桩基础课程设计报告书

1、桩基础课程设计目：某机械厂粗加工车间桩基设计指导教师： *班 级：*姓 名:衬衬*衬学号：*组别:*建筑工程学院2014年6月2日某机械加工车间桩基设计一、设计资料1、某机械粗加工车间上部结构（柱子300X400mm2）传至基础顶面的 最大荷载为：轴力Fk二2500KN,弯矩Mk二300KN.m,剪力Hk=30KNo2、工程地质勘察报告中指出：地基土的工程地质条件。（1）地形、地貌：该场地原建有平房两幢（现已拆除），场地地形平 坦，相对高度不足lmo位于黄河泛滥平原，冲洪积形式，表层覆盖 有少量植被和杂填土。地层岩性：根据钻探编录，室试验和标准贯入试验将场地所揭露的地层分为 六层。其岩性自上而

2、下为：表土、软而可塑粉质粘土、软塑粘土、流 塑淤泥质粘土、软塑粉土、同一硬度粉质粘土，现分述如下：A、表土：以橘黄色粉土为主，局部为杂填土，含植物根、砖渣等， 分布场地表面，厚度约0. 3m （因为有高低之分，所以以剖面为准）， 据目测有机含量不髙。可塑、湿、中一压缩性B、软可塑粉质粘土：褐黄色，褐灰色，含少量的铁质浸染和结核， 含植物根，腐殖根，厚度约为2m,全区均有分布。软一流塑、湿一饱和、高一中压缩性C、软塑粘土：褐色，含少量的生物碎屑及铁质结核，厚度约为2. 5m, 分布于全区。软一流塑、饱和、高一中压缩性D、流塑淤泥质粘土：呈黑灰色，含多量的有机质，有臭味夹有薄层粉砂或细砂，偶见贝壳

3、，为三角洲冲积物。厚度约为5m。 软塑、饱和E、软塑粉土：褐黄色，灰黄色，含砂质团块，自上而下颜色逐渐变 深，有淡臭味，含少量的生物碎屑，云母片，该层厚约4. 2m,区均有 分布。(大于5d可做持力层但需考虑。)软一流塑、饱和、中等压缩性F、同一硬度粉质粘土：呈棕红色，有紫红色和白色斑点，层厚很深。硬塑、稍湿(2) 水文地质条件：据外业施工期间，测得地下水埋深约为0.5m其 类型属于潜水，地下水流向自东北向西南。由于现在是枯水季节，到 丰水期时，地下水位还会上涨约0.2m,场地局部会渗岀地表。据邻 近资料判断，该水不具侵蚀性。3、地基土的工程地质性质评价场地地层分布比较稳定，从水平方向上变化不

4、大，垂直方向上变 化有规律，因为地下水位较高，使地基(2) (3) (4) (5)层均为饱 和状，呈软一流塑状态，地基强度较低，变形值高。4、结论与建议(1)根据建筑物的情况，从经济、实用上考虑可釆用柱下十字交叉梁 基础或桩基础，但应特别注意承载力不足补偿和减少沉降值问题，建 议建筑设计部门根据建筑物实际情况定酌。第一层表土因其不均匀且厚度较小，本次勘察未加评价。(2) 因场地地基土的变形值髙，主要持力层呈软一流塑状，建议建筑 物的上部结构在设计时应考虑与基础的共同工作，避免造成建筑物的 不均匀沉降。(3) 地下水埋深0.5m左右，丰水期还会上升。但其对基础无侵蚀性。(4) 由于场地地基土粘粒

5、含量较髙，一般在60%以上，因此，不考虑 其地震液化性。(5) 根据市地震小区划分规定，该建筑物地震烈度按6度设防。5、土层名称及厚度如下图所示，地下水位为-0. 50mo附表：土的物理力学性质指标表层次土层 名称含水量重度Y (kN/m3)液性 指数I.塑性 指数Ip孔隙 比 e压缩 模量(Mpa)摩擦 角 (C)地基承载 力特征值 fak(kpa)桩端端阻 力特征值(kpa)桩侧阻力 特征值qsB(kpa)1杂填土2软可 塑粉 质粘土3019.30. 7512.51.16.57. 37119/203软塑 粘土36.71&50.919.21. 14.014.080/19.24流塑 淤泥 质粘

6、土34.918.31. 111.31. 153.59.070/12.55软塑 粉土33.51&60.86.70. 977.24.612050019.36同一 硬度 粉质24.919.40. 2515.60.917.78.0190145037二、设计过程1、确定桩形、截面根据结构类型和层数，荷载情况、地质条件和施工能力等，选择预制 桩，其截面尺寸为400x400mm2o2、选择桩长选择桩长即选择合适的持力层。选择承台埋深1.5m。桩长=桩顶进入承台+中间段+桩端进入持力层厚+桩尖。桩顶应嵌入承台一定长度，对中等直径桩宜大于等于50mm,以 保证群桩与承台之间连接的整体性。暂取桩顶进入承台的长度为

7、 50mm o选择地基土的土层为同一硬度粉质粘土，因为桩端进入持力层深 度（1-3倍桩径时，粘性土、粉土大于等于2d；持力层较厚时，粉土、 粘性土为26d）。取桩端进入持力层厚度：3. 375d=3. 375x400mm二1. 35m中间段：h严 14. 50-1.50=13. 00m桩尖：（1.3-1.5） b二（0. 52、0. 6） m ，取 0. 6m初估算:桩长 L=0. 05+13. 00+1. 35+0. 6=15. 00m3、初步设定承台的地面标高，承台底面面积，选择桩和承台的混凝 土强度等级承台髙度1.0m,钢筋保护层厚度35mm。由于地下水位离地表0. 5m,为了使地下水位

8、对承台没有影响，且根据地基基础规要求600mm,故选择承台埋深1. 5m,即底面标高为T. 50m。承台有效高度为 ho=l. 0-0. 035=0. 965m,承台底面定为 3. 2mx3. 2mo为便于施工，桩和承台的混凝土强度等级均取C30。4、确定单桩承载力& =%釦+“卩工么屛= 1450x0.42+4x0.4x(20x1.10+19.2x2.50+12.5x5.10+19.3x4.30 + 37x1.35)=65&7OKN5、确定桩数Gk =ycAd- ywAhw =20x3.2x3.2x1.5-10x3.2x3.2x1.0 = 204.8/OV /GOO.。根,暂恥根。R658.

9、706、桩的平面布置初选承台尺寸桩距：取桩距 s二(3-4) xd= (1.2-1. 6) m,取 s=l. 2in承台边长：a=l. 2+1. 2+0. 4+0. 4=3. 2m则桩的布置图如下图所示：7、单桩承载力验算轴心受压时：_ Fk + q _ 2500 4- 204.8 二 5=540 96 KN Ra = 658 .70 AW偏心受压时：力 *4x1.2-609.71KW 1.2/?, = 790.44K/V=472.21KN 4.0m取 ah - 4.0m , Yx = 2.441=0.75xl.80-x0.85x32.5xl0-x(0.4x0.4-/12)x001 =0.94

10、0Z1.4KN=6KN 2 = 701.78/7求。2. 预制桩尚应满足吊桩强度要求：桩的吊立:丿uK=.w(l=.vw,=nrci4Ma=Mh =00214KMC=MCD= 0.0429 Kql2桩的水平起吊:桩的起吊方式选择：水平起吊。桩的主筋验算控制弯矩为起吊时的情况，动力系数为K二1.3Ma =Mb =00214心广=0.0214 xl.3x0.42 x25xl52 =25.04-m25.04 xlO6桩身有效截面高度：A() =400 - 40 = 360/77/77久= 1.0xl9.1x400x3602 = 25 =0.025v% =0.518之空処二().025 xl.()xl

11、4.3 x 400 x 360 =点肿 仁300生二71.6=o%A 400x400又由于需要满足最小配筋Pmin = 08%Asmn = pnunbh0 = 0.8% x 400 x 360 = 1152 mm2故采用 202O,A$ = 628m加$则整个截面的主筋采用4020,4 = 1256/劲。箍筋：中间区段处200， 桩顶和桩尖区加密0650,其余桩身從100桩的水平起吊：0.207/= 0.207x15 = 3.105m桩的吊立：0.293/= 0.293x15 = 4.395加桩身强度验算(因为是混凝土预制桩，几取0. 85)R =(p (./Ap+0.9/v,Ap = 1.0

12、x(0.85xl4.3x400x360+0.9x300xl256)=2089.44KN Ra= 65&70K/V满足桩身强度要求。桩的箍筋计算b360400=0.9 V = 6.20KN 0.7/0九=07x 1.43x400 x360 = 144.14KN 卩=6.20KN则按照构造要求配筋010 150,人=78.5山2xl00% = 0.16%210Rnin=24x2x7&5400x150x 100% = 0.26% p n.mm 1满足要求。12、承台设计承台尺寸4. 0mx4. Oni；承台埋深1. 5m；承台髙1.0m；柱顶伸入 承台0.05m。钢筋保护层厚度0. 35nio承台有

13、效高度：他=1.0-0.05-0.035 =0.915加，混凝土强度等级为C30,混凝土轴心抗拉强度/ =A3N/nmr ,轴心抗压强度 =14.3N/加。 钢筋选用HRB335级,fy= 300N/mm2,如下图所示。（1）承台受冲切承载力验算柱边冲切：仏，仏分别为x.y方向柱边离最近桩边的水平距离，当 仏（仏）时，取0.2/?（）；当仏（仏） 他时，取力（）。aOx =1.2-0.4 = 0.8/710.80.915= 0.874(符合 02510)0 =0782心+02a()y =1.2- 0.35 = 0.85/hfifty =耐=0.929(符合0.250,84oy +0.2= 0.

14、744因为h二1000mm,所以可插空取Php = 0.9+ (1.0-0.9) x10002000-800= 0.983片=2500 x1.35 0 = 3375 KN20“他 + %)+ Pay (九 + %)4申0= 2x0.782x (0.3 + 0.85)+ 0.744x(0.4 + 0.8)x0.983x 1430x0.915 = 4610KNF| =3375KN,满足要求。角桩向上冲切：=0.929G = C? = 600 mm = 0.6malx = aQx = 0.8w,2lx = AOx = 0.8744“ = aOy = O.85?7?,A1V = 2()_0.56_0.

15、56_Q521入 (人,+0.2)(0.874+0.2)c 0.560.56 c Q v =二二 0.496(2lv+0.2)(0.929 + 0.2)0+)+am+守)=0.521x(0.6 +)+ 0.496x(0.6 + ) x0.983x1430x0.9152 2= 1324.82KN 弘丄和二 609.71KN,满足要求。（2）承台受剪切承载力计算该剪跨比与以上冲垮比相同入.=仏=0.874（介于0.253.0之间）心労九靜“967剪切系数4=1.75& +1.01.750.874 + 1.0=0.934aphsfbh。= 0.934 x 0.967 x 1430 x 3.2 x 0

16、.915 =3781.64KN 2Nz =2x609.71 = 1219.42AW, 2y 二血、=0.929（介于0.25 3.0之间）=0.967剪切系数& =1.75_人+1.0一1.750.967 + 1.0= 0.890a/3hsftboho = 0.890x 0.967 x 1430x 3.2 x 0.915 = 3603.49AW 2N = 2x609.71 = 1219.42KN,满足要求。（3）承台受弯承载力计算M Ny = 2 x 504.96 x 1.05 = 1060.4 KN -mA5 09/A.1060-4xl6 =4292.2加0.9x300x915选用2216,

17、= 4423mm21沿平行与Y轴方向均匀布置M）, 內=2x609.71x1.00 = 12194 KN m2 0.9。-.12194X106 =4935.8加0.9x300x915选用2018, 4 = 5089mm21沿平行于X轴方向均匀布置三、设计说明1、工程地质条件引自课程设计指导书，其特性如表格所示2、桩和承台的混凝土强度等级均为C30,配筋釆用二级钢筋HRB3353、桩采用预制桩，长度为15m,截面尺寸为400X400mm2o4、施工方法：（一）打桩设备打桩设备主要是桩锤和桩架。桩锤有落锤、蒸汽锤、柴油锤和液压锤，目前应用最多的是柴油 锤。柴油锤是利用燃油爆炸推动活塞往复运动而锤击

18、打桩，活塞重量 从几百公斤到数吨。用锤击沉桩，为防止桩受冲击应力过大而损坏，宜用重锤轻击。 如用轻锤重打，锤击功大部分被桩身吸收，桩不易打人，且桩头易打 碎。锤重与桩重应有一定的比值，或控制锤击应力，以防把桩打坏。 桩架是支持桩身和桩锤，沉桩过程中引导桩的方向，并使桩锤能沿着 要求的方向冲击的打桩设备。常用桩架有多能桩架和履带式桩架，多用后者。履带式桩架以履带式 起重机为底盘，增设了立柱和斜撑用以打桩。（二）打桩打桩前应做好下列准备工作：清除妨碍施工的地上和地下的障碍 物；平整施工场地；定位放线。柱基轴线的定位点应设置在不受打桩影响的地点，打桩地区附近 需设置不少于2个的水准点，在施工过程中可

19、据此检查桩位的偏差以 及桩的人土深度。打桩时应注意下列一些问题：1. 打桩顺序打桩顺序应根据地形、土质和桩布置的密度决定。由于桩对土体产生挤压，打桩时先打人的桩常被后打人的桩推挤而发 生水平位移，尤其是在满堂打桩时，这种现象尤为突出。因此在桩的 中心距小于4倍桩的直径时，应拟定合理的打桩顺序。当逐排打设时，打桩的推进方向应逐排改变，以免土朝一个方向 挤压，导致土壤挤压不均匀。对同一排桩而言，必要时可釆用间隔跳 打的方式进行。大面积打桩时，可从中间先打，逐渐向四周推进，若 从四周向中间打设，则中间部分土壤受到挤压，使桩难于打入，分段 打设可以减少对桩的挤动，在大面积打桩时较为适宜。2. 打桩方法

20、在桩架就位后即可吊桩，垂直对准桩位中心，缓缓放下插入土中， 位置要准确。在桩顶扣好桩帽或桩箍，使桩稳定后，即可除去吊钩， 起锤轻压并轻击数锤，随即观察桩身与桩帽、桩锤等是否在同一轴线, 接着可正常施打。在沉桩过程中，要经常注意桩身有无移和倾斜现象, 如发现问题，应及早纠正。为了防止击碎桩顶，除用桩帽外，如桩顶 不平，可用麻袋或厚纸垫平，落锤髙度不宜大于5。如用送桩法将 桩顶打入土中时，桩与送桩的纵轴线应尽量在同一直线上。拔出送桩 后，桩孔应及时回填。沉桩到接近要求时，即需进行观察，看是否满 足贯入度或沉桩标髙的要求。如达到设计要求，即做好记录，并将桩 架移至新桩位施工。3. 打桩的质量控制打桩

21、的质量视打人后的偏差是否在允许围之，最后贯入度与沉桩 标高是否满足设计要求以及桩顶、桩身是否打坏而定。桩的垂直偏差应控制在1%之，平面位置的偏差除上面盖有基础梁的 桩和桩数为12根或单排桩基中桩外，一般为1 / 21个桩的直径 或边长。摩擦桩的人土深度控制，以标高为主，而以贯人度作参考；端承 桩的入土深度控制，以贯入度为主，而以标高作参考。贯入度指最后 贯入度，即最后10击桩的平均入土深度。4. 质量检测：（1）单桩静载试验工程桩施工前应进行单桩静载试验，在同一条件下的试桩数量， 不宜少于总桩数的1%,且不应少于3根（见建筑地基基础设计规GB50007-2002第8.5.5条）。工程桩施工后，

22、应取同样方法和数 量进行单桩静载试验，当总桩数少于50根时，不应少于2根。（2）桩身质量检测应力波法基本原理：基桩低应变动力检测反射波法的基本原理是 在桩身顶部进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明 显波阻抗差异的界面（如桩底、断桩和严重离析等部位）或桩身截面 面积变化（如缩径或扩径）部位，将产生反射波。经接受放大、滤波 和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息，据此计算桩身波 速，以判断桩身完整性及估计混凝土强度等级。还可根据视波速和桩 底反射波到达时间对桩的实际长度加以核对。检测步骤如下：清理整平桩头；调试仪器，选择适当参数；将加速度传感器垂直安放在桩头的平整部位；用小檯在桩头选择适当的能量激振；选取较为理想的波形曲线并存储；将数据传输至计算机，对记录曲线进行分析、计算，并评价 桩身质量。用低应变动力检测法对桩身质量应进行检验，灌注桩抽检数量不 应少于总数的30%,且不应少于20根；其他桩基工程抽检数量不应 少于总数的20%,且不应少于10根；对混凝土预制桩及地下水位以 上且终孔后经过核验的灌注桩，检验数量不应少于总桩数的10%,且 不得少于10根。每个柱子承台下不得少于1根 应力波反射波法是目前国基桩质量检测中使用最普遍和最具代表 性的低应变动测方法。它的特点是：方便快捷、检测费