号内的数值为变形量。

1.9场地和地基的地震效应

根据《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)的规定，拟建场地抗震设防

烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.10g。根据场地

地层条件和邻近场地的波速试验结果判定：场地覆盖层在15m以内，场地等效

剪切波速2502X40(m/s),场地属中软场地土，场地类别为n类，场地特征周

期为0.35s。根据场地条件分析，场地属于抗震不利地段。

1.10不良地质作用

场地内未发现土洞，液化地层、崩塌、滑坡等不良地质作用。

1.11岩土工程分析评价

1.11.1岩土工程特性评价

第①层杂填土：结构疏松，不均匀，工程性能差，压缩性高，不能作为天

然地基使用。

第②层粉质粘土：强度中，工程性能中，压缩性能中等，分布不稳定，承

载力一般，不宜作为建筑物基础持力层。

第③层强风化板岩：强度较高，工程性能较好，承载力较大，是多层建筑

物基础较好的持力层和桩基础较好的坐落层。

第④层中风化板岩：强度高，工程性能好，承载力大，是多层和高层建筑

物基础理想的持力层和桩端坐落层。

1.11.2场地稳定性和均匀性评价

场地内未发现土洞、液化地层、崩塌、滑坡等不良地质作用。场地附近无

高大建筑物，建筑遭受和诱发不良地质作用的可能性较小，场地稳定性较好。

根据场地岩土工程条件，对各剖面的岩土均匀性做出如下评价：

从1—1和2—2'剖面：西侧软弱覆盖层较厚，东部软弱覆盖层较薄，岩面

起伏较大，土层分布不均匀。

从3—3、和4—'剖面：软弱覆盖层均较厚，土层分布较均匀。

综上所述：该场地地震构造环境稳定，地层分布不均匀，为可进行建筑的

一般场地。

1.11.3基础选型

根据场地工程地质条件和建筑物的特点以及周围环境分析：

根据拟建工程特点、场地土及周围环境条件，以及钻拢剖面图，建议拟建

建筑物北面七层的综合楼东部分可采用浅基础，其余部分宜采用桩基础，以强

风化或中风化板岩作为桩墙持力层。

1.11.4基础支护

本工程七层综合楼有负一层，基坑深度约4.0m,网架篮球场也位于设计地

坪标高4.0m。综合楼北面和东面均临路，开挖放坡的余地不大，其东部基坑位

于填土之中，应采用挡土墙或护壁板形式进行基坑支护。其设计参数可参考表5

的数据，综合楼东部软弱覆盖层较薄，基坑护壁为风化，可采用简单的喷浆措

施进行基坑支护。

网架篮球场也应采用挡土墙或护壁桩等措施施工进行基坑支护，保证建筑

物的正常使用。其设计参数可参考表1—5的数据。

1.11.5基础设计参数

拟建建筑物如采用浅基础可采用表1—5的数据进行设计，拟建建筑物如采

用桩基础，以下提供几种桩的极限侧阻力和端阻力标准值(见表1—6)。其桩长、

桩径应通过计算以满足上部荷载的要求。

1.12建议与结论

(1)根据拟建工程特点、场地土及周围环境条件，拟建建筑物采用桩基础。

(2)勘察结果表明，拟建场地地层层序清晰，地层分布不均匀，无可液化

地层、土洞等不良地质现象、场地稳定性较好。

(3)拟建场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g,场地特

征周期为0.35g,场地土属中软场地土，场地类型为n类。

(4)场地地下水为上层滞水，该水质对混凝土不具腐蚀性。

表1-6桩的极限侧阻力和端阻力标准值

冲、挖、钻孔灌注桩沉管灌注桩

极限侧阻力极限侧阻力极限侧阻力

层号岩土名称极限侧阻力标准

标准值标准值标准值

值(Kpa)

(Kpa)(Kpa)(Kpa)

②粉质粘土6463

③强风化板岩1161500924800

④中风化板岩=4500

注：1沉管灌注桩是指带预制桩尖的。

2采用不同的基础型式，应注意沉降差异。

3如采用沉管灌注桩，因填土中风化板岩块石较多，施工时应采用设计标高与贯入度

双控的办法保证成桩质量。

2计算部分

2.1桩基持力层、桩型、承台埋深和桩长的确定

从勘察资料可知，土层分布不均匀，在此设计中取中间值进行计算，因此

根据勘探资料可知:地基表面为4m厚的填土和3.6m厚的粘土层，以下为厚4.6m

的强化板岩，而且其下层为性质较好的中风化板岩层。分析表明，柱在天然地

基上难以满足要求，考虑采用桩基础。根据地质情况，选择中风化层作为桩端

持力层，如图2—1所示。

根据工程情况，承台埋深选为3.0m,预选350nmix350mm、400mmx400mm两

种灌注桩作比较，桩进入中风化板岩层1.8m,伸入承台100mm,则桩长均为

11.Imo

2.2桩基承载力

即群桩基础中的单桩承载力。其竖向极限承载力标准值按下式计算。

=

Quk=Qsk+QPk"X%?4十Qpk^p（式2-1）

式中：

——单桩竖向极限承载力标准值；

、一一分别为单桩的总极限侧阻力标准值和总极限端阻力标准值；

---桩周长；

、一一分别为桩第i层土的极限侧阻力标准值和桩端持力层极限端阻力标准

值；

——按土层划分的第i层土桩长；

---桩身截面面积。

查规范得灌注桩采用经验参数法计算桩承载力时其抗力分项系数

ys=yp=ysp=1.70,则其桩竖向承载力设计值为：

R=Q"+2"p=Q3L70（式2—2）

式中：

R一一单桩竖向承载力设计值；

、一一分别为侧阻分项抗力系数和端阻分项抗力系数。

根据土质和桩型查规范可得、，以边长350mm桩为例：

=4x0.35（15x1+63x3.6+92x4.6+75x1.8）+4500x0.352

=1120+7551.25

=1671.25KN

=1120KN

=551.25KN

R=1671.25/1.70=983.1KN

对400mm桩，=1280KN,=720KN,=2000KN,R=1176.5KN

2.3桩数、布置和承台尺寸

根据轴心荷载设计值F及基桩承载力设计值R估算桩数。初步估算时考虑

到弯矩M、基础及承台上土重G及承台底土分担荷载的作用，在此按不增减桩

数和酌情增加、减小10%的桩数估计，即分别为0.9、1.0、1.1。

（式2—3）

式中：

n------桩数；

——桩端形状系数；

---轴力。

计算结果见表2—1。

表2—1桩数估算和桩间距

=0.9=1.0=1.1

S=4.0d

桩型计图计图计图

取取取(m)

算2—2算2—2算2—2

350x3504.945(a)5.496(b)6.046(b)1.4

400x4004.135(c)4.595(c)5.056(d)1.6

图2—1桩基土层情况

根据桩数和所选用的桩型查规范得最小桩间距为3.0d,考虑到桩穿过饱和

±,查规范得最大布桩面度系数为5%,相应的最小中心距为4.0d,故按4.0d

计算最小桩间距。

根据规范所示最小桩间距和边桩中心离承台边距离最小为一倍桩径的要

求，得到四种情况桩的布置与承台尺寸如图2—2所示。

2.4复合基桩荷载验算

2.4.1复合基桩承载力设计值

根据图2—1的布置，先按下式计算复合基桩，即包含承台底土阻力的基桩

竖向承载力设计值R。

R=7Q3八+4。/Y+么Z/九（式2—4）

P

Qck=A:/〃（式2—5）

式中：

、、一一分别为桩侧阻群桩效应系数、桩端阻群桩效应系数、桩侧阻端阻综

合群桩效应系数和承台底土阻力群桩效应系数；

、、一一分别为桩侧阻抗力分项系数、桩端阻抗力分项系数、桩侧阻端阻综

合抗力分项系数和承台底土阻抗力分项系数；

一承台底1/2承台宽度深度范围（W5m）内地基土极限阻力标准值；

——承台底与土接触的面积；

——相应于任一复合基桩承台底地基土总极限阻力标准值。

桩侧阻群桩效应系数、桩端阻群桩效应系数根据承台宽和桩入土长宽比和

桩距径比邑/d查规范得到，承台底土阻力群桩效应系数根据下式计算确定，其

中承台内外区土阻力群桩效应系数、查规范得到。

i可eA：

77c=/Jc~+77c~T~（式2-6）

A一A一

式中：

、一一承台内、外区的净面积，4=4+4；

、一一承台内、外区土阻力群桩效应系数，按规范选用。

桩基竖向承载力抗力分项系数、、查规范得，对灌注桩，==1.70,=1.65。

计算结果如表2—2所示。

2.4.2作用在复合基桩上的荷载及验算结果

作用在承台底的弯矩为：

x2—7）

Mx=M+HD=420+603=600/^N•m（式

作用在复合基桩上荷载设计值的平均值N和最大值Nmm按下式计算，并应

满足相应的要求。

F+G

N=——-<R（式2—8）

n

F+GMy

/群=----+V7<1.27?（式2—9）

nLx-

2—10）

G=ynAD=20AD,kN（式

式中：

A----承台底面积；

D一一承台埋深。

按上式公式计算，其结果如表2—3所示。从表2—3可知，所预选的四种

方案除第一种外，其余三种都满足要求。在此，对两种桩型分别预选桩数较少

的两种，共两种方案作进一步比较与分析。

图2—2桩的布置和承台尺寸

表2—2复合基桩荷载验算结果

d(in)0.350.40

n5656

图2—1abCd

4444

0.19090.19090.21820.2182

(mJ)4.81255.51256.47.2

(m2)1.69751.83752.242.4

(m2)6.517.358.649.6

0.90.90.90.9

1.181.181.18641.1864

0.140.140.140.14

0.750.750.750.75

0.300.290.300.29

1/2内粘土层厚(m)0.50.51.21.2

1/2内淤质粘土厚(m)0000

(kPa)390390390390

(kPa)507.78477.75673.92624

R(kP)1079.51071.11302.71289.8

G(kP)390.6441.0518.4576

N(kP)1158.1974.21184.76996

(kP)1372.41188.51372.261183.5

1.2R(kP)1295.41285.31563.21547.8

满足要求方案一VVV

(%)————

可供进一步比较方案——

2.5群桩承载力验算

2.5.1持力层验算

按规范给出的两种模式验算，实体墩基模式在此称A模式，扩散角模式称

为B模式。

A模式：e=[”+《,“=2（A+3）Z4q“j+AB%“，（式2—11）

B模式：Pu=Feqpu（式2—12）

Fe=AM,=（A+2LtgaB+2Ltg?）（式2113）

,..-1x10+3.6x18vc。

对a=350mm桩：（p=------------------=16.3

4.6

,-1x10+3.6x18“.。

对a=400mm+桩1：cp=------------------=16.3

4.6

上式中的取，查资料有：1m厚的填土层15kP；3.6m厚的粘土层63kP；4.6m

的强风化板岩层92kP；1.8m的中风化板岩层75kP。按太沙基理论计算，计算

公式如下式所示，对本题所示承台，根据宽长比纥/4或B/A从条形基础的计

算结果和方形基础的计算结果内插得到。

条形基础：qpu=cNc+qNq+05yBNy（式2—14）

方形基础：qpu=1.2cNc+qN（/+0AyBNy（式2—15）

式中：

、、一一分别为与土粘聚力c、作用在基底面超载q和基底滑动区土自重有

关的承载力系数，都是内摩擦角的函数，查规范得到；

——基底持力层土有效重度；

——基底平面上基础两侧的超载；

B——基础的宽。

按上述方法计算的结果需满足下式要求：

（式2—16）

式中：

K-----安全系数；

G一一承台及其上覆土重；

一一承台底至桩端范围桩土的有效重。

计算结果如表2—3所示。从表中结果可知，两种方案均满足持力层强度验

算要求。

2.5.2软弱下卧层强度验算

验算公式如下：

q+/=4/（〃-b”）+cr（.<cr,（式2117）

P+G

（式2—18）

其中软弱下卧层顶经深度修正后的地基允许承载力按下式计算

%=<+为%（4-0・5）（式2—19）

式中:

——地基承载力标准值，由《建筑地基基础设计规范》（GBJ7—89）

——埋深递交承载力修正值系数，

——下卧软土层顶以上土的加权平均有效重度，

d一一下卧软土埋深，

验算结果见表2—。从表中结果可知两种方案均能满足验算要求。

2.6方案选择及桩身结构和承台尺寸确定

从以上的计算分析可以看出，图2—1中的（c）、（d）给出的方案能满足要

求，这两种方案的工程量比较如表2—5所示。按照技术可行前提下以经济取舍

方案的原则，结合表2—5的比较，本例题选择桩工程量和承台工程量都较小的

第一种方案，即图2—5给出的350mmx350mm,六根桩布置的桩基为设计方案。

表2—3群桩承载力持力层验算结果

d(m)0.350.40

n65

图2—1bD

A(m)3.153.2

B(m)1.752

L(m)1111

C)4.0754.075

(m)4.724.77

(m)3.323.57

条形(kPa)1688.71691.1

方形（kPa）1707.81709.7

矩形(kPa)1698.31700.4

A(kN)1452.51928.8

模

(kN)15373.119202.6

式

-_&_

k5.15.3

N+G+Gd

B(kN)3200.13799.5

模

(kN)24357.728956.5

式

K5.15.3

表2-4软弱下卧层强度验算结果

图2—1(c)(d)

桩端下硬卧层厚t(m)6.46.4

p(kPa)404.0347.9

(kPa)135.6135.6

(kPa)144.0144.0

4/纥1.421.34

2网3.863.59

4a4x0.0374x0.041

(kPa)39.735.7

(kPa)183.72180.0

(kPa)270.24270.24

表2—5方案比较

桩型(mm2)350x350400x400

根数65

图2—1Cd

桩工程量(m3)8.0858.8

承台面积(mb7.358.64

选择方案V—

采用挖孔灌注法施工，混凝土采用C30,主筋配4616,其余构造按规范要

求，如图2—3所示。

图2—3桩的结构图

承台厚800mm,其中边缘厚600mm,承台顶平台边离柱边距离100mm,承

台混凝土采用C35,其下做C10素混凝土垫层，如图27所示。

2.7桩基变形验算

按桩基规范法计算，公式如下:

s=

=4口由”用(式2—20)

/=>4

N+G

P=

­(式2121)

=54。。+4302.72"9.23

4.72x3.32

〃。=〃一4(式2—22)

=619.2—144=475.2%尸a

（7C-144攵尸a

中风化板岩层为良好持力层，故力=1,

（式2—23）

G(%-1)+G

,L[B,=1.67,S,,/d=4.0,//J=11/0.35=31.4查规范有：

Co=0.098,C,=1.532,C2=6.621,

2-1

匕=0.098+

1.532x(2-1)+6.627

=0.221

表2—6桩基沉降计算结果

4(Z,4-Z"£T)

位置z(mm)A/B2z/BEs(kPa)3

桩端01.800.25———

强风化板岩

6.41.86.10.022———

底

粉粘土底101.89.50.0100.0408300000.0006

填土141.813.30.0050.0380000.0018

S=WWeS'

=1x0.221x(0.0018+0.0006)

=0.5cm

桩基沉降为0.5cm,能满足要求。

2.8承台设计和计算

复合基桩净反力为N'=N—g,M1ax=Nmax-g，G=390.6RV,

nn

N=9735kN,其皿=1188.5AN,〃=6,得：

N'=908.4kN,AC=1123.4左N,按复合基桩净反力进行承台抗弯、

抗冲切、斜截面抗剪的计算。

2.8.1承台受弯计算和配筋

沿承台纵向，柱边的弯距最大，其计算公式为：

乂=2口

=2x1123.4x（1.4-^）（式2—24）

二2022.IkP

根据《混凝土结构设计规矗》（GBJ10-89）,弯距M应满足下式要求：

M4力/%（%-］）（式2—25）

加法=32—26）

式中：

——混凝土抗压强度设计值，查混凝土规范得，=16.7X10"P；

一一钢筋截面面积；

——钢筋抗拉强度设计值；

----承台宽；

——承台有效高度；

——承台受压区高度。

联合上两式，可得关于钢筋截面面积的一元二次方程：

f2

京Aj"+M=O（式2—27）

解该方程，并将不合理的解去掉，则的钢筋截面面积为:

图2―4承台结构图

A=（%-^-2M/bfcm）bfcm/fy（式2-28）

将4=56（）加机、、、fy=360MPa.Z?=2.1代入得：

4=11169丽2,选1例32,（As=11260.2/W）o

沿承台横向。其计算公式如下：

M=（NZN：“+N，）Y=3NY

=3x908.4x0.3（式2—29）

=817.6ZN•m

同理，将/v=300MRz,。=3.5根，％=56（加机代入得：

A^（h,-^-2M/afcm）afcm/fy

=4980.3m/w2

选16。20,（4=5027.2加疗工

2.8.2冲切计算

柱对承台冲切。验算公式为：

K406—(式2—30)

如图2—5所示，从柱边向外以方向承台冲切，冲切锥体内有两根桩，因此，

K=F-ZQi=F_2W

=5400-2x1108.9(式2-31)

=3451.6kN

查《混凝土规范》有：/=1.57x103^〃，*=2(“+0+2%)=6.72m有：

06fMm4-0-6x1570x6.72x0.56

=3545ZN>3451.6kN

满足要求。

角桩对承台冲切。如图2—5所示，需满足下式要求：

/oN<[aix(C2++aly(Ct+予"%（式2—32）

0.48

名=,（式2133）

儿+0.2

0.48

%=4,+0.2；（式2—34）

式中：

图2—5角桩对承台冲切

、---角桩冲切系数；

、——角桩冲跨比，其值满足0.2〜1.0；

,（式2—35）

4v=——;（式2—36）

,%

、一一从角桩内边缘至承台外边缘的距离；

、一一从承台底角桩内边缘引冲切线与承台顶面相交至角桩内边缘的水平

距离；

一—承台外边缘的有效高度。

其中：aXx=0.525m,tzlv=O.O75m,%=0.56zn得：

九=0.525/0.56=0.94,4V=0.125/0.56=0.2,故取4V=0.2；

0.480.48,c

=0.42,6z=1.2,G=G=0.525mo

0.94+0.2ly0.2+0.2

[0.42x(0.525+^^)+1.2x(0.525+^5)]xl.57xl03x0.56

22

=1190.4^>y(N=%=1188.48左N

满足要求。

2.8.3斜截面抗剪计算

如图2—6所示，需验算柱边到桩边的斜截面的强度，分A—A和P—B两

个方向，其验算公式如下所示。

(式2—37)

A—A截面：

(式2—38)

为byl

式中符号的意义如图2—6所示。

Z?=[l-0.5—(1-—)]x2.1

vv000.562.1

=1.90m

££1=0：525=093）在0.3〜3.0之间，故取0.93。

x40.56

图2—6锥形承台受剪图

0.120.12

符合0.34儿＜1.4的条件，故夕，查规范有:

4+0.30.93+0.3

fc=167x18kPa,得:

/上她)=0-1。x16700x1.90x0.56

=1776.9ZN>N'mm=1122.7左N

满足要求。

B—B截面:

b

40=口一e

0212

心=[1-0.5岁一(1一--)]3.5=3.09m

“°0,563.5

51=0X)25=()014<03

'40.56

0.120.12八。/口

取4=0.3,故力=—―().2,'fyf:

2+0.30.3+0.3

0于<瓦4=0.2x16700x3.09x0.56

=5779.5M>V=3N'=2725.2攵N

满足要求。

3施工部分

3.1工程概况

本工程基础设计等级为丙级，采用钻孔灌注桩。

3.1.1桩基简介

基础设计采用钻孔桩，钻孔桩桩径为350mmx350mm,强度为C30；持力

层为中风化板岩，桩端阻力特征值为％”,=1440狂力。桩钢筋保护层厚35mm,

桩纵筋采用焊接接头。

3.1.2工程地质简介

根据勘察报告书，本工程地质情况分布为：

场地地形平坦，第一层杂填土：结构疏散，不均匀工程性能差，此层不宜

作地基持力层；第二层粉质粘土：强度中，压缩性中，低承载力，不宜作为地

基持力层；第三层为强风化板岩，强度较高，工程性能较好，承载力较大，是

多层建筑物基础较好的持力层和桩基础较好的坐落层；第四层为中风化板岩：

强度较高，工程性能较好，承载力大，是多层建筑物基础好的持力层和桩基础

好的坐落层。

3.2主要施工方法

3.2.1施工测量

由于该工程采用钻孔灌注桩，考虑到地下水的影响可能会使的周围地表发

生位移或沉降，因此必须对周围道路及原有建筑物进行沉降及位移观测。

场地整理前应根据市规划局测绘队提供的黄海高程点，在拟建建筑物四周

布设四个水准点，作为建筑物沉降观测的依据。四个水准点闭合差应小于

±12mmo场地整理及土方开挖时应保护好水准点。

开挖前应根据测绘队提供的单体放样作为轴线控制和放样的依据。用经纬

仪测出各控制线及轴线，用钢卷尺丈量各桩心位置，为了便于轴线、桩中心和

垂直度复核，于各桩四周定四根木桩控制轴线位置，书面报告监理复核，认定

签字后，将各轴线及控制标高引至护壁上口用竹片钉出标准轴线或桩中心线，

并用红油漆做上标记，便于桩标高及中心的控制。

3.2.2钻孔灌注桩成孔施工

钻孔灌注桩是指不用泥浆成套管护壁情况下，用人工或机械钻具钻出桩

孔.然后在桩孔中放入钢筋笼，再浇注混凝土成桩。根据成孔方法可分为螺旋

钻成孔灌注桩、螺旋钻成孔扩底灌注桩、钻孔压浆灌注桩等。

（1）施工机械设备

螺旋钻孔机，螺旋钻孔机由主机、滑轮组、螺旋钻杆、钻头、滑动支架、

出土装置等组成。施工时电动机带动钻杆转动，使钻头上的螺旋叶片旋转来切

削土层，削下的土屑靠与土壁的摩擦力沿叶片上升排出孔外。

螺旋钻机成孔有长杆螺旋成孔（钻杆长度10m以上）、短螺旋成孔（钻杆长

度3〜8m）、环状螺旋成孔、振动螺旋成孔和跟管螺旋成孔等几种.常用的是长

杆螺旋成孔和短杆螺旋成孔。前者成孔直径较小，一般不超过10m,成孔深度

受桩架高度限制，有8m、10m、12m三种；后者效率低，但深度较大，可达50m,

桩孔直径可达3.0m,回转阻力相对较小。根据设计情况在此次施工中选用前者

10m的钻机。

钻杆根据叶片螺旋距不同、分为密纹叶片和疏纹叶片。前者应用于含水量

较大的软塑土层中；后者主要用于在含水量较小的砂土或可塑、硬塑的粘土中

成孔。根据地质勘探情况选用疏纹叶片钻杆。

钻头形式多样，根据土层的情况选用锥底钻头。螺旋钻头直径与钻孔直径

的匹配关系见表3—1。

表3—1螺旋钻头直径与钻孔直径的匹配表

钻孔直径/mm3004005006007008001000

钻头直径/mm296396395594693792990

本次设计中桩直径为350mm,因此选用直径为400mm的钻头。

(2)螺旋钻成孔灌注桩的施工

①施工程序

螺旋钻孔机成桩的施工程序是：桩机就位一取土成孔一清孔，检查成孔质

量一安放钢筋笼或插筋一放置护孔漏斗、浇注混凝土成桩。

②施工方法

按常规方法钻孔达到设计深度后，开动压液泵，自孔底由下而上向孔内用

高压喷射已制备好的水泥浆为主剂的浆液，借助水泥的压力，将钻杆慢慢提起,

直至提出地面后移升钻杆，在孔内放置钢筋笼，再另放人一根直通孔底的压力

注浆塑料管或钢管，并与高压浆管接通，向孔内投放粒径2〜4cm的碎石或卵石,

直至桩顶，再向孔内胶管进行二次补桨，把带浆的泥浆挤压干净，至浆液溢出

孔口，不再下降。

钻孔压浆灌注桩桩径可达300〜1000mm,可达301n左右，一般常用桩径为

400〜600mm,10〜20m。桩混凝土为无砂混凝土，强度等级为C20。钻孔压浆灌

注桩的桩体密致，局部能膨胀扩径，单桩承载力高，沉降量小，比普通灌注桩

抗压、抗拔、抗水平荷载能力提高1倍以上；不用泥浆护壁，可避免水下灌注

混凝土；采用高压灌浆工艺，对桩孔周围地层有明显的扩散渗透、挤密、加固

和局部膨胀扩径等作用，不需清理孔底虚土，可有效防止断桩、缩径、桩尖虚

土等情况发生，质量可靠，可以在流砂、淤泥、砂卵石等复杂地质情况下成桩。

施工时对周围环境影响较小，施工速度快，费用较低。

钻孔压浆灌注桩适用于一般粘性土、湿陷性黄土、淤泥质土、中细砂、砂

卵石，还可用于有地下水的泥砂层。

压浆采用纯水泥，标号不丛低于C25号