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第二层土：
淤泥质土，层厚3.3m，流塑，承载力特征值fak=65kPa
第三层土：
粉砂，层厚6.6m，稍密，承载力特征值fak=110kPa
第四层土：
粉质黏土，层厚4.2m，湿，可塑，承载力特征值fak=165kPa
第五层土：
粉砂层，钻孔未穿孔，中密-密实，承载力特征值fak=280kPa
2.3岩土设计参数
表2-1地基岩土物理参数
土层
编号
土的
名称
含水率W（％）
液性指数
标注灌入锤击数Ｎ（次）
压缩模量（MPa）
孔隙比e
1
素填土
——
5
2
淤泥质土
62.4
1.08
3.8
1.04
3
粉砂
27.6
14
7.5
0.81
4
粉质粘土
31.2
0.74
9.2
0.79
粉砂层
31
16.8
0.58
表2-2桩的极限侧阻力标准值qsk和极限端阻力标准值qpk单位：
kPa
土层编号
桩的侧阻力qsk
桩的端阻力qpk
22
28
45
60
900
75
2400
2.4水文地质条件
拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性
地下水位深度：
位于地表下3.5m
2.5场地条件
建筑物所处场地抗震设防烈度为7度，场地内无可液化砂土、粉土
2.6上部结构资料
拟建建筑物为六层钢筋混凝土框架结构，长30m，宽9.6m。
室外地坪标高同自然地面，室内外差450mm。
柱截面尺寸为400mm×
400mm，横向承重，柱网布置如图2-1
图2-1网布置图
2.7上部结构荷载
上部荷载（柱底荷载效应标准组合值和柱底荷载效应基本组合值）如表2-3、2-4
表2-3柱底荷载效应标准组合值
题
号
FK（kN）
MK（kN×
m）
VK（kN）
A轴
B轴
C轴
2040
2280
2460
242
223
221
145
158
148
表2-4柱底荷载效应基本组合值
F（kN）
M（N*m）
V（kN）
2650
3650
3120
253
228
244
193
175
188
2.8材料
混凝土材料强度等级为C25-C30，钢筋采用HPB235、HRB335级。
第三章灌注桩设计
3.1灌注桩基设计设计方案
室外地坪标高为-0.45m，自然地坪标高同室外地坪标高。
由《建筑桩基设计规范》“场地和地基条件简单、荷载分布均匀的7层或7层以下的一般建筑”之设计等级为丙级可知该建筑桩基应按丙级设计，不再进行沉降计算，拟采用直径为450mm的混凝土沉管灌注桩。
选用第五层土粉砂层为持力层，由《建筑桩基设计规范》可知，桩尖深入持力层的长度不宜小于1.5（1.5d=0.675m），这里取0.75m，设计桩长15.2m，承台高0.95m，承台底面埋置深度-1.6m，桩顶伸入承台50mm，桩顶标高-1.55m，桩底标高为-16.75m，桩长为15.2m。
3.2单桩承载力计算
查《建筑桩基设计规范》得表3-1:
表3-1土侧（端）阻标准值及其深度
侧（端）阻标准值qsk（kN×
m）
入土深度
l（m）
0.35
3.3
42
6.6
68
4.2
64\900
0.75
3.2.1单桩竖向极限承载力标准值计算
单桩竖向极限承载力标准值计算：
（3-1）
（3-2）
（3-3）
3.2.2基桩竖向荷载承载力设计值计算
承台底部地基土较为松软的填土，压缩性大，因此不需考虑承台土效应，即
，则
（3-4）
根据上部荷载初步估计桩数为：
（3-5）
初步设计桩数为4根。
3.3桩基验算
根据《建筑桩基设计规范》，当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取效应的标准组合值
由于装机所处场地的抗震设防烈度为7度，且场地内无可液化砂土、粉土问题，因此可不进行地震效应的竖向承载力验算。
根据初步设计桩数采用正方形承台，由《建筑桩基设计规范》桩间距为设计为3d，桩中心距承台边缘为d，则承台初步设计为2250mm×
2250mm，如图3-1
图3-1承台平面布置
3.3.1承台初步验算
承台初步设计为2250mm×
承台及其上填土的总重为
（3-6）
计算时取荷载标准组合，则
（3-7）
故而如此设计不合理
3.3.2承台最终验算
增加桩数至5根，继续构造承台，此时设计为2800mm×
2800mm
（3-8）
（3-9）
（3-10）
（3-11）
满足设计要求，故此次设计是合理的。
3.4承台设计
根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸为2.8m×
2.8m如图3-2，初步设计承台厚0.95m，承台混凝土选用C25，ft=1.27N/mm2,fc=11.9N/mm2；
承台钢筋选用HRB335级，fy=300N/mm2。
图3-2承台平面布置
3.4.1承台内力计算
承台内力计算荷载采用荷载效应基本组合值，则基桩净反设计值为：
（3-12）
（3-13）
（3-14）
3.4.2承台厚度及受冲切承载力验算
承台保护层厚度60mm，则h0=950-60=890mm
由于基桩为圆形桩。
计算时应将截面换算成方桩，则换算方桩截面边宽为：
1、柱对承台冲切
由《建筑桩基设计规范》承台受桩冲切的承载力应满足：
（3-15）
柱边至最近桩边水平距离：
冲垮比：
（3-16）
冲切系数：
（3-17）
承台受冲切承载力截面高度影响系数：
则有
（3-18）
（3-19）
故厚度为0.95的承台能够满足柱对承台的冲切要求
2、角桩冲切的验算
承台受角桩冲切的承载力应满足：
（3-20）
角桩内侧边缘至承台外边缘距离：
c1=c2=630mm
柱边与桩内边缘连线水平距离：
角桩冲垮比：
（3-21）
（在0.25-1.0之间）
角桩冲切系数：
（3-22）
（3-23）
故厚度为0.95m的承台能够满足角桩对承台的冲切要求
3.5承台受剪承载力计算
承台剪切破坏发生在柱边与桩边连线所形成的斜截面处
（3-24）
受剪面承载力截面高度影响系数：
（3-25）
计算截面剪跨比：
（3-26）
（在0.25-3.0之间）
剪切系数：
（3-27）
（3-28）
（3-29）
故满足抗剪切要求
3.6承台受弯承载力计算
取基桩净反力最大值：
（3-30）
由《建筑桩基设计规范》“承台纵向受力钢筋的直径不应小于12mm，间距不应大于200mm，柱下独立桩基承台的最小配筋率不应小于0.15%”
承台纵横方向选用直径为18mm的HRB钢筋间距为140mm，则钢筋根数为n=2800/140+1=21,实际钢筋As=21
254.5=5344.5mm2
最小配筋率:
（3-31）
故配筋满足要求
3.7承台构造设计
混凝土桩桩顶伸入承台长度50mm，两承台间设置连系梁，梁顶面标高-0.65m，与承台顶齐平，梁宽250mm，梁高400mm。
承台底做100mm厚C10素混凝土垫层，垫层挑出承台边缘100mm。
3.8桩身结构设计
沉管灌注桩选用C25混凝土，钢筋选用HPB235级
3.8.1桩身轴向承载力验算
根据《建筑桩基技术规范》，桩顶轴向压力应符合下列规定：
计算桩身轴心抗压强度时，一般不考虑压屈影响，故取稳定系：
基桩施工工艺系数：
C25混凝土:
fc=11.9N/mm2
（3-32）
Aps=3.14×
0.452/4=0.159m2
（3-33）
故桩身轴向承载力满足要求
3.8.2桩身水平承载力验算
由设计资料得柱底传至承台顶面的水平荷载标准值为Vk=149kN
则每根基桩承受水平荷载为
桩身按构造要求配筋，由于受水平荷载影响，则桩身配8Φ12纵向钢筋，As=904mm2
桩身配筋率为：
（3-34）
满足0.2%-0.65%之间的要求
由于0.57%<
0.65%,则单桩水平承载力特征值计算公式：
桩身为圆形截面，故
根据灌注桩桩周主要土层的类别，取桩侧土水平抗力系数的比例系数m=25MN/m4
圆形桩桩身的计算宽度为:
（3-35）
对于C25级混凝土:
（3-36）
对于HPB235级钢筋:
（3-37）
扣除保护层后的桩直径为
（3-38）
（3-39）
（3-40）
桩顶最大弯矩系数vM取值：
由于桩的入土深度h=15.2m，桩与承台为固接，αh=0.879
15.2=13.3608m>
4m故而αh=4
则vM=0.926
（3-41）
Nk取荷载效应标准组合下桩顶的最小竖向力（用该值计算所得单桩水平承载力特征值最小），则Nk=391.3kN
（3-42）
故桩身水平承载力满足要求
3.8.3配筋长度计算
由于侧阻力起主要作用，基桩为端承摩擦型桩，配筋长度应不小于桩长的2/3（即2/3×
15.2=10.1m），同时不宜小于4.0/α=4.55m，则配筋长度取10.1m
钢筋锚入承台35倍主筋直径，即35×
12=420mm
3.8.4箍筋配置
采用Φ6@200螺旋式箍筋，由于钢筋笼长度超过4m，需要每隔2m设一道Φ12焊接加劲箍筋
3.9估算A、C轴线柱下桩数
3.9.1桩数估算
设计A、C轴线下桩基础的方法与B轴线下相同，单桩极限承载力标准值为1147.6kN，基桩竖向承载力特征值为573.8kN
根据A轴荷载初步估计A轴柱下桩数，即
n=FK/R=
=3.56（3-43）
则A轴下设计桩数为4根
根据C轴荷载初步估计C轴柱下桩数，即
（3-44）
则C轴下设计桩数为5根
3.9.2承台平面尺寸确定
1、对于A轴线承台平面尺寸
根据初步设计桩数采用正方形承台，由《建筑桩基设计规范》桩间距为设计为3d，桩中心距承台边缘为d，则承台初步设计为2250mm×
2250mm，如图3-3
图3-3承台平面布置
2、对于C轴线承台平面尺寸
根据以上桩基设计及构造要求，承台尺寸为2.8m×
2.8m，同Ｂ轴线设计，如图3-4
图3-4承台平面布置
3.10桩平面布置图
图3-5桩基平面布置图
第四章灌注桩施工
4.1灌注桩基础施工准备
4.1.1准备场地、测量放线
施工前应进行场地平整，清除杂物，钻机位置处平整夯实，准备场地，同时对施工用水、泥浆池位置，动力供应，砂石料场，拌和机位置，钢筋加工场地，施工便道，做统一的安排。
测量放线，根据设计图纸用经纬仪（或全站仪）现场进行桩位精确放样，在桩中心位置钉以木桩，并设护桩，放线后由主管技术人员进行复核，施工中护桩要妥善看管，不得移位和丢失。
4.1.2埋设护筒
护筒因考虑多次周转，采用3-10mm钢扳制成，护筒内径，使用旋转钻机时比桩径大10-20cm，使用冲击钻时比桩径大20-30cm，埋置护筒要考虑桩位的地质和水文情况，为保持水头护筒要高出施工水位（或地下水位）1.5m，无水地层护筒宜高出地面0.3-0.5m，为避免护筒底悬空，造成蹋孔，漏水，漏浆，护筒底应坐在天然的结实的土层上（或夯实的粘土层上），护筒四周应回填粘土并夯实，护筒平面位置的偏差应不超5cm。
护筒埋置深度：
在无水地区一般为1-2倍的护筒直径。
在有水地区一般为入土深度与水深的0.8-1.1倍（无冲刷之前）。
4.1.3选择钻孔机械
正循环钻机：
粘性土、砂类土：
砾、卵石粒径小于2cm，钻孔直径80-250cm，孔深30-100m。
反循环钻机：
粘性土、砂类上、卵石粒径小于钻杆内径2/3，钻孔直径80-250cm，孔深泵吸＜40m，气举100m。
正循环潜水钻机：
淤泥、粘性上、砂类土、砾卵石粒径小于10cm，钻孔直径60-150cm，孔深50m。
全套管冲扳抓和冲击钻机：
适用于各类土层，孔径80-150cm，孔深30-40m。
在钻孔过程中，钻机（架）必须保持平稳，不能发生位移和沉陷。
因此钻机安装就位时，底座应用枕木垫实塞紧，顶端用风绳固定平稳。
4.1.4制备泥浆
制备泥浆应选用塑性指数IP＞10的粘性土或膨润土，对不同上层泥浆比重可按下列数据选用：
粘性土和亚粘土可以就地造浆，泥浆比重1.1-1.2间。
粉土和砂土应制备泥浆，泥浆比重1.5-1.25：
砂卵石和流砂层应制备泥浆，泥浆比重1.3-1.5。
4.2钻孔灌注桩施工
1、将钻机调平对准钻孔，把钻头吊起徐徐放人护筒内，对正桩位，启动泥浆泵和转盘，等泥浆输到孔内一定数量后，方可开始钻孔。
具有导向装置的钻机开钻时，应慢速推进，待导向部位全部钻进土层后，方可全速钻进。
正循环钻机开孔时，应先启动泥浆泵和转盘，待泥浆进入孔内一定数量后，方可开始钻进。
用泵吸式反循环钻进时，钻头应距孔底20-30cm，防止堵塞吸渣口，在接长钻杆时，应注意接头紧密，防止漏气、漏水和钻杆松脱。
用气举式反循环钻开孔时，钻杆必须在钻孔内埋入水中约6m，才能扬水排渣。
反循环钻进时，必须注意连续补充泥浆，维持护筒内应有的水头，避免坍塌。
2、钻孔应连续进行，不得间断，视土质及钻进部位调整钻进速度。
开始钻进及护筒刃脚部位或砂层、卵砾石层中时，应低档慢速钻进。
钻进过程中，要确保泥浆水头高度高出孔外水位0.5m以上，泥浆如有损失、漏失，应及时补充，并采取堵漏措施。
钻进过程中，每进2-3m应检查孔径、竖直度，在泥浆池捞取钻渣，以便和设计地质资料核对。
3、钻进时，为减少扩孔、弯孔和斜孔，应采用减压法钻进，使钻杆维持垂直状态，使钻头平稳回转。
4、终孔检查合格后，应迅速清孔，清孔方法有抽浆法（适用于孔壁不易坍塌的柱桩和磨擦桩、换浆法（用于正循环钻机）、淘渣法（适用于冲抓、冲击、成孔，掏渣后的泥浆比重应小于1.3）。
清孔时必须保证孔内水头、提管时避免碰孔壁。
清孔后的泥浆性能指标，沉渣厚度应符合规范要求。
不论采用何种方法清孔排渣，都必须注意保持孔内水头，防止坍孔。
5、清孔后用检孔器测量孔径，检孔器的焊接可在工地进行，监理工程师检验合格后，即可进行钢筋笼的吊装工作。
6、钢筋笼骨架，焊接时注意焊条的使用一定要符合规范要求，骨架一般分段焊接，长度由起吊设备的高度控制，钢筋笼的接长，可采用搭接焊或套管冷挤压连接等方法，钢筋笼安放要牢固，以防在砼浇筑过程中钢筋笼浮起，钢筋笼周边要安放圆的砼保护层垫块。
7、水下砼采用导管法进行灌注，导管内径一般为25-35cm，导管使用前要进行闭水试验（水密、承压、接头抗拉），合格的导管才能使用，导管应居中稳步沉放，不能接触到钢筋笼，以免导管在提升中将钢筋笼提起，导管可吊挂在钻机顶部滑轮上或用卡具吊在孔口上，导管底部距桩底的距离应符合规范要求，一般0.25-0.4m，导管顶部的贮料斗内砼量，必须满足首次灌注剪球后导管端能埋入砼中0.8-1.2m，施工前要仔细计算贮料斗容积，剪球后向导管内倾倒砼宜徐徐进行防止产生高压气囊。
施工中导管内应始终充满砼。
随着砼的不断浇入，及时测量砼顶面高度和埋管深度，及时提拔拆除导管，使导管埋入砼中的深度保持2-6m间。
砼面检测锤随孔深而定，一般不小于4Kg。
8、每根导管的水下砼浇筑工作，应在该导管首批砼初凝前完成，否则应掺人缓凝剂，推迟初凝时间。
9、砼的坍落度应满足设计要求，砼浇筑应连续进行，为保证桩的质量，应留比桩顶标高高出0.5-1.0m左右的桩头，处于干处的桩头，可在砼初凝后，终凝前清除。
10、技术人员应对钻孔灌注桩各项原始记录及时进行整理签认。
4.3环保措施
为保护施工范围内的环境卫生、农田，钻孔桩废弃的泥浆应在施工完成后，用汽车或罐车将泥浆池（槽）中的泥浆清运到指定的排放地点。
4.4施工技术要求
1、为保证桩孔的垂直精度，开始沉管时应控制速度，并随时注意观察桩管是偏斜，发生偏斜应及时纠正。
2、使用活瓣桩尖，开始沉管前要将活瓣收拢并包扎好，在沉管过程中，不可在桩管处于悬空情况下振动，否则，桩尖活瓣易张开并插入地层，致使桩尖损坏。
使用混凝土桩尖时，应将桩尖与桩管自然对正。
3、在地层条件许可时，应首先考虑静压沉管，以减小动力消耗，降低工地噪音。
当静压沉管能力不足时，再启动振动器，进行边振动边加压沉管。
一般粘性土类的自振频率600-750次/min，砂性土为900-1200次/min。
4、在地下水位较高的地区施工，桩管内容易进水，除注意提高桩管与桩头连接处的密封性外，还可采用二次振动沉管，即复打法施工。
5、桩管到达设计深度，灌注混凝土时，应启动振动器，将混凝土振实。
开始拔管要控制速度，桩管被拔起0.2m时，应停振5-10s，并观察管内混凝土的变化情况，确认桩尖活瓣打开或混凝土桩尖脱离后，再以0.8-1.2m/min的速度上拔。
桩管每拔起1m，即应停拔并振动10-15s，以保证混凝土的密实度。
需要多次灌注时，每次灌注拔管后，应保持管内至少有1.5m高度的混凝土。
参考文献
[1]陈小川，周俐俐.《土木工程专业-土力学与基础课程设计指南》.中国水利水电出版社，2009年.
[2]建筑桩基技术规范（JGJ94——2008）.北京：
中国建筑工业出版社，2008年.
[3]张忠苗.《桩基工程》.北京：
中国建筑工业出版社，2007年.
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