西南交大桥梁基础工程课程设计桥墩

土木工程专业
桥梁基础工程课程设计指导书
西南交通大学岩土工程系
2014年6月
指导老师：于志强
学号：20110500
姓名：李哲
目录
第1章概述................................................ 错误!未定义书签。

1.1工程概况和设计任务 (3)
1.2工程地质和水文地质资料 (5)
1.3设计依据 (7)
第2章方案设计（或初步设计） (7)
2.1地基持力层的选择 (7)
2.2荷载计算 (7)
2.2.1主力计算 (7)
2.2.2 附加力计算 (11)
2.2.3荷载组合 (12)
2.3 基础类型的比选 (13)
2.4 基础尺寸的拟定 (16)
2.4.1选定桩基础的类型 (16)
2.4.2 拟定桩长和桩径 (16)
2.4.3 估算桩数，拟定布桩形式 (16)
第3章技术设计 (18)
3.1桩基础的平面分析 (18)
、m、α的确定 (18)
3.1.1 b
3.1.2 单桩的刚度系数计算 (20)
3.1.3群桩的刚度系数计算 (20)
3.1.4桩顶位移及桩基础内力计算 (21)
3.2横向荷载下单桩的内力和位移计算 (22)
3.3单桩轴向承载力检算 (26)
3.4 墩台顶的水平位移检算 (26)
3.5群桩基础的承载力和位移检算 (27)
3.8 桩身截面配筋计算 (29)
第4章初步的施工组织设计 (32)
4.1基础的施工工艺流程 (32)
4.2主要施工机具 (36)
4.3 主要工程数量和材料用量 (37)
4.4保证施工质量的措施 (38)
4.4.1成孔质量控制 (38)
4.4.2成桩质量控制 (39)
第1章概述
1.1工程概况和设计任务
该桥梁系某I级铁路干线上的特大桥（单线），线路位于直线平坡地段。

该地区地震设防烈度为VI度，不考虑地震设防问题。

桥梁及桥墩部分的设计已经完成，桥跨由38孔32m后张法预应力混凝土梁【图
号：专桥（01）2051】组成，该梁全长32.6m，梁高2.65m，跨中腹板厚度0.18m，下翼缘梁端宽0.88m，上翼缘宽1.92m，为分片式T梁，两片梁腹板中心距为2.0m，桥梁跨中纵断面示意如图1－1所示。

每孔梁的理论重量为2276 kN，梁上设双侧人行道，其重量与线路上部建筑重量为35.5kN/m。

梁缝10cm，桥墩支承垫石顶面高程1178.12m，轨底高程1181.25m，全桥总布置见图1－2。

图1－1 桥梁跨中纵断面示意图
图1－2 全桥总布置图
图1－3 圆端形桥墩构造图
图1－4 空心桥墩构造图
图1－5 30号桥墩钻孔柱状图
桥墩采用圆端形桥墩【图号：叁桥（2005）4203】和空心桥墩【图号：叁桥（2005）4205】2种，其中1#~6#、33#~37#采用圆端形桥墩，7#~32#采用空心桥墩。

圆端形桥墩支承垫石采用C40钢筋混凝土，顶帽采用C30钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，圆端形桥墩构造图见图1－3。

空心桥墩支承垫石采用C40钢筋混凝土，顶帽采用C30钢筋混凝土，墩身采用C30混凝土，空心桥墩构造图见图1－4。

桥梁支座采用SQMZ型铸钢支座【图号：通桥（2006）8057】，支座铰中心至支承垫石顶面的距离为40cm。

本设计对象为某铁路的特大型桥梁，该桥梁的上部结构和桥墩设计已经完成，本课程设计的任务是完成桥墩基础的设计与检算。

要求同学选择（或由指导教师分配）一个基础，按给定的条件完成相关的设计和计算工作，具体要求如下：（1）综合分析设计资料，对三种常用的桥梁基础类型（明挖基础、桩基础和沉井基础）的技术合理性进行比较（限于课时，本次课程设计不考虑造价因素），选择较为合理的基础方案。

（2）对选定的基础方案进行详细设计。

（3）初步确定修筑基础的施工方案。

（4）将以上全部成果整理成设计计算说明书和设计施工图。

设计计算说明书应制作成Word文档。

整个说明书应满足计算过程完整、计算步骤清楚、文字简明、符号规范和版面美观的要求，图纸应用CAD绘制而且应表达正确、布局合理和尺寸齐全。

说明书用A4纸张打印，图纸用A3纸张打印，说明书和和图纸一起装订成册，交指导老师评阅。

我需要完成的是30号桥墩的基础设计任务，30号桥墩的位置和钻孔柱状图如图1－５所示。

1.2工程地质和水文地质资料
本段线路通过构造剥蚀低中山区、河谷阶地、河流峡谷区等地貌单元，大部分穿行山前缓坡，地形起伏大，海拔在1000~1500m，地形起伏大，相对高差100~200m，山顶覆盖新黄土或风积砂，沟谷发育。

根据岩土工程勘察报告，大桥地层自上而下依次为新黄土、白垩系泥岩夹砂岩，河谷处主要为冲积砂及砾石土，各桥位的地层分布详见钻孔柱状图（图1－5~图1－12）。

各地层的主要物理、力学参数见表1－1。

场地勘察未发现滑坡、岩溶、断层、破碎带等不良地质现象。

表1－1 地层的主要物理、力学参数
注：①W4泥岩为全风化泥岩，相关的参数按照黏性土取值，W3泥岩和W3砂岩为强风化泥岩和强风化砂岩，相关的参数按照碎石土取值，W2泥岩和W2砂岩为微风化泥岩和微风化砂岩。

②新黄土不需要考虑湿陷性。

本区蒸发量远大于降水量，为贫水地区，地下水量一般不大且埋藏较深，局部地段有泉水出露。

按其赋存条件可分基岩裂隙水、第四系孔隙潜水。

地下水主要靠大气降水补给，局部受地表水补给。

其排泄路径主要为蒸发。

地下水及地表水对普通混凝土不具侵蚀性。

地表河流为常年流水，设计频率水位1122.60m，设计流速 1.8m/s，常水位1121.50m，流速1.2m/s，一般冲刷线1119.50m，局部冲刷线1118.30m。

该桥所在地区的基本风压为800Pa。

1.3设计依据
设计依据除本指导书外，还包括相关的规范、设计手册及参考书。

例如：（1）铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.5-2005）
（2）铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）
（3）铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB10002.3-2005）（4）铁道第三勘察设计院编．铁路工程设计技术手册－桥涵地基和基础
（5）西南交通大学岩土工程系编．桥梁基础工程
第2章方案设计（或初步设计）
2.1地基持力层的选择
地基持力层选择W2泥岩层。

设计承台为长9m，宽7m，高2.5m的长方体，承台顶面标高1141.55m。

2.2荷载计算
2.2.1主力计算
2.2.1.1恒载计算
（1）由桥跨传来的恒载压力
等跨梁的桥墩，桥跨通过桥墩传至基底的恒载压力N 1为单孔梁重及左右孔、梁
跨中间的梁上线路设备，人行道的重量，即3436.85kN 0.1)(32.635.52276N 1=+⨯+=
（2）顶帽重量
顶帽体积 32 1.4m 0.35212V =⨯⨯⨯=
顶帽重量 35kN 1.425V γN 2钢筋混凝土2=⨯==
（3）墩身重量
墩身的高度 36.22m 0.351141.551178.12h =--=
墩身重量分3部分计算，分别是上下两实台柱体和中间的环状实体。

墩身重量 N 12957.924k 563.38823V γN 3混凝土3=⨯==
（4）承台重量
承台体积：34m 5.5712.579V =⨯⨯=
承台重量：3937.5kN 5.57125V γN 44=⨯==钢筋混凝土
（5）承台上土重量
因为设计承台顶面与地面相平，故可不计承台上土的重量，即05 N
（6）作用在承台底上的恒载
2.2.1.2 活载计算
（1）列车竖向静活载
图2-1四种加载方式
①单孔重载
根据∑M=0.可得支点反力R 1为
作用在承台底的竖向活载为
令承台底横桥方向中心轴为x-x 轴顺桥方向中心轴为y-y 轴,则R 1对承台底 x-x 轴的力矩M 活1为
②单孔轻载
支点反力R 2为
作用在承台底的竖向活载为
R 2对承台底x-x 轴的力矩M 活2为
③双孔重载
根据G 1/L 1= G 2/L 2确定最不利荷载位置x ，本桥梁为等跨梁，故G 1= G 2， G 1和G 2分别为左右两跨上活载重量，
()92x 3386.2x 7.532.35925220G 1-=--⨯+⨯=
()[]()[]{}12x
2677.18x 7.532.353032.780x 7.532.353092G 2+=----⨯+---⨯= 由G 1= G 2解得x=6.81m 。

则支点反力R 3、 R 4为
作用在承台底的竖向活载为
R 3、R 4对承台底x-x 轴的力矩M 活3为
④双孔空车荷载
支点反力163.5kN 1032.72
1R R 65=⨯⨯== 作用在承台底的竖向活载为327kN 2163.5R R N 65活4=⨯=+=
R 3、R 4对承台底x-x 轴的力矩0M 活4=
（2）离心力
因该桥为直线桥所以离心力为0。

（3）横向摇摆力
横向摇摆力取为100KN ，作为一个集中荷载取最不利位置，一水平方向垂
直线路中心线作用于钢轨顶面。

（4）活载土压力
因桥墩两侧没有土体，所以活载土压力为0。

2.2.2 附加力计算
（1）制动力（或牵引力）
①单孔重载与单孔轻载的制动力（或牵引力）
因单孔重载与单孔轻载作用在梁上的竖向静活载相同，故其制动力（或牵引力）也相等，为
H
1对承台底x-x轴的力矩M
H1
为
②双孔重载的制动力（或牵引力）
左孔梁为固定支座传递的制动力（或牵引力）右孔梁为滑动支座传递的制动力（或牵引力）传到桥墩的制动力（或牵引力）
故双孔重载采用的制动力（或牵引力）为
H
2对承台底x-x轴的力矩M
H2
为
M
H2=425
.
3492
1KN·M
（2）纵向风力
①风荷载强度
其中K
1根据长边迎风的圆端形截面l/b＞1.5由课本表2-8查得为1.1；K
2
根据轨顶离地面的高度内插得K
2=1.19；K
3
根据桥址所处地形为构造剥蚀地
中山区，河谷阶地、河流峡谷区取为K
3
=1.23。

②顶帽风力
H
3-1对承台底x-x轴的力矩M
H3-1
为
注：顶帽风力的合力作用点近似取为据承台底以上18cm处。

③墩身风力
H
3-2对承台底x-x轴的力矩M
H3-2
为
④纵向风力在承台底产生的荷载
（3）流水压力
因该桥墩不处于水流中所以流水压力为0 2.2.3荷载组合
（1）单桩轴向承载力检算
最不利荷载组合为纵向主＋附，双孔重载。

（2）墩台顶的水平位移检算
最不利荷载组合为纵向主＋附，单孔重载。

（3）桩身截面配筋计算
最不利荷载组合为纵向主＋附，单孔重载。

（4）群桩基础的承载力检算
最不利荷载组合为纵向主＋附，双孔重载。

因为该设计墩台不处于水流中，故常水位和设计水位的组合一样。

单孔重载：22263.69kN 1896.4227.03672N N N 1活恒=+=+=
双孔重载：23340.77kN 2973.5020367.27N N N 3活恒=+=+=
2.3 基础类型的比选
根据荷载的大小和性质、地质和水文地质条件、施工难易程度以及施工条件等等，经过综合考虑后决定以下三个可能的基础类型，进行比较选择，采用最佳方案。

由设计资料中的桥墩钻孔柱状图可知，所要设计的30#墩台基础位于新黄土层
泥岩层。

中，持力层初步设定在W
2
本区蒸发量远大于降水量，为贫水地区，地下水量一般不大且埋藏较深，地下水及地表水对普通混凝土不具侵蚀性。

30#桥墩所处位置无流水，施工较容易，上部荷载较大。

并结合自己所掌握的知
识选择了低承台桩基。

2.4 基础尺寸的拟定
2.4.1选定桩基础的类型
承台底面的标高为1141.55－2.5=1139.05m。

因为打入桩适用于稍松至中密的沙类土、粉土和流塑、软塑的黏性土；震动下沉桩适用于沙类土、粉土、黏性土和碎石类土；桩尖爆扩桩可用于硬塑黏性土以及中密、密实的沙类土和粉土；钻孔灌注桩可用于各类土层、岩层；挖孔灌注桩可用于无地下水或少量地下水的土层。

根据地质条件和各种类型桩基础具有的不同特点，综合分析后选用钻孔灌注桩。

桩端持力层W
2
泥岩为微风化泥岩，再初步结合桩的埋置深度这里选用柱桩
2.4.2 拟定桩长和桩径
钻孔灌注桩的设计桩径（即钻头直径）一般采用0.8m，1.0m，1.25m,1.5m不宜小于0.8米；初步选择桩径为1.25m。

初步选择桩端持力层在W
2
泥岩层内，取柱桩25.5m,则该桩在新黄土层中深度为
4.0m,在W
4泥岩层中深度为6.9m,在W
3
泥岩中深度为13.6m，在W
2
泥岩层中深度为
1.0m。

2.4.3 估算桩数，拟定布桩形式
单桩轴向容许承载力的确定：，由《铁路桥涵地基和基础设计规范》6.2.2得该
摩擦型钻孔灌注桩的容许承载力为
取成孔桩径d=1.3m
所以U=1.3π m A 2
225.1⎪⎭⎫ ⎝⎛=π; 取C 1=0.5，C 2=0.04。

作用于承台底面的最大竖向荷载(双孔重载)
估算所需桩数
[] 6.041.154655.84
24444.76P N μn =⨯== 故初取n=8根 由《铁路桥涵地基和基础设计规范》：钻孔灌注桩的中心距不应小于2倍成孔桩径，各类桩的承台板边缘至最外一排桩的净距当桩径d ≧1m 时，不得小于0.3d ，且不得小于0.5m 。

对于钻孔灌注桩，d 为设计桩径。

根据上述原则做出桩和承台的平面布置图如下图(单位:m):本设计采用梅花式：
桩和承台的平面布置图
第3章技术设计
3.1桩基础的平面分析
、m、α的确定
3.1.1 b
=0.9（d+1）=0.9×(1.25+1)=2.025m
（1）查规范：求计算宽度b
（2）地基系数Cy的比例系数m
内各层土换算桩侧有多层土，应将地面或局部冲刷线以下主要影响深度h
m
=2（d+1）=2(1.3+1)=4.6m.该影响深度范围内成一个m值。

假设按弹性桩设计，h
m
有两层土：4m 的新黄土和0.6mW 4泥岩。

需进行换算：()()22122122112h h h h h m h m m +++=
查规范可得m 1=15000kPa/m 2，m 2=7500kPa/m 2。

求出m=13.17MPa 。

（3）由《铁路桥涵地基和基础设计规范》：当桩基由位于横向力所在竖直平面内的数根桩组成，且由承台板连接时，应对求出的换算比例系数进行折减因为 h 0=3(d+1)=6.9m L 0=3-1.3=1.7m<0.6 h 0=0.6×6.9=4.14m
构件数n=3,故C=0.5，代入0
0h L 0.6C 1C k ⋅-+=得 折减后 8204.9kPa 0.62313170km m =⨯==
（4）求桩的横向变形系数
桩的横向变形系数 50EI
m b α= C 30混凝土受压弹性模量E h =3.2×104MPa 桩的44m 120.064
πd I == 桩截面受挠刚度266h m kN 103.0720.12010320.8I 0.8E EI ⋅⨯=⨯⨯⨯==
代入公式有桩的横向变形系数 0.352α=
桩位于地面以下的长度为25.5m ，8.97625.50.352αl =⨯=﹥4，所以应该按弹性桩设计,假设正确。

3.1.2 单桩的刚度系数计算
单桩的轴向刚度系数1ρ可按下式求得
其中： 0l 0= 25.5m l = 1ξ= 22 1.227m 4πd A == kPa 1032E 6h ⨯= 桩侧土的平均内摩擦角ϕ应按桩侧土层加权平均的内摩擦角：
故D=3m ，22
207.069m 4
3π4πD A =⨯== 由 4.0αl >查表有 1.484φ0.985,Y 1.064,Y M M Q ===
3.1.3群桩的刚度系数计算
是m/rad kN 1006.387)2
3(1014.3781005.618x ρΣn ρΣn γ52552i 1i 4i ββ⋅⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯=+= 对于低承台桩基，承台完全处于新黄土中，因此，承台的计算宽度为： 承台地面处的地基系数C h =mh,h 可近似取承台高度2.5m,故 所以kN/m 1062.512 2.5100.3759104.112h C B γγ555h 0aa '
aa ⨯=⨯⨯⨯+⨯=+=
3.1.4桩顶位移及桩基础内力计算
计算承台地面原点O 处的位移α、b 、β
（1）对于双孔重载：N=23340.77kN M=20497.59kN.m H=678.86kN
承台位移为：
故作用在任一根桩顶处的轴向力Ni 、横向力Qi 和力矩Mi 为：
竖向力：kN 14.264414.3747.261.58
23340.77βρx n N N 1i i
=⨯⨯+=+=
水平力：kN 23.21-75.347.26426.1149.39βρa ρQ 32i =⨯-⨯=-=
弯矩： m kN 89.44375.3149.3905.6147.26a ρβρM 34i ⋅=⨯-⨯=-=
（2）对于单孔重载：N=22263.69kN M=21119.0kN.m H=678.86kN
承台位移为：
故作用在任一根桩顶处的轴向力Ni 、横向力Qi 和力矩Mi 为：
竖向力：kN 09.168414.3764.261.58
22263.69βρx n N N 1i i
=⨯⨯+=+=
水平力：kN 65.23-75.326.46426.14.521βρa ρQ 32i =⨯-⨯=-=
弯矩： m kN 87.45975.3152.405.6126.46a ρβρM 34i ⋅=⨯-⨯=-=
3.2横向荷载下单桩的内力和位移计算
对于低承台桩基础的基桩，分析其在横向力作用下的内力和位移时，近似地把承台
底面视为地面。

如右图所示：
由上面的计算可知在最不利横向荷载（单孔重载）下，
单桩桩顶横向位移X 0=a=152.4×10-5m ，对应的横向水平力Q 0单桩桩顶转角β0=-64.26×10-5rad ，对应的弯矩M 0=459.87KN 根据简化算法求任意深度y 处的单桩内力和位移：
弯矩:M 0M 0
y B M A α
Q M +=
剪力:Q 0Q 0y B αM A Q Q +=
桩侧土横向压应力:σ0
02
σ00xy B b M αA b αQ σ+= 带入相应的数据，且0.386α=。

上述计算公式并将随深度变化的各系数值在excel 里列出，并计算和绘图
将上表的计算结果绘图：
①单桩在横向力作用下剪力随桩换算入土深度变化图：（单位：kN ）
可见当y=0.95m 时，剪力为0
②单桩在横向力作用下桩身M y 随ay 变化图(单位:kN?m)
当剪力为-0.71kN 时，有最大弯矩135.97KN ·m
③桩侧土横向压应力σxy 随ay 的变化(单位：kPa)
可见，当y=1.81m 时，有最大应力x =5.94kpa.
④ 桩身截面的横向位移X y (×105
)随桩换算入土深度y 变化图：（单位:m ）
3.3单桩轴向承载力检算
根据上面的计算可知单桩的轴向容许承载力为：[P]=4655.84N ；
最不利时为双孔重载时的桩顶内力：有N=4264.14kN ；
对于柱桩轴向承载力的检算：
式中 [N]—桩顶轴向压力；
G —桩的自重。

[P]-按岩石阻力的计算确定的单桩受压容许承载力
其中 kN 17.8462525.5)1.34
π(G 2=⨯⨯⨯=
有 4264.14+846.17=5110.31kN
≤1.2×4655.84=5587.0kN(主力+附加力组合[p]可提高20%),通过验算。

3.4 墩台顶的水平位移检算
取此时的最不利荷载荷载组合是单孔重载的情况。

墩顶弯矩 m 800.49kN 0.4341.84663.75M M M '
H1活1⋅=⨯+=+=
墩顶水平力 342.74kN 0.9341.84H H H 131=+=+=-
墩身风力 336.12kN H H 23风==-
对于弹性桩有 0'00δh x δ+-=ϕ
其中0x 为地面处即承台的水平位移，m 104.152x 50-⨯= 0ϕ为桩在地面处的转角，rad 1026.64-50-⨯=ϕ
h '为承台底到支撑垫石顶的高度，有39.07m 57.362.5h '=+=
0δ为地面墩台身变形引起的墩台顶水平位移
位于地面上的墩台可以看做弹性悬臂梁来处理，36.57m l =,Pa 103.2E 10⨯=
4m 92I =（取墩身中的截面的惯性值）由材料力学可知
mm 02.330.00836.571026.46104.521δ55=+⨯⨯+⨯=--3.28325=≤mm
可见墩台顶的水平位移满足要求。

3.5群桩基础的承载力和位移检算
群桩基础承载力检算：
由《铁路桥涵地基基础规范》，基地应力应满足下式：
[]σW
M
A N ≤+。

柱底处地基容许应力：[σ]=[p]=4655.84kPa ；
用最不利荷载（双孔重载）时，有 N=23340.77kN,M=20497.59kN ·m,H=678.86kN;
式中：
故 []kPa 84.6554kPa 45.2631796
1
20497.597
962027.75W
M A
N 2=<=⨯⨯+⨯=+σ
∴满足要求
3.6群桩基础沉降检算
群桩基础沉降量可按分层总和法进行计算，计算时同样将桩基础简化为如前所述的实体深基础，计算荷载仅考虑恒载，即：N
恒
=20367.27KN ；作用于实体深基础
底面的自重应力仅考虑土层的重力.且每根桩的成孔桩底面积2
20327.13.14
m A =⨯=π
有附加应力：
桩下有W 2泥岩4.7m.由规定每层土不能超过0.4b=0.4×9=3.6m,将土层分为5层。

且由 1.297
9
b
a
==
可见 第一层 0.137
0.9
b
z 1
==
，查表内插有0.996C 1= 第二层 0.267
1.8
b
z 2
==
，查表内插有0.981C 2= 第三层 0.397
2.7
b
z 3
==
，查表内插有0.952C 3=
第四层 52.07
3.6
b
z 4
==
，查表内插有0.912C 4= 第五层 65.07
4.5
b
z 5
==
，查表内插有0.866C 5= 五层均处于W 2泥岩中， E si =500Mpa.
代入基础沉降计算公式：∑∑==---==n
1i n
1
i 1i 1i i i si z s i s )C z C (z E (0)σm ΔS m S
因为五层土si E 均大于20Mpa ，故偏安全取m s =1.0来计算，有：
第一层： m 1083.50.9969.0500000
325.361.0S 41-⨯=⨯⨯⨯=
第二层： ()m 105.66996.09.0981.08.1500000
36
.3251.0S 42
-⨯=⨯-⨯⨯⨯
= 第三层： ()m 105.25981.08.1952.07.2500000
325.361.0S 43-⨯=⨯-⨯⨯⨯=
第四层： ()m 1064.4952.07.2912.06.3500000
325.36
1.0S 44
-⨯=⨯-⨯⨯⨯
= 第五层： ()m 103.99912.06.3866.05.4500000
325.36
1.0S 45
-⨯=⨯-⨯⨯⨯
= 故群桩基础的总沉降：
可见群桩基础沉降通过检算。

3.7桩身截面配筋计算
（1）最不利荷载组合为纵向主+附，单孔重载，此时桩顶最大竖向力N=4168.09kN ，M=459.87kN ·m
计算偏心距
桩的半径r=1250/2=625mm ，对于C30混凝土，保护层取80mm a g =，
则 545mm 80625r s =-=
取桩的计算长度为m 85.715.520.7h 0.7L 0=⨯=⨯=
故桩的长细比：14.31.25
17.85
d
L 0
==
＞7，所以，应考虑偏心距增大系数η 其中 0.4541170
1102.70.2h e 2.7
0.2ζ001=⨯+=+= 故考虑偏心距增大系数后的偏心距为：
（2）计算配筋率
采用C30混凝土，钢筋拟采用HRB335钢筋，即：13.8Mpa f cd =；Mpa 802f sd =
计算受压区高度系数，根据经验公式得：
采用试算法列表计算，根据规范，系数A 、B 、C 、D 查附表所得：
由表中计算可见，当0.51ξ=时，计算纵向力u N 与设计值j N 相近，且大于设计值。

且强度不要求配筋.现按构造要求取：0.5%ρ=
（3）配筋并绘制基桩构造及钢筋布置图
根据灌注桩构造要求，桥梁桩基主筋宜采用光圆钢筋，主筋直径不宜小于16mm ，
净距不宜小于120mm ，且任一情况下不得小于80mm ，主筋净保护层不应小于60mm 。

在满足最小间距的情况下，尽可能采用单筋、小直径的钢筋，以提高桩的抗裂性，所以主筋采用I 级钢筋。

桩身混凝土为C30，根据《桥规》规定，取min μ=0.5%,则
钢筋的面积为：
现选用18根22=φ的HRB335钢筋，钢筋的面积为：2s mm 8426A =；
采用对称配筋，则主筋净距为：
120mm 164.4mm 2218
11)80(6252πd 18s
2>=---⨯=-π，符合要求。

实际配筋率为：
绘制图形
桩基础圆截面配筋图 桩基础正截面配筋图
第4章 初步的施工组织设计
4.1基础的施工工艺流程
施工方法：泥浆护壁钻孔灌注桩。

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
（1）施工准备:
施工准备包括：选择钻机、钻具、场地布置等。

钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备，可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择。

（2）桩位放线:
①桩位放线依据：建设单位提供的放线依据和设计图纸要求。

②.桩位放线：依据放线依据采用经纬仪、钢尺，以通视测量法放出轴线、桩位，确保轴线、桩位的位置准确。

③.桩位检测：放出桩位后，填写放线记录与技术复核，报请总包、监理验收，验收通过后，准备开始施工。

④．桩位复测：施工期间对桩位定期复测，如发现问题会同有关人员及时处理解决。

（3）开挖泥浆池、排浆沟
（4）护筒埋设
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。

钻孔内若能保持壁地下水位高的水头，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。

制作护筒的材料有
木、钢、钢筋混凝土三种。

护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大（旋转钻约大 20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大 40cm），每节长度约2~3m。

一般常用钢护筒。

（5）钻机就位，孔位校正
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，在垫上钢板或枕木加固。

为防止桩位不准，施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机，对有钻塔的钻孔机，先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位，使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上，以保证钻机的垂直度。

钻机位置的偏差不大于 2cm。

对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。

（6）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。

（7）成孔
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。

钻孔的顺序也应实事先规划好，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。

（8）清孔
钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成桩质量与桩身曲直。

为此，除了钻孔过程中密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。

在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。

对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于 30cm；当孔壁不易坍塌时，不大于 20cm。

对于柱桩，要求在射水或射风前，沉渣厚度不大于 5cm。

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将泥渣吹出。

（9）下钢笼和混凝土导管
（10）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。

（11）成桩
综合上面详细施工工艺，得出工艺流程如下：
回转钻机是由动力装置带动钻机的回转装置转动，并带动带有钻头的钻杆转动，由钻头切削土壤。

切削形成的土碴，通过泥浆循环排出桩孔。

根据桩型、钻孔深度、土层情况、泥浆排放条件、允许沉碴厚度等条件，泥浆循环方式选择使用正循环方式。

正循环回转钻进是以钻机的回转装置带动钻具旋转切削岩土，同时利用泥浆泵向钻杆输送泥（或清水）冲洗孔底，携带岩屑的冲洗液沿钻杆与孔壁之间的环状空间上升，从孔口流向沉淀池，净化后再供使用，反复运行，由此形成正循环排渣系统；随着钻渣的不断排出，钻孔不断地向下延伸，直至达到预定的孔深。

由于这种
排渣方式与地质勘探钻孔的排渣方式相同，故称之为正循环，以区别于后来出现的反循环排渣方式。

正循环和反循环示意图
4.3 主要工程数量和材料用量
4.4保证施工质量的措施
4.4.1成孔质量控制
成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要部分，其质量如控制得不好，则可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等，还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。

因此，在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着
重做好以下几项工作。

1.1 采取隔孔施工程序。

钻孔混凝土灌注桩和打入桩不同，打人桩是将周围土体挤开，桩身具有很高的强度，土体对桩产生被动土压力。

钻孔混凝土灌注桩则是先成孔，然后在孔内成桩，周围土移向桩身土体对桩产生动压力。

尤其是在成桩初始，桩身混凝土的强度很低，且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的，故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。

1.2 确保桩身成孔垂直精度。