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1、岩土地桩基础设计方法研究摘要：本文通过对拟建场地工程地质条件进行了分析、评价，论证了基础方案，选择出最合理基础型式桩基础，并对预制桩和钻预制桩两种桩基础比较后钻孔灌注桩，选择，并进行了设计。关键词：桩基础； 风荷载力； 沉降量一、前言 桩基础是人类在软弱地基上建造建筑物的一种创造，是最古老、最基本的一种基础类型。从木桩到钢管桩，从10多米到80多米，专使了桩基础技术发展的轨迹，标志着在20世纪中，特别是20世纪的后50年，我国桩基础技术的巨大进展。桩基础可以采用不同的材料，可以支撑在不同的土层中，可以作为各类工程结构物的基础，因而其受力性状各不相同，承载能力相差悬殊，施工工艺和设备极其多样。桩
2、基技术极为复杂，发展空间相当广阔，成为地基基础领域中一个非常活跃的、具有很强生命力 分支领域，50年来出现了许多新的桩型、新的工艺、新的设计理论和新的科技成果，成为我国工程建设的有力支柱。 二、场地工程地质条件 本论文阐明了江南某学院教学大楼工程地质条件和水文地质条件，确定了相关工程地质参数，在此基础上按规范进行工程地质条件详细评估,再进行基础设计。其中6号楼高20层，采用框剪结构，建有地下室一层。 场地位于长江南岸，九江市滨江大道南侧，庾亮北路西侧，场地内地形高差不大于，小于4.5m，属长江中下游冲积二级阶地。通过钻探揭露知，场地内共有十四层岩土层，分别为填土、粉质粘土、粉质粘土、圆砾、粘土
3、、细砂、圆砾、粘土、砾砂、粉粘土、粉质粘土、强风化泥岩、中风化泥岩、微风化泥岩。 在勘察过程中，对所有钻孔均进行了简易水文地质观测，地下水位埋藏较浅，一般埋深为23米，地下水为大气降水及河水补给，地下水主要为赋存于填土层中的上层滞水及圆砾、砾砂、细砂层中的孔隙潜水。 该场地委托某防震减灾工程研究所进行了孔内土层剪切波速度测试,测试效剪切波速Vse为264ms,综合评价该工程为二级工程，场地为二级场地，地基属二级地基，岩土工程勘察登记为二级。 三、基础方案设计计算 该教学大楼长74.6m宽60.5m。采用框架结构,每层高3.0m，共20层，故场地类型为C类。 3.1 风荷载力计算 楼高:H=20
4、3.0=60m；柱子最大承担上部荷载面积s=6.94.2=28.98；单根柱子承担在房屋自重产生的荷载为P=28.982018=10432.8；风引起的荷载计算得知，每根柱子承担的剪力为:V=，每根柱子承担的力矩:。 选择6号圆砾为持力层，为消除负摩阻力影响承台制于2号粉质粘土上，桩径为600600桩，预制桩进入持力层深度为5d=3.0m，桩长11.7m。 3.2 验算单桩承载力：确定单桩竖向极限承载力标准值 3.3 确定桩数及桩布置：确定单桩竖向极限承载力设计值R,并确定桩数N及其布置。 姑且先取桩数n=6根，桩的布置按矩形排列，桩距，取边桩中心至承台边缘距离为1d=0.6m，则承台底面尺寸
5、为：3.0m4.8m。下面按桩数=6，承台重： 3.5 桩基中各单桩受力验算：单桩所受的平均竖向作用力为： 由于水平力。则与竖向的合力与铅锤线夹角 ，故可以不验算单桩竖向承载力。 3.6 承台的抗冲切验算：取承台1.7m，钢筋混凝土保护层厚度100mm，选用混凝土为其。分别进行柱对承台的冲切验算、角桩冲切验算都满足要求，所以承台不发生冲切破坏。 3.7 承台剪切验算：对于柱下正方形独立承台，只需要对柱的一个轴进行验算承台的斜截面抗剪承载力即可。 3.8 沉降计算：桩基的最终沉降量表达式为： = =5.1mm 即：s=5.1mm小于规范容许值 3.9 桩基的配筋计算：混凝土采用，钢筋用，选用8根
6、二级钢筋 ， 配筋图(略)。 四、构造要求及施工要求 4.1 预制桩的施工：预制桩的制作程序，现场布置场地整平与处理场地地坪混凝土浇筑支模绑轧钢机，安装吊环浇筑混凝土养护至30%强度拆模，再支上层模，涂刷隔离层重叠生产浇筑第二层桩混凝土养护至100%起吊、运输、堆放沉桩；桩的制作，钢筋混凝土可在工厂或施工现场预制；钢筋的设置，桩内设纵向钢筋或预应力钢筋和横向钢筋，一承受刚在运输、起吊和成桩过程中产生的弯曲应力和冲击应力。 4.2 混凝土预制桩的接桩：桩的接桩方法有焊接、法兰接及硫磺胶泥锚接三种。前面两种可用于各种土类，硫磺鸟你锚接适用于软土层，且对一级建筑桩或承受力的桩宜慎重。 4.3 混凝土
7、预制桩的沉桩 桩锤的选用应考虑地质条件，桩型，布桩的密集程度，单桩竖向承载力及施工条件等因素。为了防止沉桩时的断裂，需要研究锤击沉桩时桩身的锤击应力，桩身配筋时，应使桩身强度足以抵抗锤击时的锤击应力。 4.4 预制桩沉桩对环境的影响分析及防治措施 预制桩属于挤图桩，沉桩时土体中产生很高的空隙水压力，土体发生侧向挤出和向上隆起，使周围建筑物和市政管线产生变形，严重时发生开裂、倾斜等事故，在预制桩事故时应采取合理的施工方式和必要的防治措施，同时必须进行周围建筑物和市政管线的变形监测，以控制施工速度和改进施工方法。 4.4.1 沉桩对环境的影响 预制桩对环境产生不利的影响，这种不利影响主要是指： (
8、1)沉桩的挤土效用使土体产生隆起和水平向的挤压，引起相邻建筑物和市政设施的不均匀变形以致损坏；锤击沉桩和静压沉桩都有挤土的不良效应。 (2)锤击沉桩时的震动波对环境也有不良影响，使邻近建筑物产生剧烈的振动，门窗晃动，给居民以不安全的恐惧感；振动主要是由锤击沉桩引起的，静压沉桩就没有剧烈的振动影响。 (3)锤击沉桩时的噪音对环境的污染相当严重，波及范围相当广，对居民生活造成不良的影响。 4.4.2 沉桩对环境影响的分析与评价 (1)群桩施工的影响访问：根据实测资料，单桩沉桩时，引起地面隆起和邻近桩上抬的影响。 (2)地面上抬量沉桩时，周围土体上抬，从而引起相邻建筑物和施政管线的不静压变形，研究地
9、面上抬量与施工速度的关系，有助于控制施工。 (3)桩顶上抬量：因相邻桩的沉桩而引起桩的上抬量是施工质量控制的一个装要指标，但目前尚无理论计算的方法。根据实测资料，可以用叠加的方法进行近似估算。 4.4.3 防治与控制措施 (1)制定合理的沉桩施工组织计划合理安排沉桩顺序，控制沉桩速度是降低挤土效应、防止出现事故的主要措施。沉桩顺序应背离保护对象由近向远处沉桩，在场地空旷的条件下，宜采取先中央后四周、由里及外的顺序沉桩。每天的沉桩数量不宜过多，使挤土引起的空隙水压力能有足够的时间消散，可以有效地减少挤土效应。 (2)布置监测系统在沉桩影响范围内，应布置对被影响建筑物的监测。上海市地基设计规范规定
10、了沉桩影响范围。 (3)采取防护措施 为了防止沉桩时不利影响，可采取下列防护措施：设置竖向排水通道；在桩位或沉桩区外取土，在桩外取土是预钻孔措施，以减少排土量，减少挤土效应；地下管道附近设置防挤沟或隔振沟。 五、结论与建议 本文对拟建场地工程地质条件进行了分析、评价，论证了基础方案，选择出最合理基础型式桩基础，并对预制桩和钻预制桩两种桩基础比较后钻孔灌注桩，选择，并进行了设计。场地地下水的类型主要由第层杂填土孔隙潜水、第层粉砂夹淤泥、第层承压水和基岩风化裂隙水组成。为确保建筑物的正常施工和安全使用，建议从建筑物基础施工至竣工使用后的一定时间内，设置适当数量的观测点进行长期观测工作。 参考文献: 【1】 岩土工程勘察规范(GB50021-94)，中国建筑工业出版社，1994年. 【2】 卢廷浩. 土力学.河海大学出版社，2002. 【3】 艾伦.威廉斯.Design of Reinforced Concrete Structures.中国水利水电出版社.2002.