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1、浅谈混凝土灌注桩的结构设计关键词：桩基、混凝土灌注桩、预制桩桩基是高层建筑、大型公共建筑及某些中型、重型工业厂房常用的地基处理方法，因其承载力高、沉降量小且沉降较均匀等特点，尤其适用于建筑在软弱地基上的重型建（构）筑物。因此，在沿海以及软土地区，桩基应用比较广泛。实际工程中基础部分往往在整个土建投资中占据了很大的比例，因而选择合理的基础形式，对节约工程造价、降低施工难度、加快工程进度至关重要。桩基有预制桩和灌注桩之分。下面就以“天津三源电力科技产业园建设项目一期中压成套厂房”为例详细介绍一下混凝土灌注桩的设计。工程简介：“天津三源电力科技产业园建设项目一期中压成套厂房”工程天津市北辰科技产业园
2、区，高新大道与景祥路交汇处。平面尺寸为：横向柱距9.00米，共159.00=135.00米，纵向324.00+218.00=108.00米，柱顶高度10.00米，每跨均设3t的电动单梁吊车一台，轨顶7.200米。根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001），厂区抗震设防烈度为7度，设计地震加速度0.15g，设计地震分组为第一组。场地类别为类。地质报告给出桩基设计参数：附表一层序号地层岩性顶板标高（米）层厚（米）钻孔灌注桩（标准值）qsik（kPa）qpk（kPa）1素填土2.621.750.502.30021粉质粘土1.46 -0.371.904.003231粉土-1.14 -3.083.
3、506.504532淤泥质粘土-5.65 -7.852.404.502241粉质粘土-9.38 -10.702.003.303842粉质粘土-12.11 -13.272.503.804251粉质粘土-14.89 -16.482.305.504650052-1粉质粘土-18.15 -20.096.009.105255052-2粉土-17.79 -21.115.508.5060850注：地质报告建议32层淤泥质粘土可降低承载力或者完全作为安全储备。工程地质局部剖面图：桩基选型：根据勘察结果，结合拟建建筑物的类型及荷重，该厂区下存在淤泥质粘土不宜采用天然地基，宜采用混凝土桩基进行地基处理。又因厂区内
4、桩端持力层51粉质粘土层以上存在31粉土层，该层侧壁摩阻力较大，目前天津地区没有与此相匹配的打桩（压桩）机械，若采用混凝土预制桩则会造成一定的沉桩困难。若采用52层作为拟建建筑物桩端持力层，其岩性在水平方向上变化较大，分布有52-1粉质粘土层及52-2粉土层，采用预制桩不但会造成沉桩困难，还会发生压桩后桩顶标高变化较大，并且桩端土层52-1粉质粘土层及52-2粉土层的桩端阻力相差较大，进而单桩竖向极限承载力标准值相差较大，故建议拟建建筑物选用钻孔灌注桩。根据天津地区实际工程经验，钻孔灌注桩的成孔直径最小为600mm。综上所述，本工程选用直径为600mm的钻孔灌注桩，桩端持力层为51粉质粘土层，
5、且桩端进入51粉质粘土层的深度不小于两倍的桩身直径。结构计算：1、单桩竖向极限承载力标准值计算：根据建筑桩基技术规范公式 (5.3.5)qsik桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；qpk极限端阻力标准值；li桩身进入第i层土的土层厚度；桩截面周长；Ap桩截面面积；本工程0.000对应于大沽高程3.000（绝对高程），短柱顶标高-0.500，承台底标高-2.000，桩顶标高-1.900（对应大沽高程1.100）。计算过程如下：灌注桩承载力计算附表二0.00=大沽3.00桩截面600mm根据建筑桩基技术规范5.3节经验参数法周长u(m)1.88m桩端面积Ap(m*m)0.28m2孔口编号qsik孔2孔
6、6土层各层底标高liqsik*li各层底标高liqsik*li桩顶1.101.10101.090.010.001.080.020.00232-2.013.1099.20-2.423.50112.003145-5.913.90175.50-6.323.90175.50320-10.014.100.00-9.923.600.004138-12.612.6098.80-12.923.00114.004242-15.412.80117.60-16.223.30138.6051461.201.2055.201.201.2055.20桩长（m）17.7118.521层桩端qpk500qsik*li546.
7、30qsik*li595.30Qpk=qpk*Ap(kN)141.30Qsk=uqsik*li (kN)1029.23QSK=uqsik*li (kN)1121.55单桩竖向极限承载力标准值Quk=Qpk+Qsk1170.531262.85桩长（m）18.52m注：不考虑32层淤泥质粘土的工程性，桩侧阻力取为0。为方便施工，桩长统一取为19.00米，调整计算过程如下：灌注桩承载力计算附表三0.00=大沽3.00桩截面600mm根据建筑桩基技术规范5.3节经验参数法周长u(m)1.88m桩端面积Ap(m*m)0.28m2孔口编号qsik孔2孔6土层各层底标高liqsik*li各层底标高liqsi
8、k*li桩顶1.101.10101.090.010.001.080.020.00232-2.013.1099.20-2.423.50112.003145-5.913.90175.50-6.323.90175.50320-10.014.100.00-9.923.600.004138-12.612.6098.80-12.923.00114.004242-15.412.80117.60-16.223.30138.6051462.492.4955.201.681.6855.20桩长（m）19.0019.001层桩端qpk500qsik*li546.30qsik*li595.30Qpk=qpk*Ap(k
9、N)141.30Qsk=uqsik*li (kN)1029.23QSK=uqsik*li (kN)1121.55单桩竖向极限承载力标准值Quk=Qpk+Qsk1282.331304.44桩长（m）19.00m注：不考虑32层淤泥质粘土的工程性，桩侧阻力取为0。从上表计算结果分析，取单桩竖向极限承载力标准值为1200（kN）。附表四单桩竖向极限承载力标准值单桩竖向极限承载力特征值单桩竖向极限承载力设计值1200(kN)1200/2=600(kN)1200/1.65=727(kN)试桩最大压力标准组合基本组合2、由柱底力计算的基桩净反力上部结构计算采用中国建筑科学研究院编制的PKPM/钢结构/门式
10、刚架模块进行单榀建模计算，得出边柱（此处仅以边柱为例说明）的柱底反力如下：柱底力标准组合（弯矩MkN.m轴力NkN剪力VkN）附表五1MmaxMmax=132.04N= 76.01V =34.592MminMmin= -198.79N=191.76V = -53.913NmaxM= -167.90Nmax=238.69V = -48.504NminM = 127.75Nmin= 75.46V =34.265VmaxM =132.04N=76.01Vmax= 34.596VminM =-198.79N =191.76Vmin=-53.91注：轴力N压为正，弯矩M顺时针为正，剪力V顺时针为正。按建
11、筑桩基技术规范，桩距取3d（d为桩身直径），边距取d。承台底标高为-2.000，桩身混凝土强度为C30，fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2；主受力钢筋为HRB335，箍筋为HPB235。承台自重为：（0.62+1.8）1.22.0（基底标高）20=144.00(kN),含基础自重的柱底力标准组合（弯矩MkN.m轴力NkN剪力VkN）附表六1MmaxMmax=132.04F= 76.01+144.00=220.01V =34.592MminMmin= -198.79F=191.76+144.00=335.76V = -53.913FmaxM= -167.90Fmax=238.69
12、+144.00=382.69V = -48.504FminM = 127.75Fmin= 75.46+144.00=219.46V =34.265VmaxM =132.04F=76.01+144.00=220.01Vmax= 34.596VminM =-198.79F =191.76+144.00=335.76Vmin=-53.91注：轴力N压为正，弯矩M顺时针为正，剪力V顺时针为正。计算简图：Mmax组合下：作用在承台底部的弯矩：绕Y轴弯矩：M0y=MyVH = 132.0434.591.50 =183.93(kNm)基桩净反力设计值：计算公式：建筑桩基技术规范（JGJ942008）（5.1.12）N1= F/nM0yy1/yi2=220.01/2183.930.90/(20.92)= 212
