1、 基础工程桩基础设计设计资料：上部结构资料某教学实验楼，上部结构为十层框架，其框架主梁、次梁、楼板均为现浇整体式，混凝土强度等级为 C30，上部结构传至柱底的相应于荷载效应标准组合的荷载如下竖向力:4800 kN , 弯距:70 kNm, 水平力:40 kN拟采用预制桩基础， 预制桩截面尺寸为 350mm * 350mm。建筑物场地资料拟建建筑物场地位于市区内， 地势平坦,建筑物场地位于非地震地区，不考虑地震影响.场地地下水类型为潜水，地下水位离地表 2.1 米，根据已有资料，该场地地下水对混凝土没有腐蚀性。建筑地基的土层分布情况及各土层物理，力学指标见下表：表 1 地基各土层物理、力学指标土
2、层编号土层名称层底埋深（m）层厚（m）天然重度（kN/m）含水量（%）孔隙比液限（%）塑限（%）内聚力内摩擦角压缩模量(MPa)地基承载力(kPa)1 杂填土 1.5 1.5 15.52 粉质粘土 9.8 8.3 17.3 32.0 0.90 34.0 19.0 15.0 20.0 5.4 1103 粘土 21.8 12.0 16.2 33.8 1.06 44.0 18.0 13.8 17.5 3.2 1004粉土夹粉质粘土27.1 5.3 18.3 30.0 0.88 33.0 18.0 16.9 22.1 11.0 1485淤泥质粘土27.1 16.9 45.3 1.2 6.0 4.7 1
3、.2 60基础工程桩基础设计1基础工程桩基础设计计算1. 选择桩端持力层 、承台埋深.选择桩型 由资料给出，拟采用预制桩基础。还根据资料知，建筑物拟建场地位于市区内，为避免对周围产生噪声污染和扰动地层，宜采用静压法沉桩，这样不仅可以不影响周围环境，还能较好地保证桩身质量和沉桩精度。.确定桩的长度、埋深以及承台埋深依据地基土的分布，第 3 层是粘土，压缩性较高，承载力中等，且比较厚，而第 4 层是粉土夹粉质粘土，不仅压缩性低，承载力也高，所以第 4 层是比较适合的桩端持力层。桩端全断面进入持力层 1.0m（2d） ，工程桩入土深度为 h，h=1.5+8.3+12+1=22.8m。由于第 1 层厚
4、 1.5m，地下水位离地表 2.1m，为使地下水对承台没有影响，所以选择承台底进入第 2 层土0.3m，即承台埋深为 1.8m。桩基的有效桩长即为 22.8-1.8=21m。 桩截面尺寸由资料已给出，取 350mm350mm，预制桩在工厂制作，桩分两节，每节长 11m， （不包括桩尖长度在内） ，实际桩长比有效桩长长 1m，是考虑持力层可能有一定起伏及桩需要嵌入承台一定长度而留有的余地。桩基以及土层分布示意图如图 1。2.确定单桩竖向承载力标准值按经验参数法确定单桩竖向极限承载力特征值公式为： ukspksikpQuqlA按照土层物理指标，查桩基规范 JGJ94-2008 表 5.3.5-1
5、和表 5.3.5-2 估算的极限桩侧，基础工程桩基础设计2桩端阻力特征值列于下表：极限桩侧、桩端阻力特征值经验参数法层 序 )(kPaqs )(kPaqp2 粉质粘土 473 粘土 614 粉土夹粉质黏土 43 1320单桩竖向承载力极限承载力特征值为： 2 40.358+6120.35116.4+.7kNukspksikpQuqlA （ ） 3估算的单桩竖向承载力设计值（安全系数 K=2）.R86.52ua kK3.确定桩数和承台底面尺寸.初步估算桩数，考虑柱子可能偏心受压，取一定的系数，数值为 1.1，则有，暂取 6 根。48015.96kaFnR.初选承台尺寸桩距按规范取，桩距 ，3.0
6、.31.05psbm承台长边： ，245+1l承台短边： 。.72.在 1.中已取承台埋深为 ，承台高度暂取为8，桩顶伸入承台 ，钢筋保护层厚度取1.0hm50m，则承台有效高度为：7。0.7.93桩位平面布置，承台尺寸如图 2。基础工程桩基础设计34.单桩承载力验算桩顶荷载计算（取承台及其上土平均重度 ）320/GkNm轴心竖向力作用下：；+480+23.51.8486.56kG aFAdN RkNn偏心竖向力作用下： maxin22270.5845187163.456.ykikkxkiaMNRkN单桩水平力承载力计算：；0.76kiHkn4806kiFkn因为 ；即水平荷载和竖向荷载的合力
7、与竖直线的夹角小于 5。18532ikF所以单桩水平承载力满足要求，不需要进一步的验算。5.软弱下卧层承载力验算.软弱下卧层经深度 z 修正后的地基承载力特征值公式：，30.5azkbdmf由资料查地基基础设计规范 GB5007-2002，表 5.2.4，得 ，则0;1bd1.5.6173.126.538.60 270.528.azfkP.桩群外围桩边包络线内矩形长、宽分别为： ，00.4;.AmB持力层厚度 ，5.314.tm持力层与软弱下卧层弹性模量之比为 ，4519.2sE查桩基规范 JGJ94-2008 表 5.4.1，用内插法求得，桩端持力层压力扩散角 。29.作用于软弱下卧层顶面的
8、附加应力为： 0032tantan48.519251.245.78612434.03093.1k sikzFGABqlkP 基础工程桩基础设计4软弱下卧层顶面土的自重应力为 1.50.6173.126.538.27120.9cmzkPa所以有 3.1.205258.zc azkfkP满足要求。6.桩基础沉降验算由于桩基础的桩中心距小于 6d，所以可以采用分层总和法计算最终沉降量。竖向荷载为 480kFN基底处压力 203.51867kGPkPaA基底自重应力 15.7.48d基底处的附加应力 062k桩端平面下的土的自重应力 和附加应力 计算结果如下：c0zP.在 时，z15.7.3061.0
9、7.16.2018.3024cihkPa/.,/,.25,4.5.47.zabz kPa.在 时，m17.48.319.cihkPa/.2,/.56,0.24,0.12467.321.zabz kPa.在 时，3m17.438.197.cihkPa/.2,/6.52,0.3,40.736.189.zlbz kPa.在 时，m17.438cihkPa基础工程桩基础设计5/1.2,/8.6/253.4,0.1,40.167.0.zlbz kPa.在 时，5m172.438.076.9213cihkPa/.,/0/.5,.,40.67.82.9zlbz kPa.在 时，m172.438.276.9.
10、cihkPa/.,/.5,0.1,40.176.45.1zlbz kPa将以上计算结果整理于下表的计算结果zc,Z(m) )(kPacbl2)(kPaz0 172.54 1.2 0 0.25 647.62 189.14 1.2 1.6 0.124 321.23 197.44 1.2 2.4 0.073 189.14.3 208.2 1.2 3.44 0.041 106.75 213 1.2 4 0.032 82.97 226.9 1.2 5.6 0.017 45.1在 处， ，所以本基础取 计算沉降量。zm/4.1/26.908.2zc7nZm计算如下表计算沉降量Z(mm) blz2i)(mz
11、i 1zii)(kPaEsi )104iizEpS0 1.2 0 0.25 02000 1.2 1.6 0.2006 401.2 401.2 11000 94.53000 1.2 2.4 0.1657 497.1 95.9 11000 22.6基础工程桩基础设计64300 1.2 3.44 0.1324 569.1 72 11000 16.95000 1.2 4 0.1189 594.5 25.4 1200 54.87000 1.2 5.6 0.0916 641.2 46.7 1200 100.894.5261.9580.29.6s m桩基础持力层性能良好，取沉降经验系数 。10短边方向桩数
12、，等效距径比 ，长径比2bn 32.5.86.8860aSAdnb，承台长宽比 ，查查桩基规范 JGJ94-2008，附录 E 得：160.35hd1.2b。0127,.9,46CC0120.370.971.924.6ben所以，桩基础最终沉降量 ， 82.eSm满足要求。7.桩身结构设计两段桩长各 11m，采用单点吊立的强度进行桩身配筋设计。吊立位置在距桩顶、桩端平面 ，起吊时桩身最大正负弯矩0.29313.2hm，其中吊桩动力系数为： ；每延米桩的自重（1.2 为恒载分2max0.49MKqhK项系数）为： 。.351.675/kN桩身材料采用 C30 混凝土，取 ，HRB335 级钢筋，
13、取 ，430cfPa 230/yfNm桩身尺寸已给出： ，钢筋保护层厚度取 ，所以：0m40m，2 2max.49.91.6751.8MMKqhKA桩身截面有效高度 ，035406max220.8.5161scfbh09735ss桩身受拉主筋62max024.8149735syMAmfh基础工程桩基础设计7选用 ，采用对称配筋，因此整个截面的主筋为22214(30874)sAm，配筋率 。因桩为受压构件，2,6s min610.%0.635对箍筋配置无严格要求，故取同级钢筋在桩身中点处，最大正负弯矩处配置。桩身强度验算 1.04.3501361742.86.5cys afA kNRk满足要求。
14、桩身截面配筋图，桩身弯矩图如图 5、图 6。8 承台设计承台混凝土强度等级取 C25，取 ，配置 HRB335 级钢筋，取1270tfkPa，230/yfNm在 3.中已假定，承台底面尺寸为 ，高为 ，其埋深为 ，钢23.05m11.8dm筋保护层取 ，有效高度为 。79h假定柱子尺寸为 。250ccb.相应于荷载效应基本组合时作用于桩底的荷载设计值为： 1.3.4865709.5kkFkNMmHA（1.35 为由永久荷载效应组合控制的分项系数）单桩净反力平均值为： 64810FNkNn单桩净反力最大值，最小值为：基础工程桩基础设计8maxmaxin22 15.394.51.0510883.0
15、47iMHhN kN.承台受冲切承载力验算承台结构计算图如图 3。. 柱边冲切；冲切力 6480liFNk受冲切承载力截面高度影响系数 计算hp10.980.9328hp冲跨比 与系数 的计算0.65.721.093xah0.84963x，取0.107.293yah0.2y0.840.2.1y基础工程桩基础设计9满足要求。00002.963.512.5.62.9831270.98748xcycxhptlbaafkNFk.角桩向上冲切；。12101010100.65,.9,xxyycmcaa156.42.7x10.120y 121110max/20.64.9.465./2.9831270.933
16、xyyxhptccfkNkN 满足要求。.承台受剪切承载力计算剪跨比与中剪跨比相同。受剪切承载力截面高度影响系数 计算hs1144080.963hs对-斜截面（介于 0.3-3 之间）0.672x剪切系数 15.71.04.x0max963042.59327.120.6hstfbkNkN满足要求。对-斜截面，取0.23y0.3y基础工程桩基础设计10剪切系数 1.75.1.3460y0.963.270.945882hstfbkNkN满足要求。.承台受弯承载力计算沿 方向：x215.308174.5yiMNxkNmA62074.99ysAfh选用 ，沿平行 轴212,7.5smx方向均匀布置。沿
17、 方向：y3108.27591xiMNykNA62093548.0xsyAmfh选用 ，沿平行 轴2186,319.sy方向均匀布置。承台配筋如图 4。.承台局部受压验算因承台混凝土强度等级低于柱的混凝土强度等级，所以还需验算柱下承台的局部受压承载力。查混凝土结果设计规范 7.8.1 和 7.8.2 得；柱子截面面积 20.5.tAm基础工程桩基础设计11局部受压净面积 210.5ntAm局部受压计算面积 2,30.5b m混凝土的局部受压强度提高系数 ., 3btA则 1.35.35190.2510486480cnfAkNFk满足要求。9.施工说明. 混凝土预制桩的制作.混凝土预制桩可在施工
18、现场预制，预制场地必须平整、坚实。.制桩模板宜采用钢模板，模板应具有足够刚度,并应平整，尺寸应准确。. 灌注混凝土预制桩时，宜从桩顶开始灌筑，并应防止另一端的砂浆积聚过多。. 混凝土预制桩的起吊、运输和堆放. 混凝土设计强度达到70%及以上方可起吊，达到100%方可运输。. 桩起吊时应采取相应措施，保证安全平稳，保护桩身质量。. 水平运输时，应做到桩身平稳放置，严禁在场地上直接拖拉桩体。.当桩叠层堆放超过2 层时，应采用吊机取桩，严禁拖拉取桩。.三点支撑自行式打桩机不应拖拉取桩。.混凝土预制桩的接桩. 桩的连接可采用焊接、法兰连接或机械快速连接（螺纹式、啮合式）。. 焊接接桩时，下节桩段的桩头
19、宜高出地面0.5m。. 焊接接桩时，下节桩的桩头处宜设导向箍。接桩时上下节桩段应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm。接桩就位纠偏时，不得采用大锤横向敲打。. 桩对接前，上下端板表面应采用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽。.焊接宜在桩四周对称地进行，待上下桩节固定后拆除导向箍再分层施焊；焊接层数不得少于2 层，第一层焊完后必须把焊渣清理干净，方可进行第二层（的）施焊，焊缝应连续、饱满。.焊好后的桩接头应自然冷却后方可继续锤击，自然冷却时间不宜少于8min；严禁采用水冷却或焊好即施打。基础工程桩基础设计12.雨天焊接时，应采取可靠的防雨措施。.焊接接头的质量检查，对于同一工程探伤抽样检验不得
20、少于 3 个接头。. 静压沉桩. 采用静压沉桩时，场地地基承载力不应小于压桩机接地压强的 1.2 倍，且场地应平整。. 静力压桩宜选择液压式和绳索式压桩工艺；宜根据单节桩的长度选用顶压式液压压桩机和抱压式液压压桩机。. 压桩机的每件配重必须用量具核实，并将其质量标记在该件配重的外露表面；液压式压桩机的最大压桩力应取压桩机的机架重量和配重之和乘以0.9。. 当边桩空位不能满足中置式压桩机施压条件时，宜利用压边桩机构或选用前置式液压压桩机进行压桩，但此时应估计最大压桩能力减少造成的影响。. 压桩过程中应测量桩身的垂直度。当桩身垂直度偏差大于1的时，应找出原因并设法纠正；当桩尖进入较硬土层后，严禁用移动机架等方法强行纠偏。.若施工中出现技术问题，请施工单位及时与建设单位或设计单位联系。基础工程桩基础设计13参考文献【1】 中华人民共和国国家标准 建筑桩基础技术规范（JGJ94 2008） 北京，中国建筑工业出版社，【2】 中华人民共和国国家标准 建筑地基基础设计规范（GB50007 2002） 北京，中国建筑工业出版社【3】 中华人民共和国国家标准 混凝土结构设计规范（GB20010 2002） 北京，中国建筑工业出版社【4】 莫海鸿 杨小平主编基础工程 北京，中国建筑工业出版社【5】 四校合编土力学北京，中国建筑工业出版社
