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本毕业设计以某沿海地区三层框架结构工业厂房为工程背景，开展桩基础设计与分析。建筑场地属软土层发育区，地表下0～3m为填土，3～8m为高含水量淤泥质粉质黏土（承载力特征值仅55kPa，压缩性高），其下为中风化花岗岩。根据上部结构荷载（柱底最大轴力约1800kN，弯矩260kN·m）及地基条件，经技术经济比选，确定采用Φ400预应力混凝土管桩（PHCA型），单桩竖向抗压承载力特征值取720kN，桩端持力层选用强风化花岗岩，有效桩长约28m。设计严格依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94–2008）及《混凝土结构设计规范》（GB50010–2010），完成单桩承载力计算、群桩效应分析、承台配筋设计（采用阶梯形钢筋混凝土承台）、沉降验算（采用等效作用分层总和法，预测最终沉降量为18.6mm，满足≤50mm限值）及抗拔、抗水平力复核。同时结合BIM建模进行桩位布置优化，确保布桩均匀、受力合理，并对施工可行性（如静压沉桩工艺、送桩深度控制、接桩构造等）提出技术要点。成果包含完整计算书、桩基平面布置图、承台详图及节点大样图。本设计体现了扎实的规范应用能力、综合分析意识与工程实践导向，较好地融合了岩土、结构与施工知识，达到本科毕业设计深度要求。（字数：498）

——桩基沉降计算深度范围内所划分的土层数

——等效作用底面以下第I层土的压缩模量（）；采用地基土自重压力至自重压力加附加应力作用时的压缩模量

——桩端平面第j块何在计算点至第层土大桥系梁施工方案，第层土底面的距离（m）

——桩端平面第j块荷载计算点至第I层土，第层土底面深度范围内平均附加应力系数，可按规范附录G采用矩形基础中心点沉降

式中：，——根据矩形长宽比及深度比，

查附录G地基沉降计算深度，按应力比法确定，且处的附加应力与土的自重应力应该符合下式要求：

查表得：=0.113 =1.510 =6.434

计算各层土的自重应力：

——第层土底的自重应力，

——第层土的重度，在地下水位以下用浮重度

——第层土的厚度，m

各层地基附加应力计算：

——第层土底附加应力，

——竖直均布压力矩形基础角点下的附加应力系数，它是m，n函数，其中，，是矩形的长边，是矩形的短边，而是从基础底面起算的深度。

5号位置细砂底的自重应力的0.2倍与附加应力相当

故沉降计算截止到5号细砂

查规范附录G得，当2，3，4，5位置上的=0.176，，

即：s=5.1mm小于规范容许值

——轴向压力承载力设计值；

0.9——可靠度调整系数

——钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数

根据试验结果及数理统计可得下列经验公式：

——混凝土的轴心抗压强度设计值

——纵向钢筋的抗压强度设计值；

——全部纵向钢筋的截面面积

当纵向钢筋配筋大于%时，式中A应改用

已知矩形混凝土上截面面积：

A=600×600=360000

故选用8根二级钢筋 配筋图如下

图2—3 桩基的配筋图

三．桩基础在地基加固中的作用

当天然地基不足以满足工程要求而考虑采取地基加固处理措施时，往往会同时采取某种基础工程方案的适宜性，并在对各个方案进行技术经济对比，选择最优的一种。

在地基加固处理方案中，用振冲法形成的碎石桩（墩），以及采用桩墩支撑基础以取代天然地基的方案是极为常见的现象。所以，基础方案的论证常是地基评价的自然延伸和必然结果。地基与基础两者从结构工程角度来说是可以截然化分的，但从岩土工程角度来说，经常是不可分的。

桩基础是表明地基与基础一体性最突出的实例。在建筑结构设计中，通常是把“桩”作为基础分离的独立构件，并且必须设置桩承台，以便处理基础与桩身的连接问题，所以，从结构设计角度来看，不论什么形式的桩基（包括石灰桩等）均应属承托基础的物质。但是，从土力学角度来看，桩基又把上部建筑物的荷载全部传递给岩土地基，使地基强度与变形经受着考验。因此，桩基又可看成是基础。在实际工程中，上述两种观点的矛盾就在具体设计中通过桩与土的协同作用、桩基与基础的协同作用，而统一起来了。

在目前技术条件下，可供选择的方案很多，如打桩 、基础换填土、整体式基础等，究竟选择哪种方式，要根据工程地质特征、业主经济能力、设计部门能力、工程所在地的经验、施工单位能力等进行选择。而在诸多方案中预制桩和混凝土灌注桩方案被较多采用。但不论采用何种方案，必须考虑技术与经济的最佳组合。

（三）桩的特点和适用条件

1.1 桩的单位面积承载力较高。由于其属挤土桩，桩打入后其周围的涂层被挤密，从而提高地基承载力。

1.2 桩身质量易于保证和检查；适用于水下施工；桩身混凝土的密度大，抗腐蚀性能强；施工功效高。因其打入桩的施工工序较灌注桩简单，工效也高。

1.3 预制桩单价较灌注桩高。预制桩的配筋是根据搬运、吊装和压入桩时的应力设计的，远超过正常工作荷载的要求，用钢量大。接桩事，还需增加相关费用。

1.4 捶击和振动法下沉的预制桩施工时，震动噪音大，影响周围环境，不宜在城市建筑物密集地区使用，一般需改为静压桩机进行施工。

1.5 预制桩是挤土桩，施工时易引起周围地面隆起，有时还会引起已就位邻桩上浮。

1.6 受起吊设备能力的限制，单节桩的长度不宜过长，一般为10余米。长桩需接桩时，接头处形成薄弱环节，如不能确保全桩长的垂直度，则将降低桩的承载能力，甚至还会在打桩时出现断桩。

1.7 不宜穿透较厚的坚硬地层，当坚硬地层下仍存在需穿过的较软弱层时，则需辅以其他施工措施，如采用预钻孔（常用的引孔方法）等

（2） 预制桩适用条件

2.1 持力层上覆盖为松软土层，没有坚硬的夹层。

2.2 持力层顶面的土质变化不大，桩长易于控制，减少截桩或多次接桩

大面积打桩工程。由于此桩工序简单，工效高，在桩数较多的前提下，可抵消预制价格较高的缺点，节省基建投资。

2.4 工期比较紧的工程，因已在工厂预制，缩短工期。

桩在现场预制时，应对原材料，钢筋骨架，混凝土的强度进行检验；采用工厂生产的 成品桩时，桩进场后应进行外观及尺寸检查，也可以在现场支模预制。施工中应对桩体垂直度，沉桩情况，桩顶完整状况，接桩质量进行检查。对电焊接桩，重大工程应做％10的焊缝探伤检查，施工结束后，应对桩体质量作检验。

（四） 灌注桩的特点及适用条件

1.1 适用于不同土层

1.2 桩长可因地改变，没有接头。目前钻孔灌注桩的直径已达2.0米，有的桩长可达88米，如上世纪80年代修建的济南黄河斜张桥的钻孔灌注桩直径为1.5米，长达82—88米。

1.3 仅承受轴向压力时，只需要装置少量构造钢筋。需配置钢筋笼时按工作荷载进行布置，节约了钢材（相对于预制桩是按吊装，搬运和压桩应力来设计钢筋）

1.4 单桩承载力大（采用大直径钻孔和控孔灌注桩时）

1.5 正常情况下比预制桩经济

1.6 桩身质量不易控制，容易出现断桩，缩颈，露筋和夹泥的现象

1.7 桩身直径较大，孔底沉积物不易清除干净（除人工挖孔灌注桩外），因而单桩承载力变化较大

1.8 一般不易用于水下桩基，容易出现不良现象。但在桥桩（大桥）施工中，有采用钢围堰（大型桥梁）中进行水钻灌注桩施工，如南京长江二桥桩施工时，采用大直径围堰，然后再围堰中进行水钻灌注桩施工工艺，确保桩基施工的质量。

（2）灌注桩的使用条件

2.1 沉管灌注桩 此类桩的适用条件基本同于预制桩。现已广泛用于南京的多层住宅中，有时采用单打，有时采用复打工艺，主要依据土层的松软程度和单桩承载力来决定。

2.2 水钻孔灌注桩 此类桩除了在碎石土，自重湿陷性土，砾石层中不宜使用，其余土层基本都使用目前，对单桩承载力较大的高层建筑，大跨度工业厂房，大型桥梁等工程中，基本使用了水钻孔灌注桩

2.3 螺旋钻孔灌注桩适用于基本无地下水，且桩长有一定限制，一般不能穿过砾石层，这种桩型属于非挤土型干钻孔桩，不需要泥浆护壁，因此施工周期比水钻孔桩要短，现场无泥浆污染，如南京地铁指挥中心工程，使用这种桩型，还有机动洛阳铲成孔灌注桩，其适用条件基本同螺旋钻孔灌注桩，此桩在中小建筑中使用较广。

2.4 人工控孔灌注桩 此桩适用于地下水较少，对安全的要求较高，如有害气体，易燃气体，孔内气体稀薄等，尤其在有地下水时需边抽边控，因此对漏电保护等也有特殊要求。人工钻孔灌注桩不适用于砂土。碎石土和较厚的淤泥质土层等。

四．桩基施工过程中遇到的实际问题及防治

（一）钻孔灌注桩混凝土施工易出现的问题

（1）导管接送严重漏水，造成断桩。这种故障的后果非常严重，进水，使混凝土形成松散层次或囊体，出现浮浆夹层造成断桩，严重影响混凝土质量，导致废桩重做。

（2）导管轻微漏水、导管埋入混凝土太深，混凝土含砂率偏小、和易性欠佳等因素，可能造成导管的堵塞，导致浇注中断，若重新灌注浇注时，则混凝土内存在浮浆夹层，造成断桩。

（3）护筒外壁冒水，引起地基下沉，护筒倾斜和位移，使桩孔偏斜，无法施工。

（4）孔壁坍塌。施工中发生孔壁坍塌，往往都有前兆。有时是排出的泥浆中不断出现气泡变电站工程施工组织设计（投标施组），有时护筒内的水位突然下隆，这都是塌孔的迹象。

（二）桩基础施工实际问题的防治方法

（2）内径应一致，其误差应小于±2毫米，内壁须光滑无阻，组拼后须用球塞、检查锤作通过试验。

（3）最下端一节导管长度要长一些，一般为4米，其底端不得带法兰盘，以便在混凝土内。每节导管的长度要整齐统一，便于丈量长度，并作出标记和记录。

（4）导管使用前做好水密性试验。导管不要埋入混凝土过深县西南部的碧痕镇村内某水库施工组织设计，严格控制混凝土配合比、和易性等技术指标。

（7）混凝土自拦合机出料至砍球开寒时间不宜超过30分钟，施工中间每间断30分钟后，要上下串一上导管，防止混凝土失去流动性，提升导管困难，增加发生事故的可能性。在施工过程中，中途中断浇注时间不宜走过30分钟，整个桩的浇注霎时间不宜过长，尽量在8小时内完毕。

五．桩基础施工技术现状及未来发展趋向浅谈