基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

1、 基礎(chǔ)工程樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)資料：上部結(jié)構(gòu)資料某教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓，上部結(jié)構(gòu)為十層框架，其框架主梁、次梁、樓板均為現(xiàn)澆整體式，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，上部結(jié)構(gòu)傳至柱底的相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的荷載如下豎向力:4800 kN , 彎距:70 kNm, 水平力:40 kN擬采用預(yù)制樁基礎(chǔ)， 預(yù)制樁截面尺寸為 350mm * 350mm。建筑物場(chǎng)地資料擬建建筑物場(chǎng)地位于市區(qū)內(nèi)， 地勢(shì)平坦,建筑物場(chǎng)地位于非地震地區(qū)，不考慮地震影響.場(chǎng)地地下水類型為潛水，地下水位離地表 2.1 米，根據(jù)已有資料，該場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土沒(méi)有腐蝕性。建筑地基的土層分布情況及各土層物理，力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)下表：表1 地基各土層物理、力學(xué)指標(biāo)土層編

2、號(hào)土層名稱層底埋深（m）層厚（m）天然重度（kN/m）含水量（%）孔隙比液限（%）塑限（%）內(nèi)聚力內(nèi)摩擦角壓縮模量(MPa)地基承載力(kPa)1雜填土1.51.515.52粉質(zhì)粘土9.88.317.332.00.9034.019.015.020.05.41103粘土21.812.016.233.81.0644.018.013.817.53.21004粉土夾粉質(zhì)粘土27.15.318.330.00.8833.018.016.922.111.01485淤泥質(zhì)粘土27.116.945.31.26.04.71.260基礎(chǔ)工程樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算1. 選擇樁端持力層 、承臺(tái)埋深.選擇樁型 由資料給出，擬采用

3、預(yù)制樁基礎(chǔ)。還根據(jù)資料知，建筑物擬建場(chǎng)地位于市區(qū)內(nèi)，為避免對(duì)周圍產(chǎn)生噪聲污染和擾動(dòng)地層，宜采用靜壓法沉樁，這樣不僅可以不影響周圍環(huán)境，還能較好地保證樁身質(zhì)量和沉樁精度。.確定樁的長(zhǎng)度、埋深以及承臺(tái)埋深依據(jù)地基土的分布，第3層是粘土，壓縮性較高，承載力中等，且比較厚，而第4層是粉土夾粉質(zhì)粘土，不僅壓縮性低，承載力也高，所以第4層是比較適合的樁端持力層。樁端全斷面進(jìn)入持力層1.0m（2d），工程樁入土深度為h，h=1.5+8.3+12+1=22.8m。由于第1層厚1.5m，地下水位離地表2.1m，為使地下水對(duì)承臺(tái)沒(méi)有影響，所以選擇承臺(tái)底進(jìn)入第2層土0.3m，即承臺(tái)埋深為1.8m。樁基的有效樁長(zhǎng)即為

4、22.8-1.8=21m。 樁截面尺寸由資料已給出，取350mm350mm，預(yù)制樁在工廠制作，樁分兩節(jié)，每節(jié)長(zhǎng)11m，（不包括樁尖長(zhǎng)度在內(nèi)），實(shí)際樁長(zhǎng)比有效樁長(zhǎng)長(zhǎng)1m，是考慮持力層可能有一定起伏及樁需要嵌入承臺(tái)一定長(zhǎng)度而留有的余地。樁基以及土層分布示意圖如圖1。2.確定單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法確定單樁豎向極限承載力特征值公式為：按照土層物理指標(biāo)，查樁基規(guī)范JGJ94-2008表5.3.5-1和表5.3.5-2估算的極限樁側(cè)，樁端阻力特征值列于下表：極限樁側(cè)、樁端阻力特征值層 序經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法 2粉質(zhì)粘土473粘土614粉土夾粉質(zhì)黏土431320單樁豎向承載力極限承載力特征值為：估算的單樁豎

5、向承載力設(shè)計(jì)值（安全系數(shù)K=2）3.確定樁數(shù)和承臺(tái)底面尺寸.初步估算樁數(shù)，考慮柱子可能偏心受壓，取一定的系數(shù)，數(shù)值為1.1，則有，暫取6根。.初選承臺(tái)尺寸樁距按規(guī)范取，樁距 ，承臺(tái)長(zhǎng)邊：，承臺(tái)短邊：。在1.中已取承臺(tái)埋深為，承臺(tái)高度暫取為，樁頂伸入承臺(tái)，鋼筋保護(hù)層厚度取，則承臺(tái)有效高度為：。樁位平面布置，承臺(tái)尺寸如圖2。4.單樁承載力驗(yàn)算樁頂荷載計(jì)算（取承臺(tái)及其上土平均重度）軸心豎向力作用下：；偏心豎向力作用下：?jiǎn)螛端搅Τ休d力計(jì)算：；因?yàn)?；即水平荷載和豎向荷載的合力與豎直線的夾角小于5。所以單樁水平承載力滿足要求，不需要進(jìn)一步的驗(yàn)算。5.軟弱下臥層承載力驗(yàn)算.軟弱下臥層經(jīng)深度z修正后的地基

6、承載力特征值公式：，由資料查地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB5007-2002，表5.2.4，得，則.樁群外圍樁邊包絡(luò)線內(nèi)矩形長(zhǎng)、寬分別為：，持力層厚度 ，持力層與軟弱下臥層彈性模量之比為 ，查樁基規(guī)范JGJ94-2008表5.4.1，用內(nèi)插法求得，樁端持力層壓力擴(kuò)散角。作用于軟弱下臥層頂面的附加應(yīng)力為：軟弱下臥層頂面土的自重應(yīng)力為所以有滿足要求。6.樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算由于樁基礎(chǔ)的樁中心距小于6d，所以可以采用分層總和法計(jì)算最終沉降量。豎向荷載為 基底處壓力 基底自重應(yīng)力 基底處的附加應(yīng)力 樁端平面下的土的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如下：.在時(shí)，.在時(shí)，.在時(shí)，.在時(shí)，.在時(shí)，.在時(shí)，將以上計(jì)算結(jié)果整理于下表

7、的計(jì)算結(jié)果Z(m)0172.541.200.25647.62189.141.21.60.124321.23197.441.22.40.073189.14.3208.21.23.440.041106.752131.240.03282.97226.91.25.60.01745.1在處，所以本基礎(chǔ)取計(jì)算沉降量。計(jì)算如下表計(jì)算沉降量Z(mm)01.200.25020001.21.60.2006401.2401.21100094.530001.22.40.1657497.195.91100022.643001.23.440.1324569.1721100016.950001.240.1189594.52

8、5.4120054.870001.25.60.0916641.246.71200100.8樁基礎(chǔ)持力層性能良好，取沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。短邊方向樁數(shù)，等效距徑比，長(zhǎng)徑比，承臺(tái)長(zhǎng)寬比，查查樁基規(guī)范JGJ94-2008，附錄E得：。所以，樁基礎(chǔ)最終沉降量 ，滿足要求。7.樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩段樁長(zhǎng)各11m，采用單點(diǎn)吊立的強(qiáng)度進(jìn)行樁身配筋設(shè)計(jì)。吊立位置在距樁頂、樁端平面，起吊時(shí)樁身最大正負(fù)彎矩，其中吊樁動(dòng)力系數(shù)為：；每延米樁的自重（1.2為恒載分項(xiàng)系數(shù)）為：。樁身材料采用C30混凝土，取，HRB335級(jí)鋼筋，取，樁身尺寸已給出：，鋼筋保護(hù)層厚度取，所以：，樁身截面有效高度，樁身受拉主筋選用，采用對(duì)稱配筋，因此整個(gè)

9、截面的主筋為，配筋率。因樁為受壓構(gòu)件，對(duì)箍筋配置無(wú)嚴(yán)格要求，故取同級(jí)鋼筋在樁身中點(diǎn)處，最大正負(fù)彎矩處配置。樁身強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。樁身截面配筋圖，樁身彎矩圖如圖5、圖6。 8承臺(tái)設(shè)計(jì)承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)取C25，取，配置HRB335級(jí)鋼筋，取，在3.中已假定，承臺(tái)底面尺寸為，高為，其埋深為，鋼筋保護(hù)層取，有效高度為。假定柱子尺寸為。.相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)作用于樁底的荷載設(shè)計(jì)值為：（1.35為由永久荷載效應(yīng)組合控制的分項(xiàng)系數(shù)）單樁凈反力平均值為：?jiǎn)螛秲舴戳ψ畲笾?，最小值為?承臺(tái)受沖切承載力驗(yàn)算承臺(tái)結(jié)構(gòu)計(jì)算圖如圖3。. 柱邊沖切；沖切力 受沖切承載力截面高度影響系數(shù)計(jì)算沖跨比與系數(shù)的計(jì)算，取 滿

10、足要求。.角樁向上沖切；。滿足要求。.承臺(tái)受剪切承載力計(jì)算剪跨比與中剪跨比相同。受剪切承載力截面高度影響系數(shù)計(jì)算對(duì)-斜截面（介于0.3-3之間）剪切系數(shù)滿足要求。對(duì)-斜截面，取剪切系數(shù)滿足要求。.承臺(tái)受彎承載力計(jì)算沿方向：選用，沿平行軸方向均勻布置。沿方向：選用，沿平行軸方向均勻布置。承臺(tái)配筋如圖4。.承臺(tái)局部受壓驗(yàn)算因承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)，所以還需驗(yàn)算柱下承臺(tái)的局部受壓承載力。查混凝土結(jié)果設(shè)計(jì)規(guī)范7.8.1和7.8.2得；柱子截面面積局部受壓凈面積局部受壓計(jì)算面積混凝土的局部受壓強(qiáng)度提高系數(shù)則滿足要求。9.施工說(shuō)明. 混凝土預(yù)制樁的制作.混凝土預(yù)制樁可在施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制，預(yù)制

11、場(chǎng)地必須平整、堅(jiān)實(shí)。.制樁模板宜采用鋼模板，模板應(yīng)具有足夠剛度,并應(yīng)平整，尺寸應(yīng)準(zhǔn)確。. 灌注混凝土預(yù)制樁時(shí)，宜從樁頂開(kāi)始灌筑，并應(yīng)防止另一端的砂漿積聚過(guò)多。. 混凝土預(yù)制樁的起吊、運(yùn)輸和堆放. 混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度達(dá)到70%及以上方可起吊，達(dá)到100%方可運(yùn)輸。. 樁起吊時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)措施，保證安全平穩(wěn)，保護(hù)樁身質(zhì)量。. 水平運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)做到樁身平穩(wěn)放置，嚴(yán)禁在場(chǎng)地上直接拖拉樁體。.當(dāng)樁疊層堆放超過(guò)2 層時(shí)，應(yīng)采用吊機(jī)取樁，嚴(yán)禁拖拉取樁。.三點(diǎn)支撐自行式打樁機(jī)不應(yīng)拖拉取樁。.混凝土預(yù)制樁的接樁. 樁的連接可采用焊接、法蘭連接或機(jī)械快速連接（螺紋式、嚙合式）。. 焊接接樁時(shí)，下節(jié)樁段的樁頭宜高出地面0.

12、5m。. 焊接接樁時(shí)，下節(jié)樁的樁頭處宜設(shè)導(dǎo)向箍。接樁時(shí)上下節(jié)樁段應(yīng)保持順直，錯(cuò)位偏差不宜大于2mm。接樁就位糾偏時(shí)，不得采用大錘橫向敲打。. 樁對(duì)接前，上下端板表面應(yīng)采用鐵刷子清刷干凈，坡口處應(yīng)刷至露出金屬光澤。.焊接宜在樁四周對(duì)稱地進(jìn)行，待上下樁節(jié)固定后拆除導(dǎo)向箍再分層施焊；焊接層數(shù)不得少于2 層，第一層焊完后必須把焊渣清理干凈，方可進(jìn)行第二層（的）施焊，焊縫應(yīng)連續(xù)、飽滿。.焊好后的樁接頭應(yīng)自然冷卻后方可繼續(xù)錘擊，自然冷卻時(shí)間不宜少于8min；嚴(yán)禁采用水冷卻或焊好即施打。.雨天焊接時(shí)，應(yīng)采取可靠的防雨措施。.焊接接頭的質(zhì)量檢查，對(duì)于同一工程探傷抽樣檢驗(yàn)不得少于3 個(gè)接頭。. 靜壓沉樁. 采用

13、靜壓沉樁時(shí)，場(chǎng)地地基承載力不應(yīng)小于壓樁機(jī)接地壓強(qiáng)的1.2 倍，且場(chǎng)地應(yīng)平整。. 靜力壓樁宜選擇液壓式和繩索式壓樁工藝；宜根據(jù)單節(jié)樁的長(zhǎng)度選用頂壓式液壓壓樁機(jī)和抱壓式液壓壓樁機(jī)。. 壓樁機(jī)的每件配重必須用量具核實(shí)，并將其質(zhì)量標(biāo)記在該件配重的外露表面；液壓式壓樁機(jī)的最大壓樁力應(yīng)取壓樁機(jī)的機(jī)架重量和配重之和乘以0.9。. 當(dāng)邊樁空位不能滿足中置式壓樁機(jī)施壓條件時(shí)，宜利用壓邊樁機(jī)構(gòu)或選用前置式液壓壓樁機(jī)進(jìn)行壓樁，但此時(shí)應(yīng)估計(jì)最大壓樁能力減少造成的影響。. 壓樁過(guò)程中應(yīng)測(cè)量樁身的垂直度。當(dāng)樁身垂直度偏差大于1的時(shí)，應(yīng)找出原因并設(shè)法糾正；當(dāng)樁尖進(jìn)入較硬土層后，嚴(yán)禁用移動(dòng)機(jī)架等方法強(qiáng)行糾偏。 .若施工中出現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題，請(qǐng)施工單位及時(shí)與建設(shè)單位或設(shè)計(jì)單位聯(lián)系。參考文獻(xiàn)【1