桩基础课程设计

强风化花岗岩：灰黄、褐黄色，风化裂隙发育，岩体极破碎，呈散体状结构，上部岩芯呈砂土状，手捏易碎，中下部岩芯呈碎块状。成份主要由石英、风化长石及少许云母组成，其中部分长石已高岭土化，属软岩，岩体基本质量等级为5级，标贯试验击数实测50~63击，均值55.8击，力学强度高，压缩性低，但如遭受长时间泡水作用，也会较快软化，崩解而导致强度降低。本次钻探所有钻孔均有揭示该地层,有9个钻孔揭穿该地层，揭示厚度10.40～12.50m，平均层厚11.0m，其余钻孔均未揭穿。
3、场地特征状况
地下水埋藏与性质：各钻孔混合地下水稳定水位埋深为1.20~2.30m。区内地下水位年变幅约1.50m。地下水对混凝土结构和钢结构具弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋不具腐蚀性。
抗震设防：拟建场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组，拟建建筑抗震设防类别为丙类。场地地震效应：本场地地面下20m深度范围内分布有⑸饱和细砂，初步判别属可液化土层，建议该层的桩周摩阻力乘以折减系数2/3。根据标贯试验结果，依照国标《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）有关规定，可不考虑震陷问题。
桩基工程课程设计
一、设计资料：
1、荷载及典型地质剖面图
（1）建筑标准层平面示意图（图1）
某高层住宅楼，上部结构为钢筋混凝土框架结构，建筑物高度60米，底层柱子截面 （砼强度等级C60），抗震设防烈度为7度，抗震等级为3级。±0.00相当于黄海高程+7.80m，室内外高差为400mm。
（2）底层柱底荷载：
中风化细粒花岗岩：浅灰、灰白色，矿物成份由石英、长石及少许云母组成，岩体较破碎，风化节理、裂隙较发育，碎块状结构，岩芯呈短柱状，RQD值一般75%～90%,岩石工程性质较好，岩石室内饱和单轴抗压强度87.00～126.20MPa，标准值95.16 MPa，属坚硬岩，岩体基本质量等级为3级。本次勘探有９个钻孔进入该岩层，进入深度1.50～7.92m。
计算桩顶荷载：承台及其上覆土层的平均重度取 。
桩顶平均竖向力：
单桩水平力验算：
不论桩周土的类别如何，单桩的竖向受震承载力均可提高25%。对于抗震设防区必须进行抗震验算的桩基，可按下列公式验算单桩的竖向承载力：
②五桩承台
由于在5桩承台中，柱⑨单桩竖向承载力最大，则选用柱⑨进行验算：
如图示，桩距S=3d=1.5m,承台埋深2.2m,承台高度h=1.4m,桩顶伸入承台50mm,钢筋保护层厚度取70mm,有效高度 ，承台边长a=2.5m。
淤泥质土：深灰、灰黑色，鳞片状结构，饱和，呈流塑至软塑状，含腐殖质。该层属全新统长乐组海积层，全场区均有分布，揭示层厚1.10~5.70m，平均层厚2.40m，底板标高-17.67~3.39m。
粉质粘土：灰黄、褐黄色，很湿，呈可塑、絮状结构，含少量石英细中砂，标贯实测击数6~21击，均值10.9击，为中等压缩性土，力学强度一般。属全新统长乐组冲积层，分布于场地内的大部分地段，揭示厚度1.80~17.30m，平均层厚7.00m，底板标高-21.16~-3.79m。
（2）地基岩土体评价
根据钻探揭露，场地岩土层自上而下由⑴粉质粘土、⑵淤泥质土、⑶粉质粘土、⑷淤泥质土、⑸中细砂、⑹粉质粘土、⑺淤泥质土、⑻圆砾、⑼残积砂质粘性土、⑽全风化花岗岩、⑾强风化花岗岩和⑿中风化细粒花岗岩组成。其中：
粉质粘土：灰黄、黄褐色，湿~饱和，呈软塑~可塑状，蜂窝结构，该层属全新统长乐组冲积层，标贯试验实测值3~12击，平均7.5击，强度一般，属中高压缩性土。本场地除河沟处缺失外,其余地段均有分布，揭示层厚2.40~3.90m,平均层厚3.00m，底板标高1.29~5.09m。
表1地基土设计计算指标（表1）
序号
土层名称
重度r
kN/m3
压缩
模量
地基承载力特征值fak(kPa)
预应力管桩极限承载力标准值(kPa)
冲钻孔桩极限
承载力标准值
(kPa)
Es1-2
MPa
推荐值
qsiK
qpK
qsiK
qpK
⑴
粉质粘土
18.1
4.80
120
46
34
⑵
淤泥质土
15.1
1.93
45
22
18
⑶
粉质粘土
由于长细比较大，则采用摩擦型桩的挤土桩。
2、桩的截面尺寸、该建筑地下土层信息和桩长
选用PHC 500 AB 100-14型PHC管桩，桩身混凝土强度为C80。查阅《先张法预应力混凝土管桩》（GB_13476-2009）中表4管桩的抗弯性能、《PHC管桩国家建筑标准图集规范》（10G409）13页得PHC 500 AB 100-14的基本参数：
桩轴心受压时
5、局压计算
柱混凝土采用C60,桩身混凝土为C80,设承台混凝土为C50。
承台的局部受压承载力验算：
①柱对承台其中
6、桩基承载力验算
（1)单桩承载力验算
①四桩承台
由于在4桩承台中，柱⑦单桩竖向承载力最大，则选用柱⑦进行验算：
如图示，桩距S=3d=1.5m,承台埋深2.2m,承台高度h=1.4m,桩顶伸入承台50mm,钢筋保护层厚度取70mm,有效高度 ，承台边长a=2.5m。
⑽
全风化
花岗岩
20.0
13.00
310
90
9000
78
3000
⑾
强风化岩
21.0
15.00
500
120
10000
100
3500
4、设计依据及参考资料
1、《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002
2、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
3、《岩土工程勘察规范》GB50021-94
4、《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
理论重量： 极限弯矩
抗裂弯矩标准值 开裂剪力检验值：
桩身轴心受压承载力设计值：
选择⑾强风化花岗岩作为桩端持力层，PHC管桩进入持力层1 m。假设承台的高度是1.4m，管道埋深0.8m。
该建筑地下土层信息：
①勘察钻孔ZK1：
②勘察钻孔ZK2：
③勘察钻孔ZK3：
④勘察钻孔ZK4：
⑤勘察钻孔ZK5：
⑥勘察钻孔ZK6：
综上所述，场地岩土体种类较多，但土层分布均匀，除中细沙局部会产生轻微液化外，各土层工程地质性能变化不大，场地综合性较好。
（3）基础方案选择
拟建建筑物18层，单柱最大荷重标准值为 。场地上部土层承载力较低，不具备天然地基的工程条件，应采用桩基。根据场地图的工程特征和当地的施工条件，拟采用高强PHC管桩基础方案。
3、确定桩数并进行平面布置
综上：四桩承台的柱有：17
五桩承台的柱有：2 3 489
六桩承台的柱有：5 6
4、桩身结构设计
①吊装点
考虑最不利的单点起吊，其中桩长为14m，考虑起吊过程中的动力影响将荷载乘以1.5的放大系数来考虑这种影响。
均布荷载：
计算模型
弯矩图（ ）
满足抗裂要求。
②桩身结构设计计算
桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求。
淤泥质土：深灰、灰黑色，很湿至饱和，呈软塑~流塑状，薄层状构造。为低强度、高压缩性软弱土，工程性能差，属全新统长乐组海积层，水平分布不均，多处缺失，揭示厚度0.70~18.00m，平均层厚5.50m，底板标高-25.31~-6.84m。
中细砂：灰黄、浅灰，饱和，多呈稍密状，局部松散状，砂粒成份以石英为主，次圆状，级配差，含泥量10%~15%，夹极薄层淤泥质土，局部过渡为中砂，标贯实测击数7~19击，均值11.0击，力学强度一般，该地层为全新统长乐组冲积层，水平分布不均，本场地大部分地段缺失，揭示层厚0.50~6.80m，平均层厚3.30m，底板标高-23.22~1.09m。
1)基本组合，见图2
2)标准组合，见图3
3)准永久组合，见图4。
（3）工程地质勘察报告
1 钻孔平面布置示意图，见图5
2工程地质剖面图
1-1剖面，见图6
图6
2-2剖面，简图7
图7
2、岩土工程分析评价
（1）场地适宜性评价
拟建场地内及其周围，除中细砂层为液化土外，未发现有影响场地稳定性的其他不良地质作用；本次勘察未发现风化岩内有洞穴、临空面或软弱岩层存在，场地稳定，适宜拟建筑物建设。
粉质粘土：灰黄、褐黄，很湿，呈可塑状，标贯试验实测值7~14击，均值11.1击，为中等压缩性土，力学强度一般。属全新统长乐组冲积层，分布于场地内的局部地段，多处地段缺失，揭示厚度0.80~9.90m,平均层厚4.0m，底板标高-25.99~-10.66m。
淤泥质土：深灰、灰黑色，很湿至饱和，呈软塑~流塑状。为低强度、高压缩性软弱土，工程性能差，属全新统长乐组海积层，分布于场地内的局部地段，多处地段缺失，揭示厚度0.60~10.30m,平均层厚5.0m，底板标高-29.18~0.04m。
计算桩顶荷载：承台及其上覆土层的平均重度取 。
桩顶平均竖向力：
单桩水平力验算：
不论桩周土的类别如何，单桩的竖向受震承载力均可提高25%。对于抗震设防区必须进行抗震验算的桩基，可按下列公式验算单桩的竖向承载力：
③六桩承台
由于在4桩承台中，柱⑦单桩竖向承载力最大，则选用柱⑦进行验算：
如图示，桩距S=3d=1.5m,承台埋深2.2m,承台高度h=1.4m,桩顶伸入承台50mm,钢筋保护层厚度取70mm,有效高度 ，承台边长a=2.5m。
全风化花岗岩：灰黄色，岩芯呈散体状，组织结构已基本破坏，长石等矿物已风化成土状，岩芯遇水易软化、崩解，极软岩，岩体完整性程度为极破碎，岩体基本质量等级为V级，ＲＱＤ指标为0，标贯试验击数实测27～49击，均值36.9击，力学强度较高，。本次勘察所有钻孔均有揭示，揭示厚度0.70～9.80m，平均3.00m。底板标高-39.54~-13.01m。