第一章概述1.1基本资料本设计资料是江阴市某大桥低桩承台基础设计，该桥上部结构型式采用变截面连续箱梁双幅桥，荷载标准公路一一I级，桥面双幅并立，中央空间9m,单幅横向布置为0.35m （栏杆）+5m（非机动车道）+0.4m （隔离栅）+12.25m （车行道）+0.5m （防撞护栏）=18.5m,总宽46m.桩的型式采用钻孔灌注桩，桩身采用C25混凝土，承台采用C30混凝土。
本设计是针对15#墩（左幅），对应的地质钻孔是ZKB4,其设计控制荷载分别为：N=60000kN （J）、H=600kN（~）、M=6204kN・ m（\）。
1.2施工方法1.2.1施工方法简介及机具设备本设计工程桩基础采用钻孔灌注桩。
施工时直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼、灌注混凝土而成。
钻孔的方法主要根据地质条件，本设计采用的正循环回转钻机。
正循环旋转钻进是泥浆由泥浆泵压进泥浆笼头，通过钻杆从底端钻头射出而输入孔底，泥浆挟钻渣上升，从护筒顶溢流口不断流出排至沉淀池内，钻渣沉淀，泥浆流入泥浆池循环使用。
由于是在粘土中钻孔，采用自造泥浆护壁。
钻孔达到要求的深度后，测量沉碴厚度，进行清孔。
清孔采用射水法，此时钻具只转不进，待泥浆比重降到1.1左右即认为清孔合格。
钻孔灌注桩的桩孔钻成并清孔后，应尽快吊放钢筋骨架并灌注混凝土。
用垂直导管灌注法水下施工。
水下灌注混凝土至桩顶处，应适当超过桩顶设计标高，以保证在凿除含有泥浆的桩段后，桩顶标高和质量能符合设计要求。
施工后的灌注桩的平面位置和垂直度都需要满足规范的规定。
1.2.2主要的施工程序（一）、施工工艺钻孔灌注桩是用动力驱使钻头在土中钻进成孔。
主要的工序是钻孔、清孔、下钢筋笼和灌注混凝土。
具体施工工艺流程图见图一。
（二）、主要工艺的技术要求1、埋设护筒埋设护筒是钻孔灌注桩准备工作中的一个最主要环节。
混同为圆形，可用木、钢板。
钢筋混凝土制作，要求坚实耐用、不变形不漏水，并应能重复使用。
埋设护筒要满足以下要求：①护筒直径应比钻头直径大100~40 Omm,依据成孔方式来确定。
②护筒顶标高奥高出地面或岛面300~500mm,高于地表水面或地下水面 1.5~2.0m;③护筒底应用粘土夯填，不得漏水跑浆。
2、泥浆制备泥浆是用作护壁用，由水、粘土（或膨胀土）和添加齐U组成。
泥浆的作用：增大孔内向外的静水压力，并在孔壁形成一层泥皮，隔断孔内外水流起着护壁的作用；用作悬浮钻渣，润滑钻头，减少钻进阻力。
图一 钻孔灌注桩施工工艺图3、 钻孔本设计中采用的是旋转钻孔法，用动力驱动钻头旋转切削地层，利用泥浆循环排渣成孔的旋 转钻机钻孔。
在钻孔过程中，要注意以下几个问题：① 钻进过程中要随时检查进尺和土层和土质情况，并做好记录；② 在转进过程中要随时检查孔径和垂直度， 当发生严重的斜孔、弯孔、缩孔时要进行必要的 修孔；③ 在钻进过程中，要注意护筒内水头高度的稳定性，以防坍孔； ④ 经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置，对卡钻、掉钻要及时处理；4、 清孔钻孔达到设计标高后， 应立即进行清孔。
清孔的目的是减小孔底沉淀土层厚度， 要*壇设护囂*站进「用?1內那垦件・第一次济孔・第二次济孔・逢注水下竝*I•»曙I钢麻昌毎無炸「］寸訥社匕则 !肋«土粹制以达到设计慎水*求，保证桩尖土的承载力；为灌注水下混凝土创造良好条件，保证水下混凝土灌注质量。
采用抽浆清孔法，直接用反循环钻机、空气吸泥机、水力吸泥机或离心吸泥泵等将孔底含钻 渣泥浆吸出达到清孔的目的。
此法清孔较彻底，适用于各种方法钻孔的桩柱和摩擦桩。
5、 钢筋骨架组装和吊安钻孔灌注桩的钢筋笼要提前制作组装，长桩情况下钢筋笼长度很长应分节制作，每节长度以8~9m 为宜。
在加工制作和组装时，要注意其施工精度，并应有较高的刚度。
6、 灌注水下混凝土水下混凝土一般采用刚性导管法灌注。
刚性导管用钢管制作，导管内径一般为200~350mm ，导管使用前应进行必要的水密、 承压和接头抗拉等试验。
开始灌注混凝土时， 应在漏斗底口处设置可靠的隔水设施。
第二章 桩径、桩长的确定2.1桩径、桩长的初拟根据相关设计材料的数据，初步确定桩长 45米，桩径D=2米。
承台尺寸初拟及地面标高见图二。
图二移尺寸诩眩帧标駆 单优稣2.2桩数的确定摩擦桩单桩轴向力受压容许承载力：（桩孔灌注桩）n[P] =2（UI p AJ ） Tu ' ih Am o {X 】K 2 2（h-3）}i3其中，桩的周长U =2.05二；（桩径D=2m,采用旋转钻，则直径增大5cm）7' ih =40 1.4 24 8.6 66 1.7 57 14.4 70 4.8 45 6.00 55 8.1 =2246.9i 1（.j、l i具体数据参见表一）面积：A 二二d2 / 4 二二修正系数：二0.83, m° 二0.7^ = 1.2, K 2 二1.5;深度h =45m 40m,故取h =40m米；桩底土的容许承载力[匚0] = 220MPa ；桩侧土的平均容重3 2=(18.7 17.73 19.6 19.56 19.85 18.55 19.20) “ 7 =19.03 kN / m故[P]詔2.05 二2246.9 二0.7 0.83 [220 1.5 19.03 (40 _ 3)] = 9564.66估算桩数：n八1■普二12 9S二7.52;桩的具体分布及承台尺寸见图n取整数，即假设桩基插入最底层的高度为h，，则n[P]=二“N =9000 ; ' ih =1801.4 55h/;i £假设埋置深度小于等于40,则h =36.9十『;[p]打2.05 二(1801.4 55h)二0.7 0.83 [220 1.5 19.03 (36.9 f -3)] = 5800.75 177.11『401.56 52.1h/1726.66 = 9000解之，可得h'=4.51m;则桩长L =4.51 6.00 4.80 14.40 1.70 8.60 1.40=41.41m取整，可得桩长L=42米；又因为42>40,故假设不成立。
所以取h=40米；则[p]# 2.05 二(1801.4 55h)二0.7 0.83 [220 1.5 19.03 (40-3)] -5800.75 177.11h/2329.34=9000卑位：厘术第三章桩基内力及位移计算3.1桩的计算宽度的计算桩的计算宽度b, =K：『K0 K d其中，形状换算系数K：.：』= 0.9;受力换算系数K。
1 =1 •右=1.625因为桩间净距L1 =4.2m,g =3（d +1） = 3汉（1.6+1） = 7.8m,贝yK = b 储 * = 0.6 七f8 = 0.959 （b查表，可得b/=0.6）所以，桩的计算宽度：$ =K：.：」K0 K d =0.9 1.625 0.959 1.6 =2.2441m ；解之，可得h/= 4.91m.故桩长L=36.9 • 4.91 =41.81 米。
取整，得出确定的桩长为L =42m。
3.2地基系数的确定此桩总长42米，共经过七层不同的土层，具体数据见表- 地基系数的确定采用等效面积换算法，其计算图示见图四。
等效面积计算m值：A =舟口和壬[口20 m2(h i h2)] h2^[m3(h1 h2) m3(h i h2 h3)] ......二乡mih22[2m2h i m2h2] h2 f [2m3h i 2m3h2 m3h3] h3 ?[2m4h i 2m4h2 2muh3 m4h4] h4... ![2m7h12m7h22m7h3 2m7h42m7h5 2m7h6m7h7] h7=2 15 1.42 2 (2 4 1.4 4 8.6) 8.6 申(2 15 1.4 2 15 8.6 15 1.7) 1.7 12(2 15 1.4 2 158.6 2 15 1.7 2 15 14.4 15 14.4) 14.4 ……i (2 15 1.4 2 15 8.6 2 15 1.7 2 15 14.4 15 3.9) 3.9= 24843.12又因为=A；所以m0 =2A/h；=2 18613.635/42^13.8017 kN /m3地基系数C o =m0h =13.8017 30 =414.051 MN/m'=4.14 105 kN/m33.3桩的变形系数a的确定变形系数的计算公式：〉=5豐其中,m =13.8017, b, =2.2441;7 4 6基础计算刚度EI = 0.67E n l n = 0.67 3.45 10’ 应1.6 = 7.436 1065mb1_5J 10.55X2.592 El _ I 1.473107 10-3.4桩的刚度系数讣？嘉、°的确定3.4.1单位“力”作用，桩在该处变位碟,碟=臨,嘛因桩底是非岩石类土，且：巾=0.284 42 =11.928 2.5,所以K n = 0,按:4.0查表，则所以，桩的计算刚度二0.334Q0Q/(m kN-1)1:3EIB3D4 -B4D3A3 B4 _A4 B3。
丄眾106二8・81 10「6/kN 1 B3C4 —B4C3：2EI A3B4 -A4B3 「J.爲卄1"954 10"MM /(kN m)二-yE A3C4 -A4C3A3B4 —A4B31.7510.334 7.436 10二7.05 10_73.4.2单位“力”作用在桩顶时桩顶变位IH、-: HM -：MH、计算其中l0 =5m.%H =3E T+MQ+26MQ (0)勺0 -'MM533 7.436 1068.81 10』2 1.954 10* 5 7.05 10^ 52=5.158 10*"HM =；MHl0 (0) (0)2EI522 7.436)10 67.05 10^ 5 1.854 10“= 7.16 10“MM ©「(0)El MM57.436 1067.05 10 7 1.377 10 63.4.3桩顶发生单位变位时桩顶发生内力1「2、‘3、‘4的计算侧摩阻力以 4扩散角至桩地面得的半径为:其中, 摩擦角1 I 。
h 1 AECoAoMM' MM -C MH ）2MHrr-2' HH ' MM 「（'MH ） r r - 2' HH ' MM 一（、MH ）= 13.836h tan 4 = 42 tan^60二1.813 乎••• r 0 =1.813m ；.•. A o =房泊 1.8132 =10.326;桩身截面则:1---1Io h . 1 A ECo Ao_________ 1 _________5 05 3o . ____ 17.436 1o 62.o11 4.14-1.915 106_____ 如^ ____ = __________ 匸377汉10-6_____ = 6 969汇104§MH■ '2 、：HH 、：MM -（、：MH ）7.16X10』5.158 10-61.377 10》-（7.16 103.623 1056HH2、：HH 、：MM5.158勺0厘5.158 10-51.377 10上-（7.16 102.61 1063.5每桩的桩顶作用R 、Q i 、M i 的计算3.5.1 承台发生单位变位时，所有桩顶对承台作用反力之和bb 、：：•、、 I 用的计算bb二 nJ =4 1.91 5 1 06 = 7.66 1 06（kN m ）j I ；；严n '2=4 6.969 104=2.79 105（kN m ）‘；「二■:. = -n ‘3=「4 3.623 105=T .449其中，K i 为I=n J 一' k i x i 2-4 2.61 1061.915 1064 2.5^5.83 107kN;每排的桩数， X i 为各桩至承台中心处的距离。