岩土工程施工课程设计范本.docx

岩土工程施工方法
课 程 设 计 报 告 书

题目：华夏时代花园1#3#5#楼施工设计
姓名：***
班级：勘查1001

资源学院勘查技术与工程专业
2014年 1月 6 日

目录

前言
1.工程概况
1.1工程性质
1.2设计、施工单位
1.3工期
1.4上部结构形式及荷载的分布取值
1.5工程地质勘察资料
1.5.1 地形地貌
1.5.2 地层岩性
1.5.3 水文地质条件
1.5.4 勘察目的任务及依据
1.5.5 岩土工程分析评价与建议
1.5.6 结论与建议
2.工程方案论证及选择
2.1 场地的稳定性与适宜性
2.2 黄土湿陷性的分析评价
2.3地基土的主要物理力学指标
2.3.1土层的物理力学指标
2.3.2原位测试指标
2.3.3各层地基土的承载力确定
2.4工程方案的选择
2.4.1钻孔灌注桩基础
3.工程设计计算
3.1浅基础的地基设计计算
3.2深基础的设计计算
3.2.1桩型、桩材及桩长确定
3.2.2单桩竖向承载力设计值
3.2.3确定桩的数量和平面布置
4.施工技术方案设计
4.1 施工顺序
4.2 施工方法
4.3 质量要求
4.4 保证措施
4.5 劳动组织管理
4.6 压浆施工中出现的问题和相应措施
5.结论、建议及收获

前言

目的任务
岩土工程施工方法课程设计是在完成《岩土工程施工方法》课程后的综合设计训练，其目的是为毕业设计和今后的工作打下坚实的基础。通过设计熟悉岩土工程勘查报告当中资料的整理及应用、地基承载力的确定、单桩承载力及复合地基承载力的确定和各类图件的绘制方法。
所收集资料综述
收集的资料包括文字资料、图件资料、原始物理力学指标数据、原位测试资料等，对资料进行概括评价，是否满足设计需要，如不能满足需要，需补充哪些，如何解决。
设计题目的选择
按给定资料设计。华夏时代花园1#、3#、5#住宅楼。

摘要：受北京华夏燕赵房地产开发有限公司的委托，我公司承接了其拟建的华夏时代花园1#、3#、5#住宅楼的建筑施工。据钻孔勘探资料，拟建场地内已揭露的地层主要由第四纪新近沉积和一般性沉积的粉土、粘性土和砂土组成，沉积韵律明显。在考虑多种因素基础上，针对工程的已知条件，然后进行对比、论证和分析，最后提出采用钻孔灌注桩基础的优选方案。
根据拟建建筑物的规模及地基土的特点，若1#、3#楼选第8层作为桩端持力层。有效桩长L=15.0m(基础埋深4.5m)，桩径400mm，桩间距取1.4m左右，面积置换率m=6.4%，单桩承载力特征值取为548.9kN，β取0.85，复合地基承载力特征值为398.7kPa，处理后的地基强度能够满足设计要求。
关键词：施工设计 地基基础 钻孔灌注桩

1、工程概况
1.1工程性质
受北京华夏燕赵房地产开发有限公司的委托，我公司承接了其拟建的华夏时代花园1#、3#、5#住宅楼的建筑施工。
据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001），本工程的工程重要性等级为二级，场地等级为二级中等复杂场地，地基等级为二级中等复杂地基，岩土工程勘察等级为乙级。据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）地基基础的设计等级为乙级。
1.2设计、施工单位
邯郸市北华建筑设计有限公司。
1.3工期
本次施工自2009年10月25日进入施工现场，于2009年11月2日完成全部野外钻探施工，野外工期共9天，10月28日转入室内试验与资料整理阶段。
1.4上部结构形式及荷载的分布取值
该工程建设场地位于永年县县城东南部，富强路与交警北路交叉口东南角，总建筑面积约为41340.0m2，拟建的1#、3#住宅楼为地上18层，地下1层，框架结构，筏板基础，基础埋深为4.5m，基底压力约300kPa；拟建的5#住宅楼为地上6层，带半地下室，砖混结构，条形基础，基础埋深为2.0m，基底压力约150kPa。
1.5工程地质勘察资料
1.5.1 地形地貌
本工程建设场地位于河北省永年县县城东南部，富强路与交警北路交叉口东南角，建设场地地形平坦，地貌为太行山前冲洪积成因的平原地貌。场地交通便利，地理位置优越，适宜该建筑物的建设。
1.5.2 地层岩性
据钻孔勘探资料，拟建场地内已揭露的地层主要由第四纪新近沉积和一般性沉积的粉土、粘性土和砂土组成，沉积韵律明显。现将勘察深度内的地层构成自上而下分述如下：
第1层：杂填土(Q42ml)，色杂，以粉土为主，含红砖块、白灰渣，结构松散，不均匀。
本层在场地内东部及北部存在，分布稳定，层厚0.50～0.90m，层顶高程-0.15～0.20m，层底埋深0.50～0.90m。
第1-1层：耕土(Q42pd)，灰褐色，以粉土为主，含植物根系，结构松散，不均匀。
本层在场地内西南部存在，分布稳定，层厚0.50m，层顶高程-0.11～0.15m，层底埋深0.50m。
第2层：黄土状粉土(Q42al+pl)，黄褐色，稍湿～湿，稍密～中密，土层切面有较多的小虫孔，可见散点状分布的钙质粉末和白色斑条纹，经室内试验测得该层土具有湿陷性；干强度低，韧性低，摇振反应中等，无光泽，属中等压缩性土。
本层在场地内广泛存在，分布稳定，层厚1.90～2.50m，层顶高程-0.80～-0.35m，层底埋深2.60～3.40m。
第3层：黄土状粉质粘土(Q42al+pl)，黄褐色，可塑～硬塑，可见散点状分布的钙质粉末和白色斑条纹，通过室内湿陷性试验，该层土具有湿陷性，偶见小粒钙质结核；干强度中等，韧性中等，摇振反应无，稍有光泽，属中等压缩性土。
本层在场地内广泛存在，分布稳定，层厚1.80～2.70m，层顶高程-3.30～-2.58m，层底埋深4.70～5.40m。
第4层：粉质粘土(Q42al+pl)，褐黄色，可塑，局部硬塑，含少量小姜石及砂粒，通过室内湿陷性试验，该层土不具有湿陷性，干强度中等，韧性中等，摇振反应无，稍有光泽，属中等压缩性土。
本层在场地内广泛存在，分布稳定，层厚1.30～2.40m，层顶高程-5.48～-4.65m，层底埋深6.70～7.40m。
第5层：粉质粘土(Q42al+pl)，褐黄色，可塑，局部硬塑，夹粉土薄层，干强度中等，韧性中等，摇振反应无，稍有光泽，属中等偏低压缩性土。
本层在场地内广泛存在，分布稳定，层厚2.00～3.30m，层顶高程-7.32～-6.60m，层底埋深9.30～10.00m。
第6层：粉细砂(Q42al+pl)，褐黄色，稍湿，中密，主要成分为石英和长石，含少量云母碎屑，局部相变为中砂；颗粒形状呈圆形或亚圆形，分选较差，粘粒含量少。
本层在场地内广泛存在，分布稳定，部分钻孔揭穿，层厚2.90～4.10m，层顶高程-9.90～-9.18m，层底埋深12.50～13.50m。
第7层：粉质粘土(Q41al+pl)，褐黄色，可塑，含小姜石，局部夹有粉土薄层，干强度中等，韧性中等，摇振反应无，稍有光泽，属中等压缩性土。
本层在场地内广泛存在，分布稳定，部分钻孔揭穿，层厚1.50～2.20m，层顶高程-13.65～-12.50m，层底埋深14.50～15.40m。
第８层：粉土(Q41al+pl)，褐黄色，湿，局部稍湿，密实，含少量姜石、云母碎屑，局部夹粉质粘土薄层，干强度低，韧性低，摇振反应中等，无光泽，属中等压缩性土。
本层在场地内广泛存在，分布稳定，部分钻孔揭穿，层厚3.90～4.60m，层顶高程-15.29～-14.50m，层底埋深18.60～19.50m。
第9层：中砂(Q41al+pl)，褐黄色，稍湿，密实，主要成分为石英和长石，含少量云母碎屑，局部相变为细砂；颗粒形状呈圆形或亚圆形，分选较差。
本层在场地内广泛存在，分布稳定，部分钻孔揭穿，揭穿层厚1.00～2.20m，层顶高程-19.62～-18.60m，层底埋深20.50～21.50m。
第10层：粉质粘土(Q41al+pl)，褐黄色，硬塑，局部坚硬，含姜石，局部夹粉土薄层，干强度中等，韧性中等，摇振反应无，稍有光泽，属中等偏低压缩性土。
本层在场地内广泛存在，分布稳定，部分钻孔揭穿，揭穿层厚2.20～3.00m，层顶高程-21.40～-20.50m，层底埋深23.30～24.00m。
第11层：粉质粘土(Q41al+pl)，褐红色，硬塑～坚硬，含姜石，夹粉土薄层，干强度中等，韧性中等，摇振反应无，稍有光泽，属中等偏低压缩性土。
本层在场地内广泛存在，分布稳定，部分钻孔揭露，未揭穿，揭露最大层厚11.70m，层顶高程-24.05m，层底埋深35.00m。
上述分层详见工程地质剖面图。
1.5.3 水文地质条件
本次勘察时在钻孔揭露深度内未见有稳定的地下位存在，根据区域地质资料及调查访问结果，该区地下稳定水位埋深大于50m，由于地下水的开采，水位呈现持续下降的趋势。
综合评价，场地内地下水对基础混凝土及施工均无影响。
场地地基土不属腐蚀类土，通过调查本区地基土也不具腐蚀性，故未取土试样进行腐蚀性测试，根据地区经验地基土对建筑材料具有微腐蚀性。
1.5.4 勘察目的任务及依据
根据拟建建筑物的工程特征，结合场地的地质情况，本次勘察的具体目的和任务要求为：
⑴ 查明拟建建筑物范围内地基土的分布、类别、结构、厚度及工程地质特征，提供各土层物理力学指标，对场地稳定性、地基土的均匀性、承载力进行评价和计算。
⑵ 查明拟建场地范围内是否存在不良地质作用及其成因、类型和分布范围，并提出整治方案及所需的岩土技术参数。
⑶ 查明有无液化地层，判明场地土类型和场地类别，提供抗震设计有关参数。并评价地基土对建筑材料的腐蚀性及冻结深度。
⑷ 查明地下水的埋藏条件、水位、变化幅度及地下水对建筑物基础的影响。
⑸ 查明场地内土层的湿陷特征，判断场地湿陷等级。
⑹ 提出建筑物基础设计和施工时所需的岩土技术参数、应注意的问题和处理措施的建议。
本次勘察依据的规范规程及文件主要有：
⑴《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）及局部修订的公告
⑵《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
⑶《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（2008年版）
⑷《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）
⑸《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）
⑹《建筑地基处理技术规范》（ JGJ79-2002）
⑺《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004,J366-2004）
⑻《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）
⑼《河北省建筑地基承载力技术规程（试行）》[DB13（J）T48-2005]
1.5.5 岩土工程分析评价与建议
场地的稳定性与适宜性：
经过勘察和调查，该场地的地貌形态单一，地层结构简单，主要为第四系新近沉积物，沉积韵律明显，地层连续稳定。场地为平坦场地，据区域地质资料，场地内没有全新活动断裂构造，不存在溶洞、滑坡、塌陷及采空区等不良地质作用，没有边坡的稳定性问题，属稳定场地；场地土为季节性冻土，最大冻深不超过0.50m，不会对拟建工程产生冻涨等不利影响，适宜该建筑物的建设。
黄土湿陷性的分析评价：
场地内第二层土具有湿陷性特征，探井内所取的土试样全部进行了室内的湿陷性试验，试验方法为双线法，根据试验结果及地区经验，该层土为非自重湿陷性土，所有试样在200kPa压力下湿陷系数δs >0.015，该层土为湿陷性土，湿陷性程度为轻微～中等。
场地内第三层土具有湿陷性特征，探井内所取的土试样进行了室内的湿陷性试验，试验方法为双线法，根据试验结果及地区经验，该层土为非自重湿陷性土，所有试样在200kPa压力下湿陷系数δs >0.015，该层土为湿陷性土，湿陷性程度为轻微～中等。
场地内第四层土经野外鉴别具有湿陷性特征，探井内所取的土试样进行了室内的湿陷性试验，试验方法为双线法，根据试验结果及地区经验，该层土为非自重湿陷性土，所有试样200kPa压力下湿陷系数δs均<0.015，该层土不具有湿陷性。
场地内湿陷性土的湿陷性指标统计如下表：
土的湿陷性指标统计表
岩土编号
统计项目
统计个数
最大值
最小值
平均值
2
湿陷系数δs
8
0.063
0.019
0.032
湿陷起始压力Pah
8
135.0
33.0
85.0
3
湿陷系数δs
8
0.048
0.015
0.024
湿陷起始压力Psh
8
200.0
32.0
137.0
各勘探点湿陷量的计算值如下表所示，计算深度自地面下2.0m开始，修正系数β取1.5。
各勘探点湿陷量的计算值
勘探点编号
湿陷量的计算值
Δs(mm)
湿陷等级
T1
141.6
Ⅰ（轻微）
T2
133.5
Ⅰ（轻微）
T3
79.5
Ⅰ（轻微）
T4
97.95
Ⅰ（轻微）
综合评价，该场地地基土具有湿陷性，湿陷性等级为Ⅰ级（轻微），设计时应针对建筑物特征采取相应的防护措施。
地基均匀性评价：
依据岩土勘察任务委托书，根据各建筑物的基础埋深不同, 基底分别落于第2层、第3层土上, 拟建建筑物场地土，从静探曲线上看，其土质均匀性及结构性一般，各楼地基持力层均处于同一地质单元，且持力层的层面均小于10%，下卧各土层的层面坡度经验算均小于10%，综合考虑，为均匀地基。
天然地基的分析评价
拟建的5#住宅楼，基础埋深约为2.0m，基础持力层为第二层黄土状粉土，该层层厚1.90-2.90m左右，该层土承载力特征值本报告给出为110.0kPa，基础型式为条形基础，基础埋深为2.0m（计算时自室内地面标高算起，取1.5m），深宽修正系数、分别取为0.0、1.0，经深宽修正后的承载力特征值fa=110.0kPa，不能满足设计要求，需进行地基处理。该场地内上部第二层土具有湿陷性，湿陷等级为Ⅰ级轻微，拟建的5#住宅楼属丙类建筑，应消除地基土的部分湿陷量，并应采取结构措施和基本防水措施，综合考虑建议采用体积配合比为3：7的灰土整片换填，并压密夯实，压实系数λc应大于0.95，换填厚度宜为2.0m，经验算处理后的地基承载力满足设计要求。换填时应在同一栋建筑下，应保持垫层厚度相同，换填时土料宜用粉质粘土，不宜使用块状粘土和砂质粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒不得大于15mm；石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm；其处理范围应大于建筑物底层平面的面积，超出建筑物外墙基础外缘的宽度，每边不宜小于处理土层厚度的1/2，并不应小于2m。
拟建1#、3#楼，基础埋深均为4.5m，基础持力层为第3层黄土状粉质粘土，该层粉土层厚1.80-2.70m左右，该层土承载力特征值本报告给出为110kPa，基础型式为筏板基础，基础埋深均为4.5m，深宽修正系数、分别取为0.0、1.0，经深宽修正后的承载力特征值fa=162.0kPa，不能满足上部荷载要求；按剪切指标计算得出承载力设计值为fa=293.7kPa，不能满足上部荷载要求；综合考虑不能满足上部荷载的要求；需进行地基处理。
根据拟建建筑物的规模及地基土的特点，若1#、3#楼选第8层作为桩端持力层。有效桩长L=15.0m(基础埋深4.5m)，桩径400mm，桩间距取1.4m左右，面积置换率m=6.4%，单桩承载力特征值取为548.9kN，β取0.85，复合地基承载力特征值为398.7kPa，处理后的地基强度能够满足设计要求。
对地基处理后的1#、3#楼分别进行了沉降估算，沉降计算点位参见“沉降估算点示意图”。地基处理后建筑物的沉降变形及倾斜值，满足规范要求。

沉降估算示意图
沉降值和倾斜值
建筑物名称
计算点号（孔号）
沉降值（mm）
倾斜
1#楼
1(k1)
26.78
<0.003
3(k4)
26.93
2(k3)
26.52
<0.003
4(k6)
26.59
5（中点）
70.76

3#楼
1(k7)
27.38
<0.003
3(k10)
26.81
2(k9)
27.72
<0.003
4(k12)
28.54
5（中点）
70.16

基坑开挖的分析评价：
拟建建筑物1#、3#楼基坑开挖深度为4.5m，按《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99），基坑安全等级定为三级。
根据土体侧壁允许自立高度按下式计算：

c——侧壁土体的粘聚力（kPa）;
γ——侧壁土体的天然重度（kN/m3）;
φ——侧壁土体的内摩擦角（°）。
取c＝15.03kPa，φ=12.8°，γ＝17.59kN/m3，验算侧壁允许自立高度z0为1.80m，不能满足基坑直立开挖的深度要求。根据场地地层条件、水文地质条件及周边环境条件，本工程建议按1：1进行放坡开挖，但坡面应采用钢丝网喷射混凝土面层，以确保坡面的整体稳定性。并应委托有资质单位进行专门设计和施工。
在基坑开挖及其运行期间，对基坑的应力及变形宜进行应力、应变监控，当发现异常时以便采取相应的防护措施。当基坑边坡要经历雨季运行时，应考虑雨水对基坑坑壁的影响，并做好护面防水措施。在基坑运行期间，开挖的基坑边坡边缘一倍基坑深度内严禁堆放建筑材料等重物，以防产生超载而导致边坡失稳。
第2、3层土的设计参数可参考下表取用：
层号
土层
名称
重度
kN/m3
剪切指标
C（kPa）
φ（°）
2
黄土状粉土
17.1
10.5
12.8
3
黄土状粉质粘土
18.4
22.5
12.8

1.5.6 结论与建议
1．场地为平坦场地，无不良地质作用。
2．场地内钻探深度内未见稳定地下水位。可不考虑地下水对基础混凝土及基础施工的影响。
3．判定场地内地基土不液化，场地地基土为中软场地土，建筑场地类别为Ⅲ类，属可建设性一般地段。
4．拟建的1#、3#住宅楼天然地基承载力不能满足设计要求，建议采用钻孔灌注桩进行复合地基处理,以消除地基土的部分湿陷量和提高地基土承载力。
拟建的5#住宅楼天然地基承载力不能满足设计要求，建议采用3：7灰土垫层以消除地基土的部分湿陷量和提高地基土承载力。
5、场地内地基土湿陷性等级为Ⅰ级（轻微），应采取结构措施和基本的防水措施。
6．由于勘察时采用点式勘探，不能探明基坑内所有区域地下情况，开挖后应进行钎探，并组织相关人员进行验槽以便发现问题及时解决。
2、工程方案论证及选择
2.1 场地的稳定性与适宜性
经过勘察和调查，该场地的地貌形态单一，地层结构简单，主要为第四系新近沉积物，沉积韵律明显，地层连续稳定。场地为平坦场地，据区域地质资料，场地内没有全新活动断裂构造，不存在溶洞、滑坡、塌陷及采空区等不良地质作用，没有边坡的稳定性问题，属稳定场地；场地土为季节性冻土，最大冻深不超过0.50m，不会对拟建工程产生冻涨等不利影响，适宜该建筑物的建设。
2.2 黄土湿陷性的分析评价
场地内第二层土具有湿陷性特征，探井内所取的土试样全部进行了室内的湿陷性试验，试验方法为双线法，根据试验结果及地区经验，该层土为非自重湿陷性土，所有试样在200kPa压力下湿陷系数δs >0.015，该层土为湿陷性土，湿陷性程度为轻微～中等。
场地内第三层土具有湿陷性特征，探井内所取的土试样进行了室内的湿陷性试验，试验方法为双线法，根据试验结果及地区经验，该层土为非自重湿陷性土，所有试样在200kPa压力下湿陷系数δs >0.015，该层土为湿陷性土，湿陷性程度为轻微～中等。
场地内第四层土经野外鉴别具有湿陷性特征，探井内所取的土试样进行了室内的湿陷性试验，试验方法为双线法，根据试验结果及地区经验，该层土为非自重湿陷性土，所有试样200kPa压力下湿陷系数δs均<0.015，该层土不具有湿陷性。
场地内湿陷性土的湿陷性指标统计如下表：
土的湿陷性指标统计表
岩土编号
统计项目
统计个数
最大值
最小值
平均值
2
湿陷系数δs
8
0.063
0.019
0.032
湿陷起始压力Pah
8
135.0
33.0
85.0
3
湿陷系数δs
8
0.048
0.015
0.024
湿陷起始压力Psh
8
200.0
32.0
137.0
各勘探点湿陷量的计算值如下表所示，计算深度自地面下2.0m开始，修正系数β取1.5。
各勘探点湿陷量的计算值
勘探点编号
湿陷量的计算值
Δs(mm)
湿陷等级
T1
141.6
Ⅰ（轻微）
T2
133.5
Ⅰ（轻微）
T3
79.5
Ⅰ（轻微）
T4
97.95
Ⅰ（轻微）
综合评价，该场地地基土具有湿陷性，湿陷性等级为Ⅰ级（轻微），设计时应针对建筑物特征采取相应的防护措施。
2.3地基土的主要物理力学指标
2.3.1土层的物理力学指标
通过对已取得的土试样的室内试验常规指标的进行统计分析与计算，各层岩土参数在分析统计时钻孔与探井内的土试样分开进行了统计，薄夹层及透镜体的土样不参与统计，数据的统计和粗差剔除采用Grubbs法与手工剔除相结合，剔除了变异指标较大的数据，得出的统计与计算结果见附表：钻孔物理力学指标统计表和探井物理力学指标统计表。
对比钻孔与探井的物理力学指标统计表，各项目物理力学指标的差异较大，说明钻孔取样对上部湿陷性土层的扰动较大，报告评价及施工图设计时湿陷性土层各参数均应采用探井内土样的物理力学指标统计表。
2.3.2原位测试指标
场地内的标准贯入试验成果见附表：标准贯入试验成果表；统计结果见附表：钻孔物理力学指标统计表。
场地内各土层的静力触探原位测试数据锥头阻力的分布范围及各层加权平均值附表：静力触探试验统计表。
2.3.3各层地基土的承载力确定
在认真判明土层岩性结构、层位的基础上，根据室内试验和原位测试资料，并结合当地经验，确定各土层承载力特征值及压缩模量见下表：
各土层承载力特征值及变形参数表
层号
土层
综合采用
承载力特征值
fak（kPa）
压缩模量
Es0.1-0.2（MPa）
2
黄土状粉土
110
5.89
3
黄土状粉质粘土
110
5.31
4
粉质粘土
115
7.55
5
粉质粘土
120
9.75
6
粉细砂
160
10.00（E0）
7
粉质粘土
160
6.38
8
粉土
170
9.50
9
中砂
180
15.00（E0）
10
粉质粘土
190
9.85
11
粉质粘土
200
10.89
2.4工程方案的选择
方案优选应考虑以下几种因素。
（1）技术上的可行性：从地基土的性质、基础深度与地基处理深度、施工工期、场地环境及地基的承载力等，分析可供选择的基础工程适用性。在可能的前提下，还应考虑国内（或当地）的工程常用方法及经验。
（2）经济上的合理性：对于技术上可行的工程方案，应分别进行初步的设计，估算出工程量进而计算其工程费用（按要求主要工程项目需计算及预算），并进行对比分析。除工程费用比较外，还应考虑材料的来源，工期长短等影响效益的各种因素。
（3）工程可靠性：本着“经济合理、安全可靠”的原则，对所选择的工程方案进行可靠性评价。
在考虑上述三种因素基础上，针对工程的已知条件，然后进行对比、论证和分析，最后提出采用钻孔灌注桩基础的优选方案。
2.4.1钻孔灌注桩基础
灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。
3.工程设计计算
3.1浅基础的地基设计计算
拟建的5#住宅楼，基础埋深约为2.0m，基础持力层为第二层黄土状粉土，该层层厚1.90-2.90m左右，该层土承载力特征值本报告给出为110.0kPa，基础型式为条形基础，基础埋深为2.0m（计算时自室内地面标高算起，取1.5m），深宽修正系数、分别取为0.0、1.0，经深宽修正后的承载力特征值fa=110.0kPa，不能满足设计要求，需进行地基处理。该场地内上部第二层土具有湿陷性，湿陷等级为Ⅰ级轻微，拟建的5#住宅楼属丙类建筑，应消除地基土的部分湿陷量，并应采取结构措施和基本防水措施，综合考虑建议采用体积配合比为3：7的灰土整片换填，并压密夯实，压实系数λc应大于0.95，换填厚度宜为2.0m，经验算处理后的地基承载力满足设计要求。换填时应在同一栋建筑下，应保持垫层厚度相同，换填时土料宜用粉质粘土，不宜使用块状粘土和砂质粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒不得大于15mm；石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm；其处理范围应大于建筑物底层平面的面积，超出建筑物外墙基础外缘的宽度，每边不宜小于处理土层厚度的1/2，并不应小于2m。
3.2深基础的设计计算
拟建1#、3#楼，基础埋深均为4.5m，基础持力层为第3层黄土状粉质粘土，该层粉土层厚1.80-2.70m左右，该层土承载力特征值本报告给出为110kPa，基础型式为筏板基础，基础埋深均为4.5m，深宽修正系数、分别取为0.0、1.0，经深宽修正后的承载力特征值fa=162.0kPa，不能满足上部荷载要求；按剪切指标计算得出承载力设计值为fa=293.7kPa，不能满足上部荷载要求；综合考虑不能满足上部荷载的要求；需进行地基处理。
根据地区经验，本工程可采用钻孔灌注桩来加固地基。灌注桩设计时各层土的桩侧阻力和桩端阻力参数建议如下表：
层号
桩的侧阻力特征值
qs（kPa）
桩端端阻力特征值
qp（kPa）
第3层黄土状粉质粘土
15

第4层粉质粘土
18

第5层粉质粘土
18

第6层粉细砂
25

第7层粉质粘土
20

第8层粉土
25
800
第9层中砂
30
1200

注：上表中数值为结合地区经验给出，仅供试桩设计时采用，单桩承载力特征值应在试桩后通过静载试验取得。
根据拟建建筑物的规模及地基土的特点，若1#、3#楼选第8层作为桩端持力层。
3.2.1桩型、桩材及桩长确定
有效桩长L=15.0m(基础埋深4.5m)，桩径400mm的钻孔灌注桩基础。
3.2.2单桩竖向承载力设计值
根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002），
fsp.k=m*Ra/Ap+β（1-m）fs.k
fsp.k---复合地基承载力特征值（KPa）；
m---面积置换率；
Ra---单桩竖向承载力特征值（KN）；
Ap---桩的截面面积（m2）；
β---桩间土承载力折减系数，易按地区经验取值，如无地区经验时，取0.75~0.95，天然地基承载力较高时取大值；
fs.k---处理后桩间土承载力特征值（KPa），易按地区经验取值，如无地区经验时，可取天然地基承载力特征值。
Ra—当无单桩载荷试验时，Ra按照下式估算：
Ra=Up∑qsi*Li+qp*Ap
Up---桩的周长（m）；
qsi,qp---桩侧第i层土的侧阻力，端阻力特征值（KPa）；
Li---第i层土的厚度（m）
面积置换率m=6.4%，单桩承载力特征值取为548.9kN，β取0.85，复合地基承载力特征值为398.7kPa，处理后的地基强度能够满足设计要求。
3.2.3确定桩的数量和平面布置
桩间距取1.4m左右，正方形布置基桩。
4、施工技术方案设计
4.1 施工顺序
(1)施工准备
施工准备包括：选择钻机、钻具、场地布置等。
(2)钻孔机的安装与定位
安装钻孔机的基础如果不稳定，施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，因此要求安装地基稳固。对地层较软和有坡度的地基，可用推土机推平，再垫上钢板或枕木加固。
(3)埋设护筒
钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持比地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能为孔壁、防止坍孔。护筒除起到这个作用外，同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。
(4)泥浆制备
钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。
(5)钻孔
钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必须对好中线及垂直度，并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣(冲击式用)，还要随时检查成孔是否有偏斜现象。采用冲击式或冲抓式钻机施工时，附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。所以钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下混凝土。钻孔的顺序也应该事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。
(6)清孔
清孔方法是使用的钻机不同而灵活应用。通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥机清孔，所需设备不多，操作方便，清孔也较彻底，但在不稳定土层中应慎重使用。其原理就是用压缩机产生的高压空气吹入吸泥机管道内将泥渣吹出。
(7)灌注水下混凝土
清完孔之后，就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内，定位后要加以固定，然后用导管灌注混凝土，灌注时混凝土不要中断，否则易出现断桩现象。
4.2 施工方法
钻孔灌注桩的施工，因其所选护壁形成的不同，有泥浆护壁方式法和全套管施工法两种。
泥浆护壁施工法
冲击钻孔，冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法。该施工法的过程是：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。
全套管施工法
全套管施工法的施工顺序。其一般的施工过程是：平场地、铺设工作平台、安装钻机、压套管、钻进成孔、安放钢筋笼、放导管、浇注混凝土、拉拔套管、检查成桩质量。
全套管施工法的主要施工步骤除不需泥浆及清孔外，其它的与泥浆护壁法都类同。压入套管的垂直度，取决于挖掘开始阶段的5~6m深时的垂直度。因此应该随使用水准仪及铅垂校核其垂直度。
4.3 质量要求
准备阶段
（1）施工人员对施工地点地质情况、桩位、桩径、桩长、标高等了解清楚。
（2）桩位放样。测量人员将4根直径400mm的钢管打入强风化层作为定位桩。
（3）将吊装工字钢焊接的钢围堰导向桩与定位桩分层联结固定，确保导向框位置准确。
（4）插打钢护筒。钢护筒壁厚12mm，根据各墩不同地质情况决定护筒长度，护筒下沉深度穿过覆盖层。
（5）插打钢板桩围堰。采用拉伸——Ⅲ型钢板桩沿导向框排列。用Dz-60Y型振动锤振动下沉，直至穿过覆盖层为止。
钻孔阶段
（1）安设钻机，使钻杆中心重合，其水平位移及倾斜度误差按规范要求调整。
（2）用冲击钻钻孔时，应待相邻孔位上已灌注好的混凝土凝固并已达到一定强度时，才能开钻。
（3）钻孔过程采用正循环回转钻进施工技术，在黏土层，适当少投泥土，靠钻进自行造浆，在砂土层则加大泥浆浓度固壁。钻进速度始终和泥浆排出量相适应。
（4）孔内始终保持0.2kg/cm2的静水压力，护筒内水位始终高于水库水位，遇松散地层时，适当增大泥浆相对密度和稠度，尽量减轻冲液对孔壁的影响，同时降低转速和钻压以满足施工质量控制要求。
（5）钻进过程严禁孔内掉进钻头、钻杆及其他异物，经常检查钻头的磨损情况。
（6）钻进过程随时留取渣样，每米不少于1组，在离设计标高1.0～1.5m范围内，每30cm留1组，每根桩渣样不少于3组。
清孔阶段
（1）清孔是钻孔桩施工中保证成桩质量的重要一环。通过清孔尽可能使沉渣全部清除，使混凝土与基岩接合完好，以提高桩底承载力。
（2）终孔后，将钻头提至距孔底的0.2-O.3m处，使之空转，然后将残存在孔底的钻渣吸出；必要时投入适量纯碱以提高泥浆比重和胶结能力，使沉渣排出孔外。
（3）当钢筋笼下沉固定后，再次复检孔深和沉渣厚度等。若沉渣超标，可用导管中附属的风管再次清孔，直至全部符合设计要求和工艺标准。
（4）清孔结束前，将泥浆比重调整到规定范围，以保证水下混凝土的顺利灌注，同时保证成桩质量。
4.4 保证措施
钻孔灌注桩由于其施工工艺成熟、承载力高、适用范围广已被广泛应用于公路、铁路桥梁等结构工程基础中。高等级公路大、中、小桥和互通式立交桥, 基本采用钻孔灌注桩。但是, 由于钻孔灌注桩是一项隐蔽工程, 较多的建设单位关心其工程施工质量。但实践表明,仍有5%-20%的钻孔灌注桩存在不同程度的质量问题。加强施工阶段桩基检测, 可以有效地避免质量事故发生, 并及时采取补救措施, 减少经济损失。
桩基检测技术有多种方法, 如弹性波法、超声波法、抽芯试验法等。弹性波法根据锤击程度分为高应变检测法和低应变检测法, 二者以桩基是否产生位移及位移趋势为界限。表1给出了这些检测方法的检测内容及特点。其中,低应变检测方法以其操作方便快速, 准备工作少, 作业面小, 费用低等优点被广大检测部门所采用。
4.5 劳动组织管理
（1）按要求使用 “安全帽”和“安全带”。进入施工现场要戴“安全帽”，高空作业要系“安全带”。
（2）施工现场禁止互相打闹、开玩笑。
（3）严禁酒后上班。
（4）现场施工禁止高跟鞋、拖鞋、赤脚，应穿软底鞋。
4.6 压浆施工中出现的问题和相应措施
（1）喷头打不开压力达到10MPa以上仍然打不开压浆喷头，说明喷头部位已经损坏，不要强行增加压力，可在另一根管中补足压浆数量。
（2）出现冒浆压浆时常会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象，若水泥浆液是在其他桩或者地面上冒出，说明桩底已经饱和，可以停止压浆；若从本桩侧壁冒浆，压浆量也满足或接近了设计要求，可以停止压浆；若从本桩侧壁冒浆且压浆量较少，可将该压浆管用清水或用压力水冲洗干净，等到第2天原来压入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新压浆。
（3）单桩压浆量不足压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆，压浆先施工周圈桩形成一个封闭圈，再施工中间，能保证中间桩位的压浆质量，若出现个别桩压浆量达不到设计要求，可视情况加大临近桩的压浆量作为补充。
5.0 结论、建议及收获
作为一名勘查大四的学生，我觉得做岩土施工课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是专业课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平。
在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。在小组同学的帮助和讲解下，渐渐对这门课逐渐产生了兴趣。自己开始主动学习并逐步从基础慢慢开始弄懂它。我认为这个收获应该说是相当大的。觉得课程设计反映的是一个从理论到实际应用的过程，但是更远一点可以联系到以后毕业之后从学校转到踏上社会的一个过程。小组人员的配合﹑相处，以及自身的动脑和努力，都是以后工作中需要的。