220kV变电站桩基础设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 I 页 220电站桩基础设计 摘 要 变电站 上部结构为 变电室和生产楼等 结构，而下部结构 为 基础 ，包括天然地基基础和桩基础 。基础工程包括建筑物的地基与基础的设计与施工。为了保证 风电场 的正常使用与安全，地基与基础必须具有足够的强度和稳定性，变形也应在允许范围之内。根据地层变化情况、上部结构的要求、荷载特点和施工技术水平，可采用不同类型的地基和基础。 本文以 江苏东台风电场 220础 设计 为例， 依据 中国水电工程顾问集团华东勘测设计研究院 提供的勘查报告，深入了解了工程建筑区的地形地貌、地质构造、水文地质条件 、岩土力学性质和物理地质现象等工程地质条件，对拟建工程场区进行评价，并提出岩土力学指标的建议值和该变电站桩基础设计。 首先根据工程地质条件、岩土力学指标建议值和上部结构形式及上部结构重量，选取了桩 基础形式 混凝土预应力管桩。 在 对天然地基的评价 的基础上 ，进行了成桩分析。根据 混凝土预应力管桩的优缺点， 结合场地 地层条件， 初步选取桩径 ， 试算出桩长，并进行桩的设计计算 ： 单桩承载力和桩的沉降计算 ， 最后 从 抗剪 、 冲切 和 抗弯 等三方面 对承台进行了 设计 验算 。 关键词 : 变电站 ； 地基 ； 预应力管桩 ； 沉降 ；承台 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 is is s of In to be in to s of is 20 kV as an s of of as of of . to of of a of of of to of of to a of do do of of to of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 目录 1 前言 . 1 2 工程概况 . 2 工程简介及勘察任务 . 2 工程概述 . 2 勘察目的任务 . 2 工作依据 . 2 勘察等级划分 . 3 安全等级 . 3 场地等级 . 3 地基等级 . 4 勘察等级 . 5 勘探孔的布置 . 5 勘探孔布置情况 . 5 勘察手段和完成工作量 . 6 3 工程地质及水文地质条件 . 8 工程地质条件 . 8 区域地质与地形地貌 . 8 地基土的构成与特征 . 8 场地地基土的物理力学性质 . 9 水文地质条件与水的腐蚀性评价 . 10 水文地质 . 10 水质分析 . 11 水的腐蚀性分析评价 . 11 4 场地岩土工程评价与桩基条件分析 . 13 场地类别及抗震地段划分 . 13 场地类别划分 . 13 抗震地段划分 . 13 场 地饱和砂土液化类别 . 13 天然地基评价 . 15 场地稳定性及适宜性评价 . 15 建筑结构荷载及 基底压力估算 . 15 持力层选择 . 16 天然地基承载力评价 . 17 桩基条件分析评价 . 18 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 桩持力层与桩型选择 . 18 成桩可能性分析 . 19 桩基沉降分析 . 19 5 混凝土预应力管桩设计 . 20 混凝土预应力管桩简介 . 20 管桩的优点 . 20 管桩的缺点及局限 . 20 混凝土预应力管桩的设计 . 21 持力层选择 . 21 混凝土预应力管桩的设计 . 22 四桩承台的设计验算 . 28 抗剪计算 . 28 冲切计算 . 29 抗弯计算 . 30 六桩承台的设计验算 . 32 抗剪计算 . 32 冲切计算 . 33 抗弯计算 . 35 6 结论与建议 . 37 结束语 . 38 参考文献 . 39 附 图： 1. 江苏东台风电场 220电站勘探点平面位置图（ 1： 150） 2. 工程地质剖面图（ 1 1） 3. 钻孔柱状图（ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 39 页 第 1 页 1 前言 在世界各国的深基础工程中，桩基础工程是当今工程领域的一大技术热点，其原理和技术在不短的完善，特别是新材料和新的施工机械的使用，为桩基础发展提供了必要的条件。桩基础具有比较大的整体性和刚度，能承受较大的上部荷载和水平荷载，是目前应用较为广泛的基础类型。而在 风电场 桩基工程应用最 新型 的又是混凝土 预应力管桩 桩。 预应力管桩是近几年才发展起来的一种新型的桩型。在港口、码头、及工民建中都有较为广泛的应用。其制作工艺有后张法和先张法两种，后张法的桩径较大（ 8001200桩身混凝土采用离心 辊压 振动复合工艺成型，而且每节长约 45m，壁厚 1215且在管壁中间预留有 1525 个 130右的小孔。使用时通过这些预留孔用高强钢绞线将各段管连接起来，并在其张拉过程中再对这些孔道高压注浆，使之形成一长桩，桩长可达 7080m。后张法的桩径有 350、 400、 500、 550、 600五种，其壁厚有 45、 55、60、 70、 90、 100 110种，桩长 815m 本论文介绍了江苏东台风电场 220电站站岩土工程勘察项目，拟建风电场中间段2、 3及 25、 26风机之间，征地范围呈矩形（ 142 87m），征地面积 12354变电站为户内变电站，配两台 220变压器，主要建构筑物有三层框架结构生产综合楼（拟采用预应力管桩桩基础）、两层砖混结构生产辅助楼及单层水泵房、消防设备间等附属设施（拟采用天然地基）。本论文主要对预应力管桩桩基础进行了评价和计算。 本设计的第 2部分主要介绍了一下工程概况、岩土工程勘察等级、勘察的依据和方法以及勘察的工作量统计等；第 3部分介绍了一下建筑场地的工程地质条件及水文地质条件；第 4部分对场地地震效应 和桩基条件 作了 分析和评价；第 5部分 预应力管桩做了初步设计 ；后几部分提出结论与建议和参考文献以及附表，并附上相关图件。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 39 页 第 2 页 2 工程概况 工程简介及勘察任务 工程概述 江苏东台风电场 220电站站址位于拟建风电场中间段 2、 3及 25、 26风机之间，征地范围呈矩形（ 142 87m），征地面积 12354变电站为户内变电站，配两台 220变压器，主要建构筑物有三层框架结构生产综合楼（拟采用预应力管桩桩基础）、两层砖混结构生产辅助楼及单层水泵房、消防设备间等附属设施（拟采用天然地 基）。 勘察目的任务 根据甲方要求，结合拟建建筑物特征，确定本次勘察的目的任务如下： 1） 查明场地的岩性 、 时代、成因及空间分布特征，提供设计所需的各层土的物理力学性质指标，并对基础影响深度内地层承载力和变形特征进行评价。 2） 查明工程场地不良地质现象的成因 、 类型 、 分布范围及其对场地稳定性的影响，预测其发展趋势，并提出防治措施及有关技术参数。 3） 查明地下水的埋藏条件，含水层的类型等，评价地下水对地基设计施工的影响及对混凝土的腐蚀性。 4） 查明有无液化土层，并对场地液化可能性做出评价。 5） 判定 场地土的类型及建筑场地类别，提供有关抗震设计有关参数，对其地震效应进行评价。 6） 对拟建场地的工程地质条件作出评价，并结合地基土的性状特征，评价建筑场地的稳定性和适宜性，评价桩基持力层及桩型、估算单桩竖向承载力特征值、判断沉桩可能性、判别饱和砂土液化势及液化等级、评定场区地表水、地下水对建筑材料的腐蚀性，为该工程施工图设计提供工程地质资料。 7） 提出影响工程施工的不利地质因素，并对工程设计和施工中应注意的问题提出建议 ， 要求提交岩土工程勘察报告。 工作依据 本次勘察及报告编写工作依据的规范有： (1) 华东勘察设计研究 院下达勘察任务书 ； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 39 页 第 3 页 (2) 江苏东台风电场技施阶段工程地质勘察大纲（ 2006 年 5 月） ； (3) 中华人民共和国工程建设标准强制性条文 ； (4) 国标岩土工程勘察规范 (5) 国标建筑地基基础设计规范 (6) 国标土工试验方法标准 50123 (7) 国标建筑抗震设计规范 (8) 国标建筑地基基础设计规范 (9) 行标变电所岩土工程勘测技术规程 5170 2002； (10) 行标建筑桩基技术规范 (11) 行标建筑工程地质钻探技术标准 (12) 行标原状土取样技术标准 (13) 中国地震动参数区划图（ (14) 中国工程建设标准化委员会标准静力触探技术标准 04:88； (15) 江苏东台风力发电场 200电项目工程场地地震安全性评价工作报告 （江苏省地震工程研究院 2005 年 12 月）； (16) 江苏东台风力发电场 200 兆瓦风电特许权项目地质灾害评估报告（江苏省地质调查研究院 2005 年 11 月）； (17) 江苏东台风力发电场工程地质勘察报告（可研 阶段）（华东勘测设计研究院2005 年 5 月）。 勘察等级划分 安全等级 根据岩土工程勘察规范 定，工程的规模和特征，以及由于岩土工程问题造成工程破坏或影响正常使用的后果，可以分为三个工程重要性等级： 1） 一级工程：重要工程，后果很严重。 2） 二级工程：一般工程，后果严重。 3） 三级工程：次要工程，后果不严重。 场地等级 根据岩土工程勘察规范 定，场地的复杂程度，可按下列规定分为三个场地买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 39 页 第 4 页 等级： 1） 符合下列条件之一者为一级场地： （ 1） 对建筑抗震危 险的地段； （ 2） 不良地质作用强烈发育； （ 3） 地质环境已经或可能受到强烈破坏； （ 4） 地形地貌复杂； （ 5） 有 影响工程的多层地下水、岩溶裂隙水或其他水文地质条件复杂，需专门 究的场地。 2） 符合下列条件之一者为二级场地： （ 1） 对建筑抗震不利的地段； （ 2） 不良地质作用一般发育； （ 3） 地质环境已经或可能受到一般破坏； （ 4） 地形地貌较复杂； （ 5） 基础位于地下水位以下的场地。 3） 符合下列条件者为三级场地： （ 1） 抗震烈度等于或小于 6 度，或对建筑 抗震有利的地段； （ 2） 不良地质作用不发育； （ 3） 地质环境基本未受破坏； （ 4） 地形地貌简单； （ 5） 地下水对工程无影响。 地基等级 根据岩土工程勘察规范 定，地基的复杂程度，可按下列规定分为三个地基等级： 1） 符合下列条件之一者为一级地基： （ 1） 岩土种类多，很不均匀，性质变化较大，需特殊处理； （ 2） 严重湿陷、膨胀、盐渍、污染的特殊性岩土，以及其他情况复杂，需作专门处理的岩土。 2） 符合下列条件之一者为二级地基： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 39 页 第 5 页 （ 1） 岩土种类 较多，不均匀，性质变化较大； （ 2） 除本条第一款规定以外的特殊性岩土。 3） 符合下列条件者为三级地基： （ 1） 岩土种类单一，均匀，性质变化不大； （ 2） 无特殊性岩土。 勘察等级 根据岩土工程勘察规范 定，工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级，可按下列条件划分岩土工程勘察等级。 甲级： 在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级中，有一项或多项为一级； 乙级： 除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目； 丙级： 工程重要性、场地复杂程度和地基复杂 程度等级均为三级。 由以上规范结合该建筑的实际情况可得： 本工程工程重要性等级为二级，地基等级为二级（中等复杂地基），场地等级应为二级（复杂场地），岩土工程勘察等级划分为乙级。 勘探孔的布置 勘探孔布置情况 根据岩土工程勘察规范 ( 于房屋建筑和构筑物的详细勘察布孔规定，勘探孔的布置应满足以下规定： 1） 乙级勘察勘探点的间距为 1530m； 2） 详细勘察的单栋高层建筑勘探点的布置，应满足均匀性评价的要求，且不应少于 4个；对密集的高层建筑群，勘探点可适当的减少 ，但每栋建筑物至少应有一个控制性勘探点； 3） 勘探孔深度应能控制地基主要受力层，当基础底面宽度不大于 5m 时，勘探孔的深度对条形地基不应小于基础底面宽度的 3 倍，对单独桩基不应小于 ，且不应小于 5m； 4） 对高层建筑和需做变形计算的地基，控制性勘探孔的深度应不超过地基变形计算深度；高层建筑的一般性勘探孔应达到基础底下 的基础宽度，并深入稳定分布的地层； 5） 当有大面积地面堆载或软弱下卧层时，应适当加深控制性勘探孔的深度。 根据主要建构筑物轮廓及附属设施位置布置勘探孔，主要建筑物上一般孔间距 10买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 39 页 第 6 页 20m，共布置钻孔 9 个（编号 孔深 探孔 17个（编号 153），孔深 根据岩土工程勘察规范（ 定，详细勘察采取土试样和进行原位测试应符合下列要求： 采取土试样和进行原位测试的勘探点数量，应根据地层结构、地基土的均匀性和设计要求确定，对地基基础设计等级为甲级的建筑物每栋不少于 3 个； 1） 每个场地每一主要土层的原状土试样或原位测试数据不应少于 6 件； 2） 在地 基主要受力层内，对厚度大于 夹层或透镜体，应采取土试样或进行原位测试； 3） 当土层性质不均匀时，应增加取土数量或原位测试工作量。 勘察手段和完成工作量 勘察工作主要采用钻探、现场原位测试和室内土工试验相结合的方法。钻探选用 100 型和 200 各一台钻机，采用优质膨润土配制泥浆护壁、回转钻进，全断面取芯的钻进工艺。采取原状土样，进行室内土工试验，并在钻孔中进行标准贯入试验。本次勘察按技施精度进行，以钻探、标贯、静力触探和室内试验为主，静力触探试验采用 15T 双桥静力触探仪，便携式微 机对测试数据进行分析与处理。为了保证取水样的质量，在场内挖深约 3m 取水坑采取地下水。野外勘探作业自 2006 年 5 月 15 日开始，于 5 月 22 日结束，历时 8 天，完成的勘察工作量见表 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 39 页 第 7 页 表 2 勘察工作量表 项 目 单 位 工 作 量 野 外 勘 探 测量（勘探点定位与复测） 组日 2 钻 探 机 钻 孔 m/孔 原位测试 标准贯入试验 段次 161 静力触探 m/孔 7 波速测试 m/孔 50/1 电阻率测试 m/条 580/3 取 样 原 状 土 样 组 110 扰动土样 组 80 地 下 水 样 组 1 室 内 试 验 室内常规土工试验 组 110 颗粒分析 组 188 水质简分析 组 1 勘探点坐标引测于导线点 X= Y= H= m）、 X= Y= H=勘探点坐标采用的是北京坐标系，高程采用国家 1985 年高 程基准。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 39 页 第 8 页 3 工程地质及水文地质条件 工程地质条件 区域地质与地形地貌 拟建风电场变电站站址属扬子断块区的下扬子断块。本工程区位于下扬子断块内。区内断裂构造发育，共涉及到 19 条主要断裂，断裂走向可分为北东向、北西向和近东西向 3组。影响工程场地的主要区域性活动断裂有苏北滨海断裂和栟茶河断裂。近场区主要断裂有 5 条：陈家堡 小海断裂、大桥 东台林场断裂、大泗庄 邓庄断裂、栟茶河断裂和苏北滨海断裂，其中对场地稳定性影响较大的主要活动断裂有苏北滨海断裂和栟茶河断裂。 变电站址位于东台市东 南约 70港镇滨海地区，属黄海潮间带滩涂地貌单元。场区地形较平坦，略有起伏，地面高程 部野生植物丛生。场区西侧紧靠一条碎石路面海堤路，海堤路面高程在 堤外靠一条宽约 3咸水河，河外侧为已建成的新海堤公路。 地基土的构成与特征 根据钻孔揭露，勘探深度范围内上部 层 为第四系全新统（ 海相粉土、粉砂，下部为晚更新世（ 相、滨海相沉积物。现自上而下分述如下： 层填土本场区缺失。 砂质粉土（ 灰黄、褐黄色，松散，湿，顶 部含少量植物根茎，摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低，含少量粉砂及粘质粉土。场区均有分布，层底埋深 底标高 探锥尖阻力 均值 贯实测锤击数为4 7 击，平均 。层厚 砂质粉土（ 灰色，稍密，湿，局部夹灰黄色粉土团块，含少量贝壳碎屑。摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低。该层分布较广，层顶埋深 顶标高 探锥尖阻力 均值 贯实测锤击数为 ，。该层除 失外，各孔均有揭露，层厚 0 粉砂夹砂质粉土（ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 39 页 第 9 页 灰色，稍密为主，局部中密，很湿饱和，夹砂质粉土。摇振反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低。该层全区分布，层顶埋深 顶标高 探锥尖阻力 均值 贯实测锤击数为 10 25 击，平均 层层厚 粉砂（ 灰色，中密密实，很湿饱和，含腐殖质，含贝壳碎屑，局部富集。摇振反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低。该层全区分布，层顶埋深 顶标高 探锥尖阻力 均值 贯实测锤击数为 2138 击，平均 。该层层厚 、 层为 滨海相粘性土、粉土，风电场大部分均有分布， 本场地缺失。 层 粉砂与粉质粘土互层（ 相当于可研报告中 灰色，稍密，单层厚变化较大，一般 1 10中粉质粘土一般呈灰色软塑状，局部呈灰绿色可塑状。摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低。静探锥尖阻力 均值 贯实测锤击数为 11 20 击，平均 。场区均有分布，勘探揭露层顶埋深 顶标高 厚 穿）。 场地地基土的物理力学性质 本次勘探共取原状土样 110组，进行室内常规项目试验，并对层砂质粉土与 层 粉砂进行了颗粒 分析等特殊试验项目。试验按国标 土工试验方法标准 50123按国标 建筑地基基础设计规范 岩土层物理力学指标统计见表 2（地基土物理力学性质指标数理统计成果表）及附件 1土工试验成果报告。 依据岩土工程勘察规范（ 和 ，土的各项参数指标的平均值、标准值、标准差、变异系数和统计修正系数可按下式计算： 1 （ 3 （ 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 39 页 第 10 页 （ 3 （ 3 （ 3 式中正负号按不利组合考虑；如抗剪强度指标的修整系数应按负值。 其中： m 岩土参数的平均值； f 岩土参数的标准差； 岩土参数的变异系数； k 岩土参数的标准值； s 统计修正系数。 水文地质条件与水的腐蚀性评价 水文地质 根据地下水的赋存条件与水理、水力特征，场区浅层地下水类型为孔隙性潜水。其补给来自大气降水和河水、海水。地下水位受潮汐涨落影响，动态变化大。勘察期间，在钻孔中测得的初见水位埋深约为 定地下水位为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 39 页 第 11 页 水质分析 表 3 水 质分析检验报告 样品名称 : 场地集水坑地下水 检验日期 2006味 无 透明度 半明 室内气温 0C 颜色 无 混浊度 半明 室内水温 1C 分析项目 ( C(1/Z) X(1/Z) 分析项目 ( % 阳 离 子 K+ 蚀性 离 溶性 分析项目 ( ( 总硬度 时硬度 总计 化度 离 子 目 H 总计 水的腐蚀性分析评价 场区位于滨海平原，地势低平、沉积颗粒细，地下水位较浅，水力坡度平缓（排泄区），地下水蒸发作用强，矿化度高，水质差。场区无地表系，场区附近地表水及地下水为微混浊、淡黄色的微咸水、咸水或盐水。 本次勘察在变电站场地取地下水一组，进行水化学简分析。根据国标岩土工程勘察规范 断（见表 3 场地内集水坑地下水：场地环境类型按 类考虑，对混凝 土结构不具腐蚀性；水样中（ 量大于 500mg/l，对混凝土结构中钢筋具中等腐蚀性，水样中 均介于 311，（ 量均大于 500mg/l，对钢结构具中等腐蚀性，设计应采取防腐蚀措施，场区地下水均不能作为施工拌和和养护用水。地下水化学类型为高矿化度的氯买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 39 页 第 12 页 化钠（钾）型水（ K+）。 引用前期可研阶段勘察成果，场地附近地表水场地环境类型按 类考虑，地表水对混凝土结构具弱腐蚀性，对混凝土结构中钢筋具强腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性。 表 3 孔隙潜水腐蚀性评价表 水对混凝土结构的腐蚀性评价 腐蚀介质 项目 水腐蚀等级 场地环境类型地下水按 类考虑 受地层渗透性影响按 B 类 总矿化度 侵蚀性 场地内集水坑地下水 水中含量 腐蚀性等级 无 无 无 无 无 水对钢筋混凝土结构中钢筋和钢结构的腐蚀性评价 腐蚀介质项目 钢筋混凝土结构中钢筋 钢结构 湿交替状态下腐蚀等级 蚀等级 场地内集水坑地下水 中 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 39 页 第 13 页 4 场地 岩土工程评价与桩基条件分析 场地类别及抗震地段划分 场地类别划分 对本场地地层在钻孔 进行了单孔波速测试，测试深度为 50m，共计完成测试点 50 个，据实测波速值统计， 孔在地面下 20m 范围内各土层等效剪切波速 91m/s（详见附件 5：波速测试报告）。依据国标建筑抗震设计规范 (该工程场地土的类型属中软场地土。据波速及钻探资料，该场地覆盖层厚度（ 于50m，结合上述波速试验所划场地土类型，确定建筑场地类别为 。 抗震地段划分 根据业主提供江苏东台风力发电 场 200电项目工程场地地震安全性评价工作报告 （江苏省地震工程研究院 2005年 12月），本地区地震动峰值加速度为 震基本烈度度，场址地震动反应谱特征周期为 场地饱和砂土液化类别 本场区 20m 深度范围内，分布有饱和的砂质粉土（ ）、粉砂夹砂质粉土（ ），粉砂（ ），其粘粒（粒径 量小于 10%。根据建筑抗震设计规范（ 规定，属液化判别范围，采用标准贯入试验判别法作进一步判别。 本场区参考江苏东台风 力发电场 200电项目工程场地地震安全性评价工作报告 （江苏省地震工程研究院 2005 年 12 月），抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值 征周期值为 筑场地类别为类，按照国标建筑抗震设计规范 当于设计地震分组第二组。实测标贯锤击数 N 小于标贯锤击数临界值 ，判为液化土，并进一步计算液化指数 定液化等级，否则判为不液化土。 标贯锤击数临界值和液化指数计算公式详见建筑抗震设计规范（ 计算时取 0，液化判别 结果见表 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 39 页 第 14 页 表 4 饱和砂质粉土液化判别表 钻孔 编号 地层 编号 试 验 深 度 地 下 水 位粘 粒 含 量 计 算 临界值 标 贯 实测值 液 化 判 定 液化指数计算 液 化 等 级 ds(m) dw(m) c(%)