5稳定分析及地基处理5.1 稳定分析泵房内部布置和拟定泵房的主要尺寸后，为了确保泵房安全，还需进行泵房整体稳定性分析计算，包括泵房的抗滑、抗浮、抗渗及地基稳定分析。

如果不能满足整体稳定要求，则应在分析计算结果的饿基础上对泵房内部布置和尺寸进行修改，或采取泵房地基处理工程措施，使之满足稳定要求，然后才进行泵房结构设计。

地下式泵房结构应满足抗浮、抗滑、抗渗等要求，由于地下式泵站“临水深埋”，在结构上要求承受土压和水压，泵房筒体和底板要求不透水，应保持自身稳定。

泵房底板一般采取整体浇筑的混凝土或钢筋混凝土底板，并与泵机组的基础浇筑成一体。

防渗混凝土的抗渗标号不小于400号。

在一般情况下泵房四周环水或有回填土，受力均匀，抗滑较易满足。

主要作抗浮核算，尤其室内无水的地下泵房，抗浮能力较差。

若不能满足要求时，应采取一定结构或施工措施，如将底板趾延长，并在其上回填土以增加泵房自重，也可以在底板下设置混凝土井柱群，这种措施对于地基条件较差的情况更有利。

5.1.1泵房抗浮稳定计算5.1.1.1泵房自重本设计为全地下式，而土体孔隙及岩体裂隙中赋存着大量的地下水，对岩土体中的泵房会产生浮力，若泵房的自重小于浮力，会产生泵房的上拱、地板开裂、整体失稳等事故。

因此需要研究地下泵房的抗浮问题。

场地地下水类型为潜水，勘察期间拟建场地潜水地下水埋深7.1m（水位标高98.4m），年变幅2m左右，近3-5年最高水位为4m左右，场地最高水位可按4m设计。

泵房自重包括泵房结构自重、填料重量和永久设备重量。

其中各项永久设备重量见表5—1，泵房结构自重见表5—2表5—1 泵房各项永久设备重量名称数量重量/个（kg）总重量（kg）KQSN450—N9水泵 6 2531 15186KQSN450—N9水泵电动机 6 1058+3300 26148KQSN300—M4水泵 1 995 995KQSN300—M4水泵电动机 1 601+2520 3121SK-1.5真空泵及其电动机7 178+80 1806供水泵及其电动机 2 300+100 800排水泵及其电动机 2 300+100 8004-72-12C型离心风机7 1450 10150DWT-I-7屋顶轴流风机 2 85 170LDA型5t电动单梁起重机 1 2420 2420Z445T-10-60闸阀7 960 6720H44T-10-50逆止阀7 350 2450管道及泵壳中水重粗估20000总计90766表5—2 泵房结构自重重量(KN) 数量/个总重(KN)名称体积(3m)m) 容重(KN/3底板24×12×1 25 7200 1 7200顶板24×12×1 25 7200 1 7200墙72×7.5×0.5 25 6750 1 6750柱1×1×8 25 200 10 2000牛腿0.6×0.4×0.83 25 4.98 10 49.8总重23199.8 综上，泵房自重为90766×9.8÷1000+23199.8=24089.31KN5.1.1.2 泵房浮托力浮托力计算公式[9]：=W F h A γ 浮 （5—1） 式中，F 浮——浮托力，KN ； W γ——土水重，KN/m 3； h ——地下水位高，m ； A ——泵房底板面积，m 2代入数据，得：F 浮=1000×6.55×（24×12）=1886.4KN 5.1.1.3 泵房抗浮稳定计算泵房抗浮稳定安全系数应按下式计算： 由上述得，f G K U≥∑∑ （5—2）式中 fK——抗浮稳定安全系数，取1.10；；G ∑——作用于泵房基础底面以上的全部重力(kN)；U ∑——作用于泵房基础底面上的扬压力(kN)。

即，验算得该地下式泵房满足抗浮稳定计算。

5.2 地基处理5.2.1桩基的分类基桩可按下列规定分类：（1）按承载性状分类：1.摩擦型桩：摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩侧阻力承受，桩端阻力小到可忽略不计；端承摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受。

2.端承型桩：端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力小到可忽略不计；摩擦端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。

（2）按成桩方法分类：1.非挤土桩：干作业法钻（挖）孔灌注桩、泥浆护壁法钻（挖）孔灌注桩、套管护壁法钻（挖）孔灌注桩；2.部分挤土桩：长螺旋压灌灌注桩、冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩、搅拌劲芯桩、预钻孔打入（静压）预制桩、打入（静压）式敞口钢管桩、敞口预应力混凝土空心桩和H 型钢桩；3.挤土桩：沉管灌注桩、沉管夯（挤）扩灌注桩、打入（静压）预制桩、闭口预应力混凝土空心桩和闭口钢管桩。

（3）按桩径（设计直径d）大小分类：1.小直径桩：d ≤250mm；2.中等直径桩：250mm< d <800mm；3.大直径桩：d ≥800mm。

5.2.2桩基的选型与布置5.2.2.1桩基的选型桩型与成桩工艺应根据建筑结构类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层、地下水位、施工设备、施工环境、施工经验、制桩材料供应条件等，按安全适用、经济合理的原则选择。

由基本资料分析得：拟建供水泵站地貌单元属黄河漫滩。

场地不具备发生6.5级以上强震的构造条件，可不考虑活动断裂错动的影响；场地无不良地质现象，经判定为不液化场地。

但由于本场地水位有超过计算采用的地下水位（101.5m）的可能，因此本场地土有产生液化的可能，针对可能出现的问题本工程可采用钻孔灌注桩（泥浆护壁）方案，以保证本工程的安全。

本设计采用D=600mm的灌注桩。

按桩径大小分其属于中等直径桩；按承载性状其属于端承摩擦桩；按成桩方法其属于非挤土桩。

5.2.2.2桩基布置基桩的布置宜符合下列条件：（1）基桩的最小中心距应符合表6-1 的规定；当施工中采取减小挤土效应的可靠措施时，可根据当地经验适当减小。

表6-3 桩的最小中心距土类与成桩工艺排数不少于3排且桩数不少于9根的摩擦型桩基其他情况非挤土灌注桩 3.0d 3.0d部分挤土桩 3.5d 3.0d挤土桩非饱和土 4.0d 3.5d饱和黏性土 4.5d 4.0d钻、挖孔扩底桩2D 或D+2.0m(当D>2m) 1.5D沉管夯扩、钻孔挤扩桩非饱和土 2.2D 且4.0d 2.0D且3.5d 饱和黏性土 2.5D 且4.5d 2.2D且4.0d（2） 排列基桩时，宜使桩群承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合，并使基桩受 水平力和力矩较大方向有较大抗弯截面模量。

（3） 对于桩箱基础、剪力墙结构桩筏（含平板和梁板式承台）基础，宜将桩布置于墙下。

（4） 对于框架－核心筒结构桩筏基础应按荷载分布考虑相互影响，将桩相对集中布置于核心筒和柱下，外围框架柱宜采用复合桩基，桩长宜小于核心筒下基桩（有合适桩端持力层时）。

（5） 应选择较硬土层作为桩端持力层。

桩端全断面进入持力层的深度，对于黏性土、粉土不宜小于 2d ，砂土不宜小于 1.5d ，碎石类土，不宜小于1d 。

当存在软弱下卧层时，桩端 以下硬持力层厚度不宜小于 3d 。

（6） 对于嵌岩桩，嵌岩深度应综合荷载、上覆土层、基岩、桩径、桩长诸因素确定；对 于嵌入倾斜的完整和较完整岩的全断面深度不宜小于 0.4d 且不小于 0.5m ，倾斜度大于 30% 的中风化岩，宜根据倾斜度及岩石完整性适当加大嵌岩深度；对于嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩的深度不宜小于 0.2d ，且不应小于 0.2m 。

综上所述，根据桩基的分类、布置原则、地下水条件及其地质条件，选用灌注桩D=600mm ，则最小中心距为3D=1.8m ，桩基采用梅花桩布置形式，在24×12的平面中心，以2m 为间距设置梅花桩，经计算，共7排，每排15个桩，共105个桩。

5.2.3 灌注桩长度计算5.2.3.1 单桩实际承受作用力灌注桩实际承受作用力主要来源于建筑墙体自重和设备自重及基础自重。

泵房基础平面受建筑墙体自重和设备集中力的作用。

由表5—1和表5—2得，泵房总自重G 1=24089.31KN ；单个灌注桩自重（假设灌注桩长20m ）221=4G D l h π =147KN ；则作用在单个灌注桩上的压力：12/P G N G =+（5—3）式中，P ——单个灌注桩上的压力，KN ； G 1——泵房总自重，KN ；G 2——单个灌注桩自重，KN ； N ——灌注桩数量，共105个。

带入数据，得 单桩实际承受力为：P=24089.31/105+147=376.422KN 5.2.3.2 单桩竖向极限承载力计算根据《建筑桩基处理规范》，当根据土的物理指标与承载力参数之间的关系确定单桩极限承载力标准值时，可按下式计算：=u k s kp ki p k p s i kQ Q Q u ql q A +=+∑（5—4）式中，u k Q ——单桩极限承载力，KN ；sk Q ——极限侧阻力，KN ；pk Q ——极限端阻力，KN ；u ——桩身周长,m ；i l ——桩周第i 层土的厚度,m ；p A ——桩基面积，m 2；si k q ——桩侧第i 层土的极限侧阻力标准值，如无当地经验时，可按表5-4取值；p k q ——极限端阻力标准值，当不能进行深层荷载板试验时，可按表5-4取值；结合本工程实际情况，据巩义黑石关水文站的资料分析，本场地水位超过计算采用的101.5m 的可能，因此本场地土有产生液化的可能，针对可能出现的问题本工程可采用钻孔灌注桩（泥浆护壁）方案，以保证本工程的安全。

按照“JGJ94-2008”第5.3.5条给出各层土的极限侧阻力标准值si k q 、极限端阻力标准值p k q 详见表5—4。

表5—4 钻孔灌注桩（泥浆护壁）桩基设计参数一览表表5—5 工程地质单元层工程地质单元层地质名称层底深度层厚平均厚度第①层（Q4ml）粉砂 1.5～5.1m 1.5～5.1m， 3.62m第②层（Q4al）粉质粘土 2.4～6.2m 0.5～3.2m 1.14m第③层（Q4al）细砂10.9～12.8m 5.8～12.8m 8.2m第④层（Q4al）细砂14.2～20.0m 2.5～8.3m 5.81m第④1层（Q4al）粉土13.1～15.5m 1.3～1.6m 1.43m第⑤层（Q4al）中砂24.6～27.8m 5.7～8.7m 7.06m第⑥层（Q4al）粗砾砂26.5～30.8m 1.2～3.9m 2.74m 泵站站址地面高程为106.09m，水泵安装高程为98.09m,泵房基础地面高程为97.54m。