樁基礎(chǔ)、混凝土預(yù)制樁、樁基礎(chǔ)設(shè)計、樁基施工畢業(yè)設(shè)計正稿

PAGE37摘要隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，樓層的發(fā)展越來越高，對基礎(chǔ)的發(fā)展要求也越來越高，特別是樁基礎(chǔ)的應(yīng)用越來越高。本文以河南商丘華庭世家的地下部分進(jìn)行基礎(chǔ)工程設(shè)計。樁基技術(shù)極為復(fù)雜，發(fā)展空間相當(dāng)廣闊，成為地基基礎(chǔ)領(lǐng)域中一個非常活躍的、具有很強(qiáng)生命力分支領(lǐng)域，50年來出現(xiàn)了許多新的樁型、新的工藝、新的設(shè)計理論和新的科技成果，成為我國工程建設(shè)的有力支柱。本文首先根據(jù)工程地質(zhì)條件、巖土力學(xué)指標(biāo)建議值和上部結(jié)構(gòu)形式及上部結(jié)構(gòu)重量，選取了樁基礎(chǔ)形式——混凝土預(yù)制樁。在對天然地基的評價的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了成樁分析。根據(jù)混凝土預(yù)制樁的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合場地地層條件，初步選取樁徑，試算出樁長，并進(jìn)行樁的設(shè)計計算：單樁承載力和樁的沉降計算，最后從抗剪、沖切和抗彎等三方面對承臺進(jìn)行了設(shè)計驗(yàn)算。同時對混凝土預(yù)制樁的優(yōu)點(diǎn)、性能、樁基礎(chǔ)施工過程、注意事項(xiàng)也做了論述。關(guān)鍵詞：樁基礎(chǔ)、混凝土預(yù)制樁、樁基礎(chǔ)設(shè)計、樁基施工

AbstractWiththedevelopmentofChineseeconomy,theheightofthebuildingishigherandhigher,andtherequirementsofthebottom’sdevelopmentarealsostricter,especiallyontheapplicationofpilefoundation.Inthispaper,huatingshijiaInternationalPlazaofshangqiu,whichfirstofficebuilding’sundergroundparts,asthesubjecttocarryoutabasedengineeringdesign.Foundationaltechnologyisextremelycomplicatedandthespaceofdevelopmentiswider,becameaveryactiveandpowerfulbranchareaonthefoundationalfield.Inthepast50yearsmanynewtypesofpiles,newtechnologies,newdesigntheoriesandnewtechnologyresults,havebecomeastrongpillaroftheconstruction.Inthethesis,accordingtogeologicalconditions,rockmechanicsandtheupperstructureandweightoftheproposedform,inwhichapilefoundationalforms–precastconcretepile.Ananalysisofthepileispracticed.Accordingtotheadvantagesanddisadvantagesofprecastconcretepile,withthestratumconditionsofground,throughwhichtoselectthepilediameterandtrytoworkoutalengthofthepile,thendothedesignablecalculationforthepiles:singlepile’sbearingcapacityandthecalculationofpile’ssedimentation.Finally,thethesismakesanengineercheckingcomputationfromresistingcut,punchandbend.Meantime,itmakesadiscussionontheadvantages,capability,basicconstructionprocessandnoticeproceedingofprecastconcretepile.Keywords：pilefoundation；precastconcretepile；pilefoundationdesign；Retainingandprotectionofexcavation目錄前言 11場地工程地質(zhì)條件 21.1工程概況 21.2勘察工作概況 21.3場地工程地質(zhì)條件 21.3.1場地地形、地貌特征 21.3.2場地內(nèi)各巖土層的分布及物理力學(xué)性質(zhì) 31.3.3地下水賦存狀態(tài)及侵蝕性分析 52場地類別和各巖土工程地質(zhì)條件評價 62.1場地類別和場地土類型 62.2場地土工程地質(zhì)條件評價 62.3各巖土層承載力特征值及壓縮模量 73基礎(chǔ)方案設(shè)計計算 93.1風(fēng)荷載力計算 93.2樁型選擇和持力層確定 103.3驗(yàn)算單樁承載力 103.4確定樁數(shù)及樁布置 113.5樁基中各單樁受力驗(yàn)算 143.6承臺的抗沖切驗(yàn)算 153.7承臺剪切驗(yàn)算 173.8沉降計算 203.9樁基的配筋計算 234構(gòu)造要求及施工要求 264.1預(yù)制樁的施工 264.2混凝土預(yù)制樁的接樁 274.3.混凝土預(yù)制樁的沉樁 294.3.1錘擊沉樁 294.3.2靜力壓樁法沉樁 304.4預(yù)制樁沉樁對環(huán)境的影響分析及防治措施 304.4.1沉樁對環(huán)境的影響 314.4.2沉樁對環(huán)境影響的分析與評價 314.4.3防治與控制措施 335結(jié)論與建議 34結(jié)束語 35參考文獻(xiàn) 36致謝 37河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計前言前言樁基礎(chǔ)(簡稱樁基)是一種古老的基礎(chǔ)形式．它的力學(xué)原理正確，通過樁的形式可以充分發(fā)。揮深部土層的承載能力，同時它又具有施工簡便的特點(diǎn)，因此樁基不僅延續(xù)至今，而且結(jié)合現(xiàn)代的施工技術(shù)還獲得了進(jìn)一步的發(fā)展，成為當(dāng)前基礎(chǔ)工程中一種普遍采用的重要基礎(chǔ)形式。隨著我國建筑工程的高速發(fā)展，高層建筑、海港碼頭、橋梁、重型工業(yè)廠房和糧倉等都廣泛使用樁基，目前我國每年的用樁量達(dá)100萬根以上．如何設(shè)計好樁基，使之既滿足樁承載力和安全性要求，又降低成本，對我國工程建設(shè)具有重大意義。同時，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，樁基的類型、施工工藝和設(shè)備、樁基理論和設(shè)計方法都有了很大的進(jìn)展。樁基深埋于地下，是個隱蔽工程．雖然樁基設(shè)計理論和施工方法已有了很大提高，然而。地質(zhì)條件的復(fù)雜性、巖土性質(zhì)的多變性和現(xiàn)場施工的局限性，致使樁承載力的設(shè)計值與樁的實(shí)際承載能力有時還有較大的差別，在施工時樁身中也會出現(xiàn)各種缺陷。因此，為了保障樁基的質(zhì)量，進(jìn)行樁基檢測就十分必要了．長期以來，樁基檢測采用的是靜荷載試驗(yàn)方法。由于它是破壞性檢測，成本高，檢測周期長，因此被檢測的樁數(shù)目較少，難以滿足基礎(chǔ)工程的廣泛需要。隨著工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一種無損檢測技術(shù)一一樁基應(yīng)力波檢測應(yīng)運(yùn)而生，并自20世紀(jì)80年代以來獲得了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)已成為基礎(chǔ)工程建設(shè)過程中一個必不可少的組成部分。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計場地工程地質(zhì)條件1場地工程地質(zhì)條件1.1工程概況商丘華庭世家由商丘市樂都房地產(chǎn)開發(fā)有限公司負(fù)責(zé)開發(fā)籌建。商丘華庭世家場區(qū)位置位于商丘市梁園新區(qū)民主路以南、忠民南（規(guī)劃）路以西的位置，西部距離君臺路約800m。該工程場區(qū)地處商丘市梁園新區(qū)中心區(qū)域，交通便利，地理位置優(yōu)越。根據(jù)工程方提供的華庭世家總平面規(guī)劃布置圖，小區(qū)內(nèi)初步擬建建筑物8棟，其中沿民主路一側(cè)分布的1#、2#樓為綜合樓，其余3#--8#樓為住宅樓。1.2勘察工作概況通地對場地的踏勘，確定了孔位，沿各建筑物的周邊線、角點(diǎn)和建筑場區(qū)的范圍進(jìn)行布置，共計布置各類勘探點(diǎn)130計進(jìn)尺2781探點(diǎn)鉆孔間距沿建筑物的走向控制在不大于30.0m要求。表1-1勘察工作量統(tǒng)計表外業(yè)工作量室內(nèi)土工試驗(yàn)項(xiàng)目單位數(shù)量項(xiàng)目單位數(shù)量取土標(biāo)貫孔m/孔47.4/3常規(guī)物理試驗(yàn)組35靜探孔m/孔59.2/6液、塑限組26原狀土樣件30常規(guī)壓縮組26擾動土樣件15直接剪切組39標(biāo)準(zhǔn)貫入次9顆粒分析組50標(biāo)高測量次10水位測量次31.3場地工程地質(zhì)條件1.3.1場地地形、地貌特征此次勘察場區(qū)范圍為商丘華庭世家部分工程，包括的建筑物為1#、2#樓。其中3#--8#樓前期已完成勘察工作。各建筑物整體平面布局見總平面布置圖。假定該點(diǎn)高程為55.00m，引測各鉆孔相對標(biāo)高，其相對標(biāo)高為54.38-54.89m，最大高差為0.45。未發(fā)現(xiàn)其它不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。場區(qū)地貌類型屬黃河沖積平原，其組成巖性在勘察深度范圍內(nèi)為第四系全新統(tǒng)河流相沖洪積物。1.3.2場地內(nèi)各巖土層的分布及物理力學(xué)性質(zhì)通過鉆探揭露知，場地內(nèi)共有十四層巖土層，分別為（1）填土（）、（2）粉質(zhì)粘土（）、（3）粉質(zhì)粘土（）、（4）圓礫（）、（5）粘土（）、（6）細(xì)砂（）、（7）圓礫（）、（8）粘土（）、（9）礫砂（）、（10）粉粘土（）、（11）粉質(zhì)粘土（）、（12）強(qiáng)風(fēng)化泥巖（E）、（13）中風(fēng)化泥巖（E）、（14）微風(fēng)化泥巖（E），現(xiàn)自上而下分別敘述如下：（1）填土：灰黑色、黃褐色，稍濕，有臭味，主要為建筑垃圾及粘性素填土，局部為塘溝淤泥質(zhì)新近填土，最大厚度達(dá)10.50m，一般厚度2.5——5.00m，圖紙松散——稍秘狀，欠固結(jié)，力學(xué)性質(zhì)差。埋深5.0m以下的粘性素提取泥土填筑時間起過10年，承載力特征值建議為70。（2）粉質(zhì)粘土：在部分鉆孔中出現(xiàn)，灰黑色、褐黃色，軟塑狀，中等壓縮性，粘性偏低，濕，見灰黑色松軟錳質(zhì)結(jié)核，從動力觸探結(jié)果知承載力特征值為150，土工試驗(yàn)計算為176，現(xiàn)綜合為150。（3）粉質(zhì)粘土：個別鉆孔缺失該層，黃褐色，紅褐色，可塑——硬塑狀，中壓縮性，厚度大于3.50m，刀切稍有光滑面，粘性較強(qiáng)，土中含少量鐵錳質(zhì)結(jié)核和團(tuán)塊狀灰白色高嶺土，從鉆孔及取樣觀察，場地東側(cè)、南側(cè)、西側(cè)該層強(qiáng)度較低。從動力觸探結(jié)果知，該承載力特征223，土工試驗(yàn)計算為223，現(xiàn)綜合為223。（4）細(xì)砂：上部紅褐色，底部土黃色，呈中密狀，厚度不一，0.6-1.8，成分為卵石、礫石、粘土、中粗砂，卵礫石含量>50％，卵礫石為硅質(zhì)巖、硅質(zhì)灰?guī)r，磨圓度較差，成棱角狀，上部粘土含量較高，從動力觸探結(jié)果知，承載力特征為280，土工試驗(yàn)計算為300，現(xiàn)綜合為280。（5）粘土：桔黃色。部分鉆孔缺失該層，最大厚度1.6m，硬塑狀，低壓縮性，粘性較強(qiáng)，土芯呈長柱狀，夾薄層粉砂土，鉆進(jìn)速度慢，從動力觸探結(jié)果知，承載力特征值295，土工試驗(yàn)計算為300，現(xiàn)綜合為285。（6）細(xì)砂：上部黃褐色，下部灰白色，中密狀，稍濕，鉆進(jìn)速度快，巖芯呈短柱狀，水泡攪動呈松散狀，礦物成分為石英、粘土等，局部分選較好，從動力觸探結(jié)果知，承載力特征值240。該層中含⑥——1礫砂透鏡體和⑥——2粘土透鏡體，礫砂呈中密狀，礫石成分為硅質(zhì)巖和硅質(zhì)灰?guī)r，粘性強(qiáng)，從動力觸探結(jié)果知，承載力特征值為295，該層承載力特征值綜合為250。（7）圓礫:土黃色,灰白色,中密狀,厚度較大,大于5.0m,成分為卵石,礫石,中砂,粘土,卵礫石含量＞50%,卵礫石為硅質(zhì)巖,硅質(zhì)灰?guī)r,磨圓度較好,成次圓狀,從動力觸探結(jié)果得知,特征承載力為360,土工試驗(yàn)計算為350,現(xiàn)綜合為350。（8）粘土,黃色,淺黃色,厚度小于3.0m,硬塑狀,低壓縮性,粘性強(qiáng),土芯呈長柱狀,鉆進(jìn)速度慢,從動力觸探結(jié)果得知,特征承載力為350,土工試驗(yàn)計算為315,現(xiàn)綜合為315。（9）砂勵:淺紫色,中密狀,鉆進(jìn)時鉆具偶有跳動,鉆進(jìn)難度一般,層厚4.60米,從動力觸探結(jié)果知,承載力特征值為360。（10）粉砂巖：淺紫色，中密狀，見淺黃色團(tuán)塊狀砂土，夾薄層狀粘土。（11）粉質(zhì)粘土：灰白——土黃色，硬塑狀，見紫紅色細(xì)脈及斑點(diǎn)，夾團(tuán)塊狀砂土，切面較光滑，底部含礫，礫石成分為石英巖。（12）強(qiáng)風(fēng)化泥巖：層厚8.50m，褐紅色，結(jié)構(gòu)松散，手抓呈土狀，無光澤，無敲擊聲。（13）中風(fēng)化泥巖：層厚6.9m，褐紅色，結(jié)構(gòu)較緊密裂隙發(fā)育，敲擊易碎，裂隙面呈土狀。（14）微風(fēng)化泥巖：揭穿厚度2.90m，紅褐色，機(jī)構(gòu)緊密，具泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，礦物成分為粘土及石英，裂隙不發(fā)育，巖芯呈柱狀，泥質(zhì)光澤，敲擊有聲。1.3.3地下水賦存狀態(tài)及侵蝕性分析場區(qū)淺層地下水類型為孔隙潛水?？辈炱诟鶕?jù)場區(qū)內(nèi)多個鉆孔內(nèi)水位測量，其水位埋深位于地表下4.50-4.60米在勘察過程中，對所有鉆孔均進(jìn)行了簡易水文地質(zhì)觀測，地下水位埋藏較淺，一般埋深為2——3米，地下水為大氣降水及河水補(bǔ)給，地下水主要為賦存于填土層中的上層滯水及圓礫、礫砂、細(xì)砂層中的孔隙潛水。場地周邊無大型化工廠，根據(jù)區(qū)域性水文地質(zhì)資料及ZK6號孔的全孔水樣水質(zhì)簡易分析結(jié)果知，地下水對無結(jié)晶類和分解類腐蝕河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計場地類別和各巖土工程地質(zhì)條件評價2場地類別和各巖土工程地質(zhì)條件評價2.1場地類別和場地土類型根據(jù)此場地附近以往工作資料，地表下25米范圍內(nèi)土層的等效剪切波速約為260m/s。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001中4.1.1條、4.1.3條和4.1.6條判斷本場地土類型為中硬土，其場地類別為п類，屬可進(jìn)行建設(shè)的一般場地。2.2場地土工程地質(zhì)條件評價（1）填土(Q4al)該土層為建筑垃圾及粘性素填土，厚度為2—10.5米，欠固結(jié)，力學(xué)性質(zhì)差，埋深5.0米以下的粘性素填土建議承載力特征值為70。（2）粉質(zhì)粘土（Q4al）軟塑狀，中等壓縮性，場地中分布不均勻，承載力特征值為150，且埋藏較深，不選作基礎(chǔ)持力層。（3）粉質(zhì)粘土（Q3al）硬塑狀，中壓縮性，厚度大于2.50米，承載力特征值為223，可選作2、3、5、7號樓的基礎(chǔ)持力層。（4）細(xì)砂（Q3al）中密狀，厚度0.6-1.8米，承載力特征值為280，可選作1、4、8號樓的基礎(chǔ)持力層。（5）粘土（Q2al）硬塑狀，低壓縮性，承載力特征值為295，個別孔缺失，埋藏深，不選作該場地建筑物的基礎(chǔ)持力層。（6）細(xì)砂（Q2al）該層厚度較大，承載力特征值僅為240，埋藏深，不選作該場地建筑物的基礎(chǔ)持力層。（7）圓礫（Q1al）該層呈中密狀，厚度大于5米，場地內(nèi)分布穩(wěn)定，承載力特征值為350，是高層建筑良好的基礎(chǔ)持力層。（8）粘土（Q1al）該土層呈硬塑狀，低壓縮性，厚度大于2米，承載力特征值為315，可作為該場地高層建筑物基礎(chǔ)持力層的下臥層。（9）礫砂（Q1al）該土層呈中密狀，厚度達(dá)4.60米，承載力特征值為360，可作為該建筑物基礎(chǔ)持力層的下臥層。綜上所述，該工程為二級工程，場地為二級場地，地基屬二級地基，巖土工程勘察登記為二級。2.3各巖土層承載力特征值及壓縮模量根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果、原位靜力觸探成果，結(jié)合本區(qū)以往工作經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)綜合評定后給出各層土的承載力特征值fak和壓縮模量Es0.1-0.2。

表2-1各層土承載力標(biāo)準(zhǔn)值和壓縮模量力學(xué)指標(biāo)土層名稱厚度（m）承載力特征指值fk(Kpa)預(yù)制樁qsik(Kpa)人工挖孔樁qsik(Kpa)預(yù)制樁qpk(Kpa)人工挖孔樁qpk(Kpa)重度γ(k/m3)壓縮模量1填土4.6702020192粉質(zhì)粘土0.5150565640080020853粉質(zhì)粘土2.82236767900180020934細(xì)砂1.0280585818003200271395粘土0.92955858900180020786細(xì)砂4.0240676711001200201397圓礫8.635011011024003500271808粘土2.331567671400220020789礫砂7.83601201201800300025167河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計基礎(chǔ)方案設(shè)計計算3基礎(chǔ)方案設(shè)計計算該大樓長74.6m寬60.5m。采用框架結(jié)構(gòu),每層高3.0m，共18層，故場地類型為C類。3.1風(fēng)荷載力計算1樓高:H=18×3.0=54m2柱子最大承擔(dān)上部荷載面積s=6.9×4.2=28.983單根柱子承擔(dān)在房屋自重產(chǎn)生的荷載為P=28.98×18×18=9389.52ＫＮ4風(fēng)引起的荷載計算——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值——Z高度處風(fēng)振系數(shù)——風(fēng)荷載體型系數(shù)——風(fēng)荷載高度變化系數(shù)——基本風(fēng)壓根據(jù)建筑規(guī)范查得河南商丘=0.2迎風(fēng)面:背風(fēng)面:則由此產(chǎn)生的荷載為:EQ=1×(0.8+0.5)×1.35×0.2=0.351由標(biāo)準(zhǔn)值轉(zhuǎn)為設(shè)計值:1.4=1.40×0.351=0.4914KN則風(fēng)荷載產(chǎn)生的剪力為:V=HL=0.4914×60×6.9=203.44KN風(fēng)荷載產(chǎn)生的力矩:由于該排有四個柱子且慣性矩(I)都相等故每根柱子承擔(dān)的剪力:V=每根柱子承擔(dān)的力矩:3.2樁型選擇和持力層確定表3-1各地層的厚度和主要力學(xué)參數(shù)序號土名厚度承載力特征值fk(kPa)預(yù)制樁qsik(kPa)人工挎孔樁qsik(kPa)預(yù)制樁qpk(kPa)人工挎孔樁qpk(kPa)重度EQ()壓縮模量1填土4.6702020\\19\2粉粘2.82236767900180020933細(xì)砂1.0270585818003200271394粘土0.92856767900180020935細(xì)砂4.0220585811001200201396圓礫8.63201101102400350027180選擇6號圓礫為持力層，為消除負(fù)摩阻力影響承臺制于2號粉質(zhì)粘土上，樁徑為600×600樁，預(yù)制樁進(jìn)入持力層深度為5d=3.0m，樁長11.7m。3.3驗(yàn)算單樁承載力確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值——單樁極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）——單樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）——樁的橫斷面周長（m）——樁的橫斷面底面積（）——樁周各層土的厚度（m）——樁周第i層土的單位極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值（）——樁底土的單位極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（）3.4確定樁數(shù)及樁布置確定單樁豎向極限承載力設(shè)計值R,并確定樁數(shù)N及其布置。假設(shè)先不考慮群樁效應(yīng),估算單樁豎向承載力設(shè)計值R為：R——單樁豎向極限承載力設(shè)計值，kN——單樁總極限側(cè)阻力力標(biāo)準(zhǔn)值，kN——單樁總極限端阻力力標(biāo)準(zhǔn)值，kN——樁側(cè)阻力分項(xiàng)抗力系數(shù)——樁端阻力分項(xiàng)抗力系數(shù)查表得：=1.62按軸力P和R估算樁數(shù)n1為：由于n1＞3，應(yīng)考慮群樁效應(yīng)和承臺的效應(yīng)確定R。姑且先取樁數(shù)n=6根，樁的布置按矩形排列，樁距，取邊樁中心至承臺邊緣距離為1d=0.6m，布置如圖３-３，則承臺底面尺寸為：3.0m×4.8m。下面按樁數(shù)=6，求單樁豎向承載力設(shè)計值R：其中：——側(cè)阻群樁效應(yīng)系數(shù)——端阻群樁效應(yīng)系數(shù)——承臺土阻力阻群樁效應(yīng)系數(shù)——承臺內(nèi)區(qū)土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)——承臺外區(qū)土阻力群樁效應(yīng)系數(shù)——承臺土阻力分項(xiàng)抗力系數(shù)——樁基中相應(yīng)于每一根樁的承臺底地基土極限抗力標(biāo)準(zhǔn)值（kN），——承臺底承臺寬度的深度范圍內(nèi)（），地基土極限抗力標(biāo)準(zhǔn)值，可按《地基規(guī)范》中相應(yīng)的地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值乘以2取值，（）；——承臺底地基土凈面積（）?！信_內(nèi)區(qū)的凈面積——承臺外區(qū)的凈面積——承載力特征值，查表得：EQ下面驗(yàn)算取n=6是否合適承臺重：故取6根樁可以，確定承臺底面尺寸及樁的排列如圖3-1圖3-1樁的布置及承臺尺寸3.5樁基中各單樁受力驗(yàn)算單樁所受的平均豎向作用力為：樁基中單樁最大受力為：——作用于承臺底面的外力對通過群樁形心的y軸的力矩設(shè)計值——第樁至y軸的距離，m樁基中單樁最小力為：以上二項(xiàng)都滿足要求由于水平力T=30.52KN。則與豎向的合力與鉛錘線夾角，故可以不驗(yàn)算單樁豎向承載力。3.6承臺的抗沖切驗(yàn)算取承臺1.7m，鋼筋混凝土保護(hù)層厚度100mm，構(gòu)造見圖３—２，選用混凝土為其。（1）柱對承臺的沖切驗(yàn)算根據(jù)公式：；；；式中：——建筑樁基重要性系數(shù)，取=1.1；——作用于沖切破壞上的沖切力設(shè)計值（），即等于作用于樁的豎向荷載設(shè)計值F減去沖切破壞錐體范圍內(nèi)各基樁底的凈反力設(shè)計值之和；——混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計值（）；——沖切破壞錐體處的周長（）；——承臺沖切破壞錐體的有效高度（）；——沖切系數(shù)；——沖跨比，，為沖跨，即柱邊或承臺變階處到樁邊的水平距離，按圓樁的有效寬度進(jìn)行計算。當(dāng)時，取=0.2；當(dāng)時，取=。，=1000，則：==0.625，==0.87所以：

滿足要求。（2）角樁沖切驗(yàn)算對于四樁承臺，受角樁沖切的承臺應(yīng)滿足下式：；；；式中：——作用于角樁頂?shù)呢Q向力設(shè)計值（）；——角樁的沖切系數(shù)；——角樁沖跨比，其值滿足0.2～1.0，=，=；——從角樁內(nèi)邊緣至承臺外邊緣的距離（），此處應(yīng)取樁的有效寬度；——從承臺底角樁內(nèi)邊緣引一沖切線與承臺頂面相交點(diǎn)，至角樁內(nèi)邊緣的水平距離；當(dāng)柱或承臺邊階處位于該線以內(nèi)時，取由柱邊或變階處與樁內(nèi)邊緣連線為沖切錐體的錐線。，==?。核裕簼M足要求所以承臺不發(fā)生沖切破壞。3.7承臺剪切驗(yàn)算對于柱下正方形獨(dú)立承臺，只需要對柱的一個軸進(jìn)行驗(yàn)算承臺的斜截面抗剪承載力即可?！稑痘?guī)范》規(guī)定，剪切破裂面為通過柱邊和樁邊連接線形成的斜截面，抗剪驗(yàn)算應(yīng)滿足：式中：——垂直于x方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪計算截面一側(cè)的樁頂凈反力設(shè)計值總和（）；——垂直于y方向斜截面的最大剪力值，可取抗剪計算截面一側(cè)的樁頂凈反力設(shè)計值總和（）；——垂直于x方向的斜截面抗剪承載力設(shè)計值（）——垂直于y方向的斜截面抗剪承載力設(shè)計值（）=，=，——剪切系數(shù)，當(dāng)時，；當(dāng)時，；——計算截面剪跨比，=，。當(dāng)時，取=0.3，當(dāng)，取=3；——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值（）；——承臺計算截面的有效高度（）；，——承臺計算截面處的計算高度（）。對于Ⅰ-Ⅰ截面抗剪驗(yàn)算：=1.0于Ⅱ-Ⅱ截面抗剪驗(yàn)算Ⅱ-Ⅱ截面左側(cè)共3根單樁其反力為：，，；取=0.3滿足要求圖3-2樁基的平面及剖面圖河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計構(gòu)造要求和施工要求3.8沉降計算樁基的最終沉降量表達(dá)式為：=式中：——樁基的最終沉降量（）；——按分層總和法計算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（）；——按分層總和法計算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，當(dāng)無地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時，可參考：非軟土地區(qū)和軟土地區(qū)樁端有良好持力層時，=1；軟土地區(qū)，且樁端無良好持力層時，當(dāng)≤25，=1.7；當(dāng)25，=；——樁長（）；——樁基等效系數(shù)——樁基等效系數(shù)。定義為：群樁基礎(chǔ)按明德林解計算沉降量與按布氏解計算沉降量之比，可按下式簡化計算：，，式中：，，——反映群樁不同距徑比，長徑比，及承臺的長寬比等因素的系數(shù)，可查《基礎(chǔ)工程》的附錄Ⅳ表。，，分別為矩形承臺的長、寬及樁數(shù)?！匦尾紭稌r的短邊布樁數(shù)，當(dāng)布樁不規(guī)則時可按，近似，當(dāng)計算值小于1時，取=1——角點(diǎn)法計算點(diǎn)對應(yīng)的矩形荷載分塊數(shù)——角點(diǎn)法計算點(diǎn)對應(yīng)的第j塊矩形底面長期效應(yīng)組合的附加力，kN——樁基沉降計算深度范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)——等效作用底面以下第I層土的壓縮模量（）；采用地基土自重壓力至自重壓力加附加應(yīng)力作用時的壓縮模量——樁端平面第j塊何在計算點(diǎn)至第層土，第層土底面的距離（m）——樁端平面第j塊荷載計算點(diǎn)至第I層土，第層土底面深度范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)，可按規(guī)范附錄G采用矩形基礎(chǔ)中心點(diǎn)沉降=式中：，——根據(jù)矩形長寬比及深度比，查附錄G地基沉降計算深度，按應(yīng)力比法確定，且處的附加應(yīng)力與土的自重應(yīng)力應(yīng)該符合下式要求：由于：查表得：=0.113=1.510=6.434計算各層土的自重應(yīng)力：——第層土底的自重應(yīng)力，——第層土的重度，在地下水位以下用浮重度 ——第層土的厚度，m各層地基附加應(yīng)力計算：；；——基底附加應(yīng)力，——第層土底附加應(yīng)力，——豎直均布壓力矩形基礎(chǔ)角點(diǎn)下的附加應(yīng)力系數(shù)，它是m，n函數(shù)，其中，，是矩形的長邊，是矩形的短邊，而是從基礎(chǔ)底面起算的深度。=3-2各層土的自重應(yīng)力與附加應(yīng)力成果表位置深度自重應(yīng)力1001.60.2500766.987.422.82.331.60.0916279.2115.433.83.171.60.0580177.9132.444.73.921.60.028386.8141.458.77.251.60.008927.3184.1611.79.751.60.004714.4232.45號位置細(xì)砂底的自重應(yīng)力的0.2倍與附加應(yīng)力相當(dāng)=27.3故沉降計算截止到5號細(xì)砂查規(guī)范附錄G得，當(dāng)2，3，4，5位置上的=0.176，，=0.0825即：s=4.54mm小于規(guī)范容許值3.9樁基的配筋計算混凝土采用C15，鋼筋用HRB335——軸向壓力承載力設(shè)計值；0.9——可靠度調(diào)整系數(shù)——鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)理統(tǒng)計可得下列經(jīng)驗(yàn)公式：當(dāng)時： =1.177當(dāng)時：《混凝土設(shè)計規(guī)范》中，對于細(xì)長比較大的構(gòu)件，考慮到荷載初始偏心和長期荷載作用下對構(gòu)件的不利影響較大，的取值比按經(jīng)驗(yàn)公式所得到的值還要降低一些，以保證安全。對于細(xì)長比比小于20發(fā)構(gòu)件，考慮到過去使用經(jīng)驗(yàn)，的值略微抬高一些?！炷恋妮S心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值A(chǔ)——構(gòu)件截面面積——縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；——全部縱向鋼筋的截面面積當(dāng)縱向鋼筋配筋大于%時，式中A應(yīng)改用查表得=0.75（1）求縱筋：已知矩形混凝土上截面面積：A=600×600=360000=2385（2）計算配筋：=0.66%故選用8根二級鋼筋配筋圖如下：圖3—3樁基的配筋圖4構(gòu)造要求及施工要求4.1預(yù)制樁的施工(1)預(yù)制樁的制作程序現(xiàn)場布置→場地整平與處理→場地地坪混凝土澆筑→支?！壾堜摍C(jī)，安裝吊環(huán)→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)至30%強(qiáng)度拆模，再支上層模，涂刷隔離層→重疊生產(chǎn)澆筑第二層樁混凝土→養(yǎng)護(hù)至100%→起吊、運(yùn)輸、堆放→沉樁(2)樁的制作鋼筋混凝土可在工廠或施工現(xiàn)場預(yù)制。工廠預(yù)制利用成組拉模生產(chǎn)，用不小于樁截面高度的槽鋼安裝在一起組成?，F(xiàn)場預(yù)制樁宜采用木?；蜾撃０?，支在堅(jiān)實(shí)、平整的混凝土地坪上，用間隔的重疊方法產(chǎn)生，重疊層數(shù)不宜超過四層。預(yù)制樁的偏差應(yīng)符合表4—1的規(guī)定表4—1預(yù)制樁制作允許偏差樁型項(xiàng)目允許偏差（mm）鋼筋混凝土實(shí)心樁橫截面邊長5樁頂對角線之差10保護(hù)層厚度5樁身彎曲矢高不大于0.1樁長且不大于20樁尖中心線10樁頂平面對樁中心線的傾斜≤3錨筋預(yù)留孔深0~+20漿錨預(yù)留孔位置5漿錨預(yù)留孔徑5錨筋孔的垂直度≤1%鋼筋混凝土管樁直徑5管壁厚度5抽心圓孔中心線對樁中心線5樁尖中心線10下節(jié)或上節(jié)樁的法蘭對中心線的傾斜2中節(jié)樁兩個法蘭對樁中心線傾斜之和3(3)鋼筋的設(shè)置樁內(nèi)設(shè)縱向鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼筋（絲）和橫向鋼筋，一承受剛在運(yùn)輸、起吊和成樁過程中產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力和沖擊應(yīng)力。鋼筋骨架的主筋連接宜用對焊或電弧焊，對于受拉鋼筋，同一截面內(nèi)的主筋接頭數(shù)量不得超過50%；相鄰兩跟主筋接頭截面的距離不應(yīng)大于35倍主直徑，并不小于50mm。預(yù)制樁鋼筋骨架的施工偏差應(yīng)付和表4—2的規(guī)定：表4—2預(yù)制樁鋼筋骨架的允許偏差項(xiàng)次項(xiàng)目允許偏差（mm）1主筋間距52樁尖中心線103箍筋間距或螺旋筋的螺距204吊環(huán)沿縱軸線方向205吊環(huán)垂直于縱線方向206吊環(huán)露出樁表面的高度107主筋距樁頂距離108樁頂箍筋網(wǎng)片位置109多節(jié)樁錨固箍筋長度（膠泥接樁用）1010多節(jié)樁錨固箍筋位置（膠泥接樁用）511多節(jié)樁預(yù)埋鐵件位置104.2混凝土預(yù)制樁的接樁樁的接樁方法有焊接、法蘭接及硫磺膠泥錨接三種。前面兩種可用于各種土類，硫磺膠泥錨接適用于軟土層，且對一級建筑樁或承受力的樁宜慎重。焊接接樁時，鋼板宜用低碳鋼，焊條宜用E43；法蘭接樁時，鋼板和螺栓宜用低碳鋼；硫磺膠泥錨接時，硫磺膠泥配合比應(yīng)通過試驗(yàn)確定，其物理力學(xué)性能應(yīng)符合表4-3的規(guī)定。表4—3硫磺膠泥的主要屋里力學(xué)性能指標(biāo)物理性能熱變形：60℃內(nèi)強(qiáng)度無明顯變化；120℃變液態(tài)；140～145℃密度最大且和易性最好；170℃密度：2.28～2.32g/cm3吸水率：0.12％～0.24％彈性沒兩：5105kPa耐酸性：常溫下能耐煙酸、硫酸、硝酸、40％一下的鉻算、中等濃度乳酸和醋酸力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度：4EQ103kPa抗壓強(qiáng)度：4104kPa握裹強(qiáng)度：與螺紋鋼筋為1.1104kPa；與螺紋孔混凝土為4103kPa疲勞強(qiáng)度：對照混凝土的試驗(yàn)方法，但疲勞應(yīng)力比之P為0.38時，疲勞修正系數(shù)γ>0.8為保證硫磺膠泥錨接樁質(zhì)量，施工時應(yīng)做到：（1）錨筋應(yīng)刷清并調(diào)直；（2）錨筋孔內(nèi)應(yīng)有完好螺紋。無積水、雜物和油污；（3）接樁時，接點(diǎn)的平面和錨筋孔內(nèi)應(yīng)灌滿膠泥；（4）灌注時間不得超過兩分鐘；（5）灌注后的停歇時間應(yīng)符合表4-4的規(guī)定；（6）膠泥識塊沒班不得少于一組表4-4硫磺膠泥灌注后的停歇時間項(xiàng)次樁截面不同氣溫下的停歇時間0～1010～2020～3030～4040～50打樁壓樁打樁壓樁打樁壓樁打樁壓樁打樁壓樁1400×400648510713917122450×450106127149171121143500×50013/12/18/21/24/4.3.混凝土預(yù)制樁的沉樁4.3.1錘擊沉樁樁錘的選用應(yīng)考慮地質(zhì)條件，樁型，布樁的密集程度，單樁豎向承載力及施工條件等因素樁打入時應(yīng)符合下列規(guī)定（1）樁帽與送樁帽與樁周圍的間隙應(yīng)為5-10mm；（2）錘與樁帽，樁帽與樁之間應(yīng)加設(shè)彈性襯墊，如硬木，麻袋，草墊等；（3）樁錘，樁帽或送樁應(yīng)和樁身在同一中心線上；（4）樁插入時的垂直度偏差不得超過0.5%；（5）按標(biāo)高控制的樁，樁頂標(biāo)高的允許偏差為-50~+50mm（6）斜樁傾斜度的偏差，不得大于傾斜角（指樁縱向中心線與鉛垂線的夾角）正切值的15%鋼筋混凝土預(yù)制樁錘擊沉樁期的安全問題鋼筋混凝土預(yù)制樁在沉期間應(yīng)滿足強(qiáng)度和抗裂度要求，特別對于高承臺的預(yù)制樁，由于樁的自由度較大，還應(yīng)考慮樁的壓曲穩(wěn)定性問題。在實(shí)際工作中，沉樁時的樁的斷裂問題時有發(fā)生，有時還特別嚴(yán)重產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象的主要原因是下沉過程中進(jìn)入密實(shí)砂層時，錘擊次數(shù)過多，錘擊能量過大所致為了防止沉樁時的斷裂，，需要研究錘擊沉樁時樁身的錘擊應(yīng)力，樁身配筋時，應(yīng)使樁身強(qiáng)度足以抵抗錘擊時的錘擊應(yīng)力。4.3.2靜力壓樁法沉樁靜力壓樁法是以設(shè)備本身自重（包括配重）作用力，液壓驅(qū)動，用靜壓力將樁壓入地基土中的一種沉重工藝。這種施工工藝具有無震動、無噪音、無污染、無沖力和施工應(yīng)力小的特點(diǎn)。有利于沉樁振動對鄰近建筑物和精密設(shè)備的影響，避免對樁頭的沖擊損失，降低用鋼量。在沉樁過程中還可以測定沉樁阻力，為設(shè)計和施工提供參數(shù)，預(yù)估和驗(yàn)證單樁極限承載力，檢驗(yàn)樁的工程質(zhì)量。近年來，由于大噸位壓樁機(jī)的出現(xiàn)，提高了靜力壓樁法施工的適用范圍，能將長樁壓入砂層，可適用于對單樁極限承載力設(shè)計要求超過5000kN的超高層建筑。例如在上海地區(qū)，曾使用800t壓樁機(jī)，將0.50m×0.50m×38.5m的預(yù)制方樁壓進(jìn)中密砂層（此曾的靜力觸探比貫入阻力為12.5Mpa）2.4m，至設(shè)計標(biāo)高時的壓樁阻力為4778kN～5868kN，靜荷載試驗(yàn)測定的單樁極限承載力為6750kN。4.4預(yù)制樁沉樁對環(huán)境的影響分析及防治措施預(yù)制樁屬于擠土樁，沉樁時，土體中產(chǎn)生很高的空隙水壓力，土體發(fā)生側(cè)向擠出和向上隆起，使周圍建筑物和市政管線產(chǎn)生變形，嚴(yán)重時發(fā)生開裂、傾斜等事故，在預(yù)制樁事故時應(yīng)采取合理的施工方式和必要的防治措施，同時必須進(jìn)行周圍建筑物和市政管線的變形監(jiān)測，以控制施工速度和改進(jìn)施工方法。4.4.1沉樁對環(huán)境的影響預(yù)制樁對環(huán)境產(chǎn)生不利的影響，這種不利影響主要是指：（1）沉樁的擠土效用使土體產(chǎn)生隆起和水平向的擠壓，引起相鄰建筑物和市政設(shè)施的不均勻變形以致?lián)p壞；擠土效應(yīng)所引起的環(huán)境影響以混凝土預(yù)制方樁和閉口鋼樁和混凝土管樁次之；錘擊沉樁和靜壓沉樁都有擠土的不良效應(yīng)；（2）錘擊沉樁時的震動波對環(huán)境也有不良影響，使鄰近建筑物產(chǎn)生劇烈的振動，門窗晃動，給居民以不安全的恐懼感；對精密設(shè)備和精密儀器會影響工作精度，甚至損壞設(shè)備；振動主要是由錘擊沉樁引起的，靜壓沉樁就沒有劇烈的振動影響；（3）錘擊沉樁時的噪音對環(huán)境的污染相當(dāng)嚴(yán)重，波及范圍相當(dāng)廣，對居民生活造成不良的影響。4.4.2沉樁對環(huán)境影響的分析與評價（1）群樁施工的影響訪問根據(jù)實(shí)測資料，單樁沉樁時，引起地面隆起和鄰近樁上抬的影響范圍。（2）樁頂上抬量因相鄰樁的沉樁而引起樁的上抬量是施工質(zhì)量控制的一個裝要指標(biāo)，但目前尚無理論計算的方法。根據(jù)實(shí)測資料，可以用疊加的方法進(jìn)行近似估算，其步驟如下：a．施工時觀察沉樁引起相鄰樁的上抬量，得到鄰樁上抬量與施工樁距離的關(guān)系b．按樁長和樁直徑確定單樁的影響半徑c．由樁位圖確定對計算樁影響區(qū)內(nèi)的樁數(shù)及其與計算樁的距離d．根據(jù)步驟a得到的上抬量與距離的關(guān)系確定計算樁引起各樁的上抬量e．影響區(qū)內(nèi)尚未施工的各樁上抬量之和極為計算樁在施工結(jié)束時可能的上抬量。表4—5沉樁影響半徑與樁長的關(guān)系工程名稱影響半徑R/m樁長L/mR/L設(shè)計院綜合樓10.513.70.77白鶴二村14.018.00.78白鶴一村14.018.00.78機(jī)械學(xué)校15.025.00.60科技大廈12.018.50.65表4—6給出了對某些工程估算上抬量與實(shí)測上抬量的比較，由于施工時影響樁頂上抬量的因素很多，所提出的估算方法能達(dá)到這種精度還是相當(dāng)滿意的。表4-6上抬量估算值與實(shí)測值的比較工程名稱估算上抬量/mm實(shí)測上抬量/mm相對誤差（％）設(shè)計院綜合樓31724429.9白鶴二村1361295.4機(jī)械學(xué)院33930112.6科技學(xué)院2372422.1（3）地面上抬量沉樁時，周圍土體上抬，從而引起相鄰建筑物和施政管線的不靜壓變形，研究地面上抬量與施工速度的關(guān)系，有助于控制施工。避免發(fā)生工程事故。施工速度即一天的沉樁數(shù)量，沉樁的數(shù)量愈多，土體的體積變化愈大，地面上抬量也愈大；施工樁位距控制點(diǎn)的距離愈近，地面上抬量也愈大；根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)可以繪制的散點(diǎn)圖，縱坐標(biāo)為地面上抬量，橫坐標(biāo)為V/L，V為沉樁的體積，L為沉樁區(qū)中心與控制點(diǎn)之間的距離。如已知沉樁區(qū)中心與控制點(diǎn)的距離和允許上抬量，從圖可以求得每天允許的沉樁數(shù)量。4.4.3防治與控制措施（1）制定合理的沉樁施工組織計劃合理安排沉樁順序，控制沉樁速度是降低擠土效應(yīng)、防止出現(xiàn)事故的主要措施。沉樁順序應(yīng)背離保護(hù)對象由近向遠(yuǎn)處沉樁，在場地空曠的條件下，宜采取先中央后四周、由里及外的順序沉樁。每天的沉樁數(shù)量不宜過多，使擠土引起的空隙水壓力能有足夠的時間消散，可以有效地減少擠土效應(yīng)。（2）布置監(jiān)測系統(tǒng)在沉樁影響范圍內(nèi)，應(yīng)布置對被影響建筑物的監(jiān)測。上海市地基設(shè)計規(guī)范規(guī)定了表7-23所示的沉樁影響范圍。（3）采取防護(hù)措施為了防止沉樁時不利影響，可采取下列防護(hù)措施a設(shè)置豎向排水通道b在樁位或沉樁區(qū)外取土，在樁外取土是預(yù)鉆孔措施，以減少排土量，減少擠土效應(yīng)；在鉆孔區(qū)外的目的是消除從沉樁區(qū)傳向被保護(hù)建筑物的擠土壓力；c地下管道附近設(shè)置防擠溝或隔振溝（4）氣候條件和凍脹性商丘屬溫帶季風(fēng)氣候。年平均氣溫為13.0oC——15.5oC，一般最冷是一月份，平均為2.2oC——7.7oC，最大凍土深度0.32m；最熱一般為七、八月份，平均為25.4oC——28.9oC。夏季因受東南季風(fēng)的影響，雨量較集中，一般情況汛期在7-8月份，降水量占全年總降水量的60-70%以上?？辈靾鰠^(qū)土質(zhì)類型屬不凍脹土，不必考慮凍脹性的影響河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計結(jié)論與建議5結(jié)論與建議（1）本文對擬建場地工程地質(zhì)條件進(jìn)行了分析、評價，論證了基礎(chǔ)方案，選擇出最合理基礎(chǔ)型式——樁基礎(chǔ)，并對預(yù)制樁和鉆預(yù)制樁兩種樁基礎(chǔ)比較后鉆孔灌注樁，選擇，并進(jìn)行了設(shè)計。（2）場地所在的商丘地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值為0.10g，抗震設(shè)計地震分組屬第一組。場地土類型為中硬土，建筑場地類別屬Ⅱ類。場地的卓越周期為0.38秒。（3）場地地下水的類型主要由第①層雜填土孔隙潛水、第④層粉砂夾淤泥、第⑦～⑨層承壓水和基巖風(fēng)化裂隙水組成。（4）場