宣钢烧结机改造工程旋挖钻孔灌注桩设计1概述1.1工程概况(1)建设单位：宣钢集团公司(2)工程名称：宣钢86平米烧结机易地大修改造工程(3)工程地点：宣化老虎坟村南1.2场地工程地质概况1.2.1气候、地形地貌拟建场地气候属东亚半干旱大陆性季风气候，温差大，气温低，年平均气温7.7℃年平均气压932.9毫巴，太阳高度角夏至72°39＇冬至25°47＇，年平均降雨量416.4毫米，主要集中在7、8、9月，约占全年的70﹪,年蒸发量1990毫米，是年平均降雨量的3-4倍。

风向以夏季东南风和冬季西北风为主，平均风速3.1m/s，最大风速20m/s，最大积雪厚度0.31m，标准冻深 1.40m，风压为0.55KN/㎡，雪压为0.25KN/㎡。

拟建场地位于宣化老坟村南部，处于山前冲洪积平原前部与洋河II级阶地交汇处，地面绝对标高612.84-616.66米。

地形呈南低北高。

高差为4米左右，地形高差变化较大。

1.2.2地震设防烈度拟建场地区域构造较稳定，适宜做建筑场地，根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)，本工程为抗震设防乙类建筑。

宣化地区地震基本烈度7度，设计基本加速度为0.15g，划分为第一级；设计特征周期可采用Tg=0.35g，水平地震影响系数最大值αmax=0.12。

1.2.3水文地质条件该场地在勘探深度范围内未揭露地下水，据区域资料地下水在地表下11.30-20米左右，相当于绝对标高为602.76-598.61米之间。

1.2.4岩土条件经过地质勘察拟建场地60米以上地层为第四纪冲洪积构成，按规范、依据岩土体的岩性、成因时代、物理力学性质等因素，可将勘探深度范围内的岩土体al+ql)。

详细地层见附图划分为第四系人工土层(Q ml)和第四系全新统冲、洪积层(Q4一。

1.2.5岩土层的主要力学参数根据野外标贯试验和室内的土工试验结果，按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）的有关规定及结合场地原初勘资料，各岩土层的主要力学参数见表1。

当采用灌注桩基础时，根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）的有关规定及类似场地的经验数据，各岩土层的桩侧阻力特征值及桩端阻力特征值建议采用表2的数据。

2 设计方案选择2.1 桩型的选择拟建建筑拟采用条形、独立基础，因为上部土层不能满足地基承载力要求，且分布有湿陷性黄土，为了减少建筑物的不均匀沉降和提高承载力，因此，应当进行地基处理。

建议采用复合载体桩、夯扩灰土(水泥土)桩、强夯、换填法或旋挖灌注桩进行地基处理，对重要建筑物应有用旋挖灌注桩，对次重要建筑物应有用强夯进行地基处理，桩基持力层应以卵石⑤或⑦为持力层，桩长约25—35米左右，进入持力层不宜小于0.5—1.0米。

强夯法主要优点是速度快，造价低，但本场地北部为居民区，对居民有一定影响，因此采用此法时应全面考虑。

2.2 钻孔灌注桩的优点钻孔灌注桩的主要优点概括起来有：质量可靠、技术先进、节省资金、不用降水、振动小、噪音低、适应能力强、工期有保证。

3 钻孔灌注桩的设计3.1 设计依据（1）《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002) （2）《建筑地基处理技术规范》 (JGJ79-2002) （3）《建筑桩基技术规范》 （JGJ94-94） （4）《混凝土结构设计规范》 （GB50010-2002） （5）《河北省建筑地基承载力技术规程》 （DB13(J)/T48-2005） （6）《混凝土结构设计规范》 （GB50010-2002） （7）《基础工程》 （8）《混凝土结构》3.2 桩数及桩的布置初步估定数时，根据单桩竖向承载力设计值R ，当桩基为轴心受压时，桩数n 可由下式估算：()RG F n +≥(1) 式中： F ——作用在承台上的轴向压力设计值；G ——承台及上方填土的重力。

确定理论桩数为114根，具体见附图二。

为了使桩基础中各桩受力比较均匀，布置时尽可能使上部荷载的中心与桩群的横截面型心重合或接近，桩基是大口径的采用一柱一桩设计。

具体见附图二。

3.3 方案具体内容结合场地的工程地质、水文地质条件和上部结构的设计情况，本工程拟采用旋挖钻孔灌注桩以下伏卵石层⑤作为桩端的持力层。

由于场地工程桩数量过多，故本设计只对其计算方法和原理进行阐述，具体数据不一一列举。

3.3.1单桩竖向承载力特征值计算根据中华人民共和国标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）可知当桩端持力层为密实砂卵石或其他承载力类似土层时，对单桩承载力很高的大直径端承型桩，可采用深层平板载荷试验确定桩端土的承载力特征值。

初步设计时单桩竖向承载力特征值可按下式估算：∑+=i sia p p pa l q u A q Ra (2)式中 Ra ——单桩竖向承载力特征值；A p ——桩底端横截面的面积；q pa 、q sia ——桩端的端阻力，桩侧阻力特征值。

由当地静载荷试验结果统计分析算得；u p ——桩身周边长度； l i ——第i 层岩土的厚度。

本工程采用的是旋挖钻孔灌注桩每根桩的桩端都达到卵石层⑤，该层的承载能力良好。

单桩竖向承载力特征值见附图二，钻孔桩剖面见附图二。

3.3.2 桩身混凝土强度的计算及配筋验算根据中华人民共和国标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）可知桩身混凝土强度应按下式计算：桩轴心受压时 c c p f A Q ψ≤ （3）式中 f c ——混凝土轴心搞压强度设计值；按现行《混凝土结构设计规范》取值；Q ——相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值；A p ——桩底端横截面的面积；ψc ——工作条件系数，预制桩0.75，灌注桩取0.6~0.7（水下灌注混凝土时取低值）。

根据上式计算本工程的工程桩采用C30混凝土，采用矿渣硅酸盐水泥，可适当掺加高效减水剂，掺量根据试验确定，并经现场工程师的认可。

不允许任何含有氯化钙的外加剂用在混凝土配合比中。

配制的混凝土应该密实，具有良好的流动性，满足水下混凝土灌注要求。

根据已有的桩基础承载力设计值设计桩身配筋。

根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）规定螺旋式或焊接环式间接钢筋柱的承载力计算公式为：()S y ss y cor c u A f A f A f N ''++=029.0α (4) 式中 N u ——螺旋式或焊接环式间接钢筋柱的承载能力；A ss0——间接钢筋的换算截面面积； f y ——间接钢筋的抗拉强度设计值； A cor ——构件的核心截面面积；f c ——混凝土轴心抗压强度设计值；α——间接钢筋对混凝土约束的折减系数，本工程中取1.0； A ´s ——全部纵向钢筋的截面面积； f ´y ——纵向钢筋的抗压强度设计值。

3.3.3 桩基沉降计算地基土的成层性较好，土的均匀性较好，根据中华人民共和国标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）本建筑地基基础设计等级为乙级，对重要建筑物进行地基的变形验算。

计算地基变形时，地基内的应力分布可采用各向同性均质线性变形体理论，其最终变形量可按下式计算； )('1110--=-==∑i i i i ni sis s z z E ps s ααψψ （5）式中 s ——地基最终变形量；s ’——按分层总和法计算出的地基变形量；ψs ——沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定，无地区经验时可采用表3数值；n ——地基变形计算深度范围内所划分的土层数；p 0——对应于荷载效应准永组合时的基础底面处的附加压力（KPa ）； E si ——基础底面到第i 层土的压缩模量（MPa ）应取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算；z i 、z i-1——基础底面至第i 层，第i-1层土底面的距离；1-i i αα、——基础底面计算点至第i 层土，第i-1层土底面范围内平均附加应力系数。

注：S E 为变形计算计算深度范围内压缩模量的当量值，应按下式计算：siii s E AA E ∑∑=（6）式中：A i ——第i 层土附加应力系数沿土层厚度的积公值。

经验算满足要求。

3.3.4桩基竖向承载力验算①载荷效应基本组合桩顶竖向压力设计值为N，最大竖向压力设计值为Nmax承受轴心荷载的桩基，其承载力设计值R应该满足下式要求：γN≤R （7）承受偏心荷载的桩基，除满足上式外，还应满足：γ0Nmax≤1.2R （8）式中的N，Nmax分别为：桩顶竖向力设计值和最大竖向压力设计值；γ：建筑桩基的重要性系数，根据建筑的安全等级确定，对于一，二，三级分别取1.1，1.0，0.9。

经计算满足要求。

②地震作用效应组合由勘察报告可知场地20mm土层范围人的等效剪切波速为Vse=297.18m/s，场地覆盖厚度(dov)大于50米，场地类别为II类，场地为可进行建筑的一般场地。

本场地不存在砂土液化问题。

地震灾害调查表明不论桩周土类别如何基桩竖向承载力均可提高25％故轴心荷载作用下N≤1.25R (9)偏心荷载作用下还应满足Nmax≤1.25R （10）经计算满足要求。

4施工组织及其工艺流程4.1机构设置图1 机构设置图4.2主要机械设备的选择根据本工程的工程地质条件的特殊性质选择不同的施工机械。

具体的机械请参照机械设备一览表。

4.3 施工平面布置及施工准备4.3.1 平面布置为保证施工作业场地，材料堆放、钢筋笼加工场地、制浆设备、全部非固定设施，机械停放、钢筋堆场均根据场地实际情况随时调整。

现场为减少二次人工倒运，水泥、砂石料等均根据工程进展，分批运抵施工现场，现场内仅考虑钢筋堆放及部分临时性材料的堆放，而且必须在材料堆放区进行分类、分区码放整齐。

4.3.2 施工准备1 施工前应具备下列技术资料（1）建筑物场地工程地质资料和必要的水文地质资料；（2）钻孔桩施工图及图纸会审纪要；（3）建筑场地和临近区域内的地下管线（管道、电缆）、地下构筑物等的调查资料；（4）主要施工机械及其配套设备的技术性能资料；（5）钻孔桩施工组织设计或施工方案。

a 施工前管理人员应熟识相关设计图纸、地质勘探报告及施工组织设计。

b 施工前应进行现场踏勘，熟识现场情况。

c 要合理选择和确定钻孔机的进出路线和钻孔顺序。

d 进场前应对参施人员作好技术、安全、环保等方面的交底，并作书面记录。

2 钻机与配套设备(1) 根据工程桩设计参数和工程地质、水文条件确定施工工艺，选择钻机型号及配套设备。

(2) 钻孔机械及配套设备必须经鉴定合格，不合格的机械及配套设备不得使用。

3 临时设施与机具(1) 施工现场要有护筒、料斗、下料管等。

(2) 配备测绳、线坠、孔径仪、水准仪、经纬仪等检测工具。