灌注桩设计Word文档格式.docx
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复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，或采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定。
常用的地基处理方法有：
换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。
一般多层建筑物当地基较好时多采用天然浅基础，它造价低、施工简便。
如果天然浅土层较弱，可采用机械压实、强夯、堆载预压、深层搅拌、化学加固等方法进行人工加固，形成人工地基。
如深部土层也软弱，或建（构）筑物的上部荷载较大，而且是对沉降有严格要求的高层建筑、地下建筑以及桥梁基础等，则需采用深基础。
桩基础是由桩和连接桩顶的桩承台（简称承台）组成的深基础，简称桩基。
桩基具有承载力高、沉降量小而较均匀的特点，几乎可以应用于各种工程地质条件和各种类型的工程，尤其是适用于建筑在软弱地基上的重型建（构）筑物。
因此，在沿海以及软土地区，桩基应用比较广泛。
桩基础是一种常用的深基础形式，它由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。
若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基，若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。
建筑桩基通常为低承台桩基础，而在桥梁、码头工程中常用高承台桩基础。
只用一根桩来承受和传递上部荷载，这样的桩基础称为单桩基础；
有2根或2根以上的桩基来共同承担和传递上部结构荷载，所组成的桩基础为群桩基础。
桩基中桩的数量和排列应根据上部结构和荷载情况确定。
柱下桩基可以用一根也可用一群桩并排列成多边形；
墙下桩基常成排布置，当建筑物荷载大和占地面积小时，则要成片布置成满堂桩。
桩基上作用的荷载以竖向荷载为主时,桩都是竖直的；
如有较大的水平荷载,就要布置斜桩以抵抗水平力。
2.2灌注桩设计
2.2.1设计资料
2.2.1.1地形
基建建筑场地地势平坦，局部堆有建筑垃圾。
2.2.1.2工程地质条件
自上而下土层一次如下：
号土层：
素填土，层厚1.5m，稍湿，松散，承载力特征值fak=95kPa。
淤泥质土，层厚3.3m，流塑，承载力特征值fak=65kPa。
粉砂，层厚6.6m，稍密，承载力特征值fak=110kPa。
粉质黏土，层厚4.2m，微湿，可塑，承载力特征值fak=165kPa。
粉砂层，钻孔未穿透，中密—密实，承载力特征值fak=280kPa。
2.2.1.3岩土设计技术参数
表5地基岩土物理力学参数
土层编号
土的名称
空隙比e
含水量W（%）
液性指数IL
标准贯入锤击数N（次）
压缩模量Es（MPa）
①
素填土
—
5.0
②
淤泥质土
1.04
62.4
1.08
3.8
③
粉砂
0.81
27.6
14
7.5
④
粉质黏土
0.79
31.2
0.74
9.2
⑤
粉砂层
0.58
31
16.8
表6桩的极限侧阻力标准值qsk和极限端阻力标准值qpk单位：
kPa
土的编号
桩侧阻力qsk
装端阻力qpk
22
60
900
28
75
2400
45
1.1.1.1水文地质条件
（1）拟建场区地下水对混凝土架构无腐蚀性；
（2）地下水位慎独：
位于地表下3.5m。
2.2.1.5场地条件
建筑物所处场地抗争设防烈度为7度，场地内无可液化沙土、粉土。
2.2.1.6结构上部结构资料
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，室内外高差450mm。
柱的截面尺寸均为400×
400mm，横向承重，柱网布置图如下：
图6柱网布置图
2.2.1.7上部结构作用荷载
上部结构作用在柱底的柱底荷载效应标准组合值：
Fk=2012kN，Mk=198kN·
m，Vk=85kN。
弯矩Mk水平力Vk均为横向方向。
上部结构作用在柱底的荷载效用基本组合值：
F=2590kN，M=250kN·
m，V=100kN。
中的弯矩M，水平力V均为横向方向。
2.2.1.8材料
混凝土强度等级为C25和C30，钢筋采用HPB235和HPB335。
2.2.2灌注桩基设计
建筑物基础设计方案采用混凝土才沉管灌注桩，具体设计方案如下：
室外地坪高为-0.45m，自然地面标高同室外地坪标高，建筑桩基属丙级建筑桩基，拟采用直径为400mm的混凝土沉管灌注桩，选用5号土层粉砂层为持力层，桩尖深入持力层0.6m（对于砂土不小于1.5d=600mm），设计桩长15.0m，预置桩尖长0.5m，初步设计承台高0.95m，承台底面埋置深度-1.60m，桩顶伸入承台50mm。
2.2.2.1单桩承载力计算
根据设计要求，装顶标高为-1.60m，桩低标高为16.6m，桩长15m。
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注准值按下列公式计算：
由于
QSK=3.14×
400×
（0.35×
22×
3.3×
28＋6.6×
45＋4.2×
60＋0.6×
75）=872kN
QPK=1/4×
3.14×
0.4×
2400=301kN
QUK=QSK+QPK=1173kN
2.基桩竖向承载力设计值计算
承台底部地基土为叫松软的填土，压缩性大，因此本工程不考虑承台土效应，即取ηc=1.0，则有
根据上部荷载初步估计桩数为：
则设计桩数为4根
2.2.2.2桩基的验算
根据《建筑桩基技术规范》，当按单桩承载力特征值进行计算时，荷载应取其效应的标准组合值。
由于桩基所处场地的抗震设防烈度为7度，且场地内无可液化沙土、粉土问题，因此，可不进行地震效应的竖向承载力验算。
基桩竖向承载力的验算
根据桩数设计矩行桩承台，边长为2.4m×
2.4m，矩形布桩，桩中心距取0.8m，桩心距承台边缘均为400mm。
承台布置图如图7所示。
图7承台布置图
承台及其上填土总重量为：
Gk=2.4×
2.4×
1.6×
20=184.32kN
计算时取荷载的标准组合，则有
因此
满足设计要求，故初步设计合理。
2.2.2.3承台设计
根据桩基设计及构造要求，承台尺寸为2.2m
3.6m，初步设计承台厚味0.95m，承台混凝土选用C25，ft=1.27N/mm2，fc=11.9N/mm2，承台钢筋选用HPB335，fy=300N/mm2。
图8
1.承台内力计算
承台内力计算荷载才用荷载效应基本组合值，则基桩净反力设计值为
2.承台厚度及受冲击切承载力验算
为防止承台产生冲切破坏，承台应具有一定的厚度，初步设计承台厚0.95m，承台保护层厚50mm，则h0=950-60=890mm。
分别对柱边冲切和角桩冲切进行计算，以验算承台厚度的合理性。
由于基桩为圆形桩，计算时候应将截面换算成方桩截面变宽为：
Bp=0.8d=0.8×
400=320mm
（1）柱对承台冲切
承台收桩冲切的承载力用满足下式：
由于Fi=F-ΣNi=2590kN。
则冲垮比为：
（在0.25至1.0之间）
>
1.0
取λoy=1.0
冲切系数为：
故厚度为0.95m的成天能够满足柱对承台的冲切要求。
（2）角桩冲切验算
承台受角桩冲切的承载能力应满足下式：
由于Fi=N’max=781.13kN，从角桩内边缘至承台外边缘距离为：
c1=c2=0.56m
a1x=0.44m
a1y=0.44m
故厚度为0.95m的承台能够满足角桩对承台的冲切要求。
3.承台受剪承载力的计算
承台剪切破坏发生在柱边与柱边连线所形成的斜截面出，对于1-1截面，
（介于0.25至3之间）
剪切系数为：
受剪切承载力高度影响系数为：
1-1截面剪力为：
则有：
故满足抗剪切的要求。
4.承台受弯承载力的计算
承台计算截面弯矩如下：
对你1-1截面，去基桩净反力最大值N’max=781.13kN进行计算，则：
因此，承台长边方向选用直径为16@140，则钢筋根数为：
n=2400/140+1=19。
实际配筋为：
As=19×
201.1=3821mm2，
满足要求。
对于II-II截面，去基桩净反力平均值
进行计算.
此时，
ho=950-80=870mm
因此，承台短边方向选用Φ18@130，
则钢筋根数为：
n=2400/130+1=20，
As=20
254.5=5090mm2，
5.承台构造设计
混凝土桩桩顶伸入承台长度为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，梁高为400mm，梁内主筋上下共4根Φ12的通长钢筋，箍筋采用Φ8@200。
承台底做100mm厚C10素混凝土垫层，垫层挑出承台边缘100mm。
1.1.1.2桩身结构设计
沉管灌注桩选用C25混凝土，预制桩尖选用C30混凝土，钢筋选用HPB235级。
1.桩身轴向承载力验算
根据《建筑桩基技术规范》的规定，装订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，故取稳定系数
=1.0；
对于挤土灌注桩，基桩施工工艺系数Ψc=0.8；
C25的混凝土，fc=11.9N/mm2。
故桩身轴向承载力满足要求。
2.桩身水平承载力验算
由设计资料克制，桩低传至承台顶面的水平荷载标准值为85kN，每根基桩承受水平荷载为：
桩身按构造要求配筋，桩身配置6根直径12的纵向钢筋，As=678.6mm2，则桩身配筋率为：
满足0.2%至0.65%之间的要求。
对配筋率小于0.65%的灌注桩，单桩水平承载力特征值按下式计算：
由于桩身为圆形截面，故γm=2，ζN=0.5。
又因，
根据灌注桩周主要土层的类别，查桩的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值表，取装侧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：
根据：
对于C25的混凝土，有：
对于HPB235级钢筋，有ES=2.1MN/m2。
扣除保护层厚后的桩直径，
桩顶最大的弯矩系数vM取值，由于桩的入土深度为h=15.0m，桩与承台为固接，αh=0.953×
15=14.3>
4，去αh=4。
查桩顶最大弯矩系数和桩顶水平尾翼系数表，得vM=0.926。
Nk取在荷载效应标准组合下桩顶的最小竖向力，，有前面计算得Nk=505.1kN。
故桩身水平承载力满足要求。
3.配筋长度计算
基桩为端承摩擦型桩，配筋长度应不小于桩长的三分之二，即：
2/3×
15=10m
同时不小于4.0/a=4.0/0.953=4.2m，
则配筋长度去10m。
钢筋锚入承台35倍主筋直径，即35×
12=420mm。
箍筋配筋
采用Φ6@200,的螺旋式箍筋，由于钢筋笼长度超过了4m，需要每隔2m设一道Φ12的焊接夹紧箍筋。
2.2.2.5估算A、C轴线柱下桩数
1.桩数估算
设计A、C轴线下装基础的方式与B轴相同，前面已经计算出，单桩承载力为1173kN，基桩竖向承载力特征值为586.5kN。
A轴柱下荷载标准值为Fk=1433kN，Mk=193kN·
m，Vk=83kN。
根据A轴荷载初步估算A轴柱下桩数，即为：
则C轴下设计桩数为3根。
C轴柱下荷载标准组合值为Fk=1883kN，Mk=218kN·
m，Vk=90kN。
根据C轴荷载初步估计C轴柱下桩数，即为：
C轴下的设计桩数为4根。
2.承台平面尺寸确定
根据估算的桩数和承台构造要求，设计A轴线承台平面尺寸为3m×
3m的等边三角形，桩最小中心距为1.4m，桩心与承台边缘距离为0.5m，C轴桩数与B轴相同，此因承台平面尺寸同B轴。
2.2.2.6桩基布置图、施工图
见附图
2.3沉管灌注桩施工
沉管灌注桩是土木建筑工程中众多类型桩基础中的一种。
它是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土的桩尖（或钢板靴）或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中（钢管直径应与桩的设计尺寸一致），造成桩孔，然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土，随之拔出套管，利用拔管时的振动将混凝土捣实，便形成所需要的灌注桩。
利用锤击沉桩设备沉管、拔管成桩，称为锤击沉管灌注桩;
利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩振动沉管灌注桩是用振动沉桩机将有活瓣式桩尖或钢筋混凝土预制桩靴的桩管（上部开有加料口）,利用振动锤产生的垂直定向振动和锤、桩管自重等对桩管施加压力,使桩管沉入土中,然后边向桩管内浇筑混凝土,边振边拔出桩管,使混凝土留在土中而形成桩
与一般钻孔灌注桩比，沉管灌注桩避免了一般钻孔灌注桩桩尖浮土造成的桩身下沉，持力不足的问题，同时也有效改善了桩身表面浮浆现象，另外，该工艺也更节省材料。
但是施工质量不易控制，拔管过快容易造成桩身缩颈，而且由于是挤土桩，先期浇注好的桩易受到挤土效应而产生倾斜断裂甚至错位。
由于施工过程中，锤击会产生较大噪音，振动会影响周围建筑物，故不太适合在市区运用，已有一些城市在市区禁止使用。
这种工艺非常适合土质疏松、地质状况比较复杂的地区，但遇到土层有较大孤石时，该工艺无法实施，应改用其它工艺穿过孤石。
目前，还发展出了Y型沉管灌注桩，在处理软地基上更显成效。
沉管灌注桩施工工艺标准
2.3.1施工准备
1.材料
（1）水泥：
425#及其以上的硅酸盐水泥、普硅、矿渣、火山水泥。
水泥进场时应有出厂合格证明书。
施工单位应根据进场水泥品种、批号进行抽样检验，合格后才能使用。
水泥如存放时间超过三个月，应重新检验确认符合要求后才能使用。
（2）中粗砂：
采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的河砂或海砂，其含泥量不大于3%。
（3）石子：
采用坚硬的碎石或卵石，最大粒径不宜大于40mm，且不宜大于钢筋最小净距的1/3，其针片状颗粒不超过25%，含泥量不大于2%。
（4）钢筋：
钢筋进场时应有出厂质量合格证明书，应检查其品种规格是否符合要求及有无损伤、锈蚀、油污，并应按规定抽样，进行抗压、抗弯、焊接试验，经试验合格后方能使用（进口钢筋要进行化学成份检验和焊接试验，符合有关规定后方可用于工程）。
钢筋笼的直径除应符合设计要求外，还应比套管内径小60-80mm。
（5）桩尖：
一般采用钢筋砼桩尖，也可用钢桩尖。
钢筋砼的桩尖强度等级不低于C30。
其配筋构造和数量必须符合设计或施工规范的要求。
2.作业条件
（1）施工前应作场地查勘工作，如有架空电线、地下电线、给排水管道等设施，妨碍施工或对安全操作有影响的，应先作清除、移位或妥善处理后方能开工。
（2）施工前应做好场地平整工作，对不利于施工机械运行的松散场地，必须采取有效的措施进行处理。
雨季施工时，要采取有效的排水措施。
（3）应具备施工区域内的工程地质资料、经会审确定的施工图纸、施工组织设计（或方案）、各种原材料及预制桩尖等的出厂合格证及其抽检试验报告、砼配合比设计报告及其有关资料。
（4）桩桩机性能必须满足成桩的设计要求。
（5）按设计图纸要求的位置埋设好桩尖，埋设桩尖前，要根据其定位位置进行钎探，其探测深度一般为2-4m，并将探明在桩尖处的旧基础、石块、废铁等障碍物清除。
（6）桩尖埋设经复核后方能进行打桩，桩尖允许偏差值：
单桩为10mm，群桩为20mm。
（7）应会同设计单位选定1-2根桩进行打桩工艺试验（即试桩）以核对场地地质情况及桩基设备、施工工艺等是否符合设计图纸要求。
（8）其余参照打入桩的施工准备和作业条件。
2.3.2操作工艺
1.锤击沉管灌注桩的施工方法一般为“单打法”，但根据设计要求或土质情况等也可采用“复打法”。
2.锤击沉管灌注桩宜按流水顺序，依次向后退打。
对群桩基础及中心距小于3.5倍桩径的桩，应采用不影响邻桩质量的技术措施。
3.桩机就位时，桩管在垂直状态下应对准并垂直套入已定位预埋的桩尖，桩架底座应呈水平状态及稳固定位，桩架垂直度允许偏差不大于0.5%。
4.桩尖埋设后应重新复核桩位轴线。
桩尖顶面应清扫干净，桩管与桩尖肩部的接触处应加垫草绳或麻袋。
5.注意检查及保证桩管垂直度无偏斜后采正式施打。
施打开始时应低锤慢击，施打过程若发现桩管有偏斜时，应采取措施纠正。
如偏斜过大无法纠正时，应及时会同施工负责人及技术、设计部门研究解决。
6.沉桩过程中，应经常使用测锤检查管内情况及桩尖有否损坏，若发现桩尖损坏或水泥进入，应拔出桩管，回填桩孔，重新设置桩尖进行施打。
7.沉管深度应以设计要求及经试桩确定的桩端持力层和最后三阵，每阵十锤的贯入度来控制，并以桩管入土深度作参考。
测量沉管的贯入度应在桩尖无损坏、锤击无偏心、落锤高度符合要求、桩帽及弹性垫层正常的条件下进行。
一般最后三阵每阵十锤的贯入度不大于30mm，且每阵十锤贯入度值不应递增。
对于短桩的最后贯入度应严格控制，并应通知设计部门确认。
8.沉管结束经检查管内无入泥进水后，应及时灌注砼。
每立方砼的水泥用量应不少于300Kg。
当桩身配有钢筋时，设计无规定时砼塌落度宜采用80-100mm；
素砼的塌落度宜采用60-80mm。
第一次灌入桩管内的砼应尽量多灌，第一次拔管高度一般只要能满足第二次所需要灌入的砼量时即可，桩管不宜拔地太高。
9.拔管时采用倒打拔管的方法，用自由落锤小落距轻击不少于40次/min，拔管速度应均匀，对一般土层以不大于1m/min为宜。
在软硬土层交界处及接近地面时，应控制在0.6-0.8m/min以内。
在拔管过程中，应用测锤随时检查管内砼的下降情况，砼灌注完成面应比桩顶设计标高高出0.5m，以留作打凿浮浆。
10.凡灌注配有不到桩底的钢筋笼的桩身砼时，宜按先灌注砼至钢筋笼底标高，再安放钢筋笼，然后继续案灌注砼的施工顺序进行。
在素砼桩顶采用构造连接钢筋时，在灌注完毕拔出桩管及桩机退出桩位后，按照设计标高要求，沿桩周对称、均匀、垂直地插入钢筋，并注意钢筋保护层不应小于3cm。
11.对于对于砼灌注充盈系数小于1.1的桩，应会同设计单位研究补救措施。
12.按设计要求进行局部复打或全复打施工，必须在第一次灌注的桩身砼初凝之前进行。
13.灌注桩身砼时应按有关规定留置试块。
2.3.3质量标准
1.保证项目
（1）所用的原材料和砼强度必须符合设计要求和施工规范的规定。
（2）桩的入土深度应满足设计要求的桩端持力层，最后三阵每阵十锤的贯入度，最后1m的沉管锤击数和整根桩的总锤击数，应符合设计及试桩确定的要求。
（3）砼灌注充盈系数不得小于1.1。
（4）灌注后的桩顶标高、钢筋笼（插筋）标高，及浮浆处理必须符合设计要求和施工规范的规定。
2.允许偏差
锤击沉管灌注桩的允许偏差和检验方法应符合下表的规定。
2.3.4施工注意事项
1.避免工程质量通病
（1）为防止出现缩颈、断桩、砼拒落、钢筋下沉、桩身夹泥等现象，应详细研究工程地质报告，制订切实有效的技术措施。
（2）灌注砼时，要准确测定一根桩的砼总灌入量是否能满足设计计算的灌入量，在拔管过程中，应严格控制拔管速度，用测锤观测每50-100cm高度的砼用量，换算出桩的灌注直径，发现缩颈及时采取措施处理。
（3）如采用跳打法施工，跳打时必须等相邻成形的桩达到设计强度的60%以上方可进行。
（4）严格检查桩尖的强度和规格，桩管沉至设计要求后，应用测锤量测桩尖是否进入桩管内。
如发现桩尖进入桩管内，应拔出桩管进行处理。
灌注砼后，拔管时，也应用测锤测量，看砼是否确已流出管外。
（5）钢筋笼放入桩管内应按设计标高固定好，防止插斜、插偏和下沉。
（6）拔管时尽量避免翻插。
确需翻插时，翻插的深度不要太大，以
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