某不銹鋼容器生產(chǎn)廠房地基基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)

陳素珍 馬永佳

摘要：本文針對(duì)南京地區(qū)某不銹鋼容器生產(chǎn)廠房基礎(chǔ)，采用不同方案對(duì)比分析計(jì)算，針對(duì)地基基礎(chǔ)部分的地基處理及基礎(chǔ)選擇的各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，從建筑結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性兩方面進(jìn)行分析對(duì)比計(jì)算，從而得出最優(yōu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵字：地基處理；基礎(chǔ)；成本

中圖分類號(hào)： TU4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

The foundation design of a steel container factory

Chen Su Zhen

CNNC Xinneng Nuclear Engineering Co.，Ltd Architectural research and design Institute Shanxi Taiyuan

Abstract: According to the?foundation of a?stainless steel container?production plant in Nanjing area,?using?comparative analysis and calculation of?different?schemes,the advantages and disadvantages?for each?scheme of?foundation treatment and?foundation?part of the?selection,?analysis and comparison of?calculated from the two?aspects of?safety and economy of the?structure,?the?foundation design scheme?optimization.

Keywords: steel structure workshop, foundation treatment, foundation, steel roof truss, steel beam.

1.1、工程地質(zhì)情況

本工程所在場地抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g。廠區(qū)的基礎(chǔ)，部分位于有塘區(qū)域內(nèi)，有塘區(qū)域土層主要表現(xiàn)為2土層，局部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，土質(zhì)特點(diǎn)為飽和、軟塑~流塑，承載力為70kpa，較低。飽和場地地下水主要分布在有塘部分，穩(wěn)定水位埋深0.62~1.9米，水位變幅較大。

由于場地上部土層厚薄不一，地基土不均勻，物理力學(xué)性質(zhì)差別較大，埋置深度層次不齊，且含有塘，這樣復(fù)雜的地質(zhì)和地形無疑給本工程地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)帶來很大的難度，如何在滿足設(shè)計(jì)承載力要求的條件下消除地基土的不均勻?qū)ι喜拷ㄖ挠绊懀侠磉x擇經(jīng)濟(jì)安全的地基處理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案成為設(shè)計(jì)的核心問題。

1.2、地基及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案確定

在本項(xiàng)目地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，首先要解決三個(gè)問題：一是如何滿足地基承載力要求，二是如何消除地基土的不均勻?qū)ι喜拷ㄖ挠绊?，三是如何合理控制地基基礎(chǔ)方案的成本問題，只有合理的結(jié)合三方面，才是最優(yōu)的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。

1、第一方案：天然地基+柱獨(dú)立基礎(chǔ)：

本廠房絕對(duì)標(biāo)高為14.700m，由地勘報(bào)告可知，選取1土層為持力層，地基承載力為200Kpa，且土層埋置較淺，可考慮直接采用天然地基。

具體做法為：廠房基礎(chǔ)以1土層為承載力土層。局部未置于處，將基底下1土層上部的填土全部清除,然后用砂夾石（其中石子占全重的30%~50%）換填至設(shè)計(jì)標(biāo)高。墊層寬出基礎(chǔ)外邊緣1.000m。分層夯實(shí)，壓實(shí)系數(shù)不得小于0.97，處理后的地基承載力特征值不小于200KPa。

基礎(chǔ)底標(biāo)高為-2.900，依據(jù)地勘報(bào)告提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算，換填厚度平均為1.5米左右。

經(jīng)計(jì)算，基礎(chǔ)面積最大為：4.7X5.7m2，基礎(chǔ)高度2.4m。

2、第二方案：樁基礎(chǔ)（預(yù)應(yīng)力混凝土管樁）：

從地勘報(bào)告提供樁基設(shè)計(jì)參數(shù)可以得出，鉆孔灌注樁樁端阻力僅為預(yù)應(yīng)力管樁樁端阻力的4/15，相同條件下，如果采用鉆孔灌注樁，廠房柱基礎(chǔ)承臺(tái)下樁的數(shù)量就會(huì)相應(yīng)增加，承臺(tái)面積也會(huì)增大。因此，選取預(yù)應(yīng)力管樁作為樁基礎(chǔ)方案。

管樁以第層土為樁基礎(chǔ)持力層，（樁基承臺(tái)底標(biāo)高-2.500）,根據(jù)《南京地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DGJ32/J 12-2005）公式9.2.3-1計(jì)算單樁承載力：

其中：是單樁豎向承載力特征值；

為樁端端阻力、樁周土阻力特征值；

為樁底端橫截面面積；為樁身周邊長度。

最終確定設(shè)計(jì)單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為：

由于場地上部土層厚薄不一，根據(jù)持力層埋深情況不同，在選取樁徑為500mm情況下，最終確定了4種樁長，分別為：

ZH1：有效樁長16m，共92根，型號(hào)為PHC-500(100)A-C80-8、8

ZH2：有效樁長20m，共75根，型號(hào)為PHC-500(100)A-C80-8、12

ZH3：有效樁長8m，共30根，型號(hào)為PHC-500(100)A-C80-8

ZH4：有效樁長12m，共24根，型號(hào)為PHC-500(100)A-C80-12

通過計(jì)算，柱基礎(chǔ)多為2、3、4樁承臺(tái)，基礎(chǔ)面積較小。最大基礎(chǔ)面積為3.3X3.4m2，基礎(chǔ)高度2.3m,比第一方案獨(dú)立基礎(chǔ)砼可節(jié)省40%。

3、方案對(duì)比

優(yōu)缺點(diǎn)分析：

方案一：天然地基+柱獨(dú)立基礎(chǔ)

優(yōu)點(diǎn)：天然地基及獨(dú)立基礎(chǔ)施工簡單，操作方便，造價(jià)較低。

缺點(diǎn)：a、地基承載力相對(duì)偏低，滿足地基與基礎(chǔ)變形要求能力較差，本項(xiàng)目吊車荷載較大，如引起不均勻沉降影響吊車正常行車，造成使用麻煩。b、柱基礎(chǔ)面積大，影響廠房內(nèi)設(shè)備布置，由于廠房內(nèi)部設(shè)置許多大型設(shè)備，設(shè)備精密度要求高，一些設(shè)備設(shè)置防震帶周圈隔離，如落地洗鏜床等，若設(shè)備基礎(chǔ)與柱基礎(chǔ)相鄰過近，吊車運(yùn)行過程帶來的振動(dòng)就會(huì)對(duì)設(shè)備操作帶來影響，給設(shè)備生產(chǎn)帶來安全隱患。

c、有塘部分水位較高，基礎(chǔ)開挖時(shí)存在降水、排水問題，給基礎(chǔ)施工帶來困難。d、位于有塘區(qū)域內(nèi)基礎(chǔ)挖填土方較大。

方案二：管樁基礎(chǔ)

優(yōu)點(diǎn)：a、承載力高，樁承臺(tái)基礎(chǔ)面積小，可彌補(bǔ)部分管樁帶來的造價(jià)問題，對(duì)廠房設(shè)備布置影響小。b、基礎(chǔ)強(qiáng)度大，變形小，可減小大噸位吊車造成的不均勻沉降。給吊車使用提供保障。c、當(dāng)?shù)毓軜哆\(yùn)用普遍，施工設(shè)備當(dāng)?shù)鼐陀校芄?jié)約部分造價(jià)。d、減小部分土方挖、填量，減小部分造價(jià)。

缺點(diǎn)是：由于土層厚度不均勻，持力層頂面標(biāo)高不統(tǒng)一，樁長不易確定；成本較高。

通過概算，基礎(chǔ)部分造價(jià)：第一方案為300萬左右，第二方案為390萬左右。

綜合上述優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)廠房吊車噸位大、設(shè)備精度要求高這些特點(diǎn)，考慮當(dāng)?shù)厥┕ぜ夹g(shù)條件，為了保障廠房使用后生產(chǎn)設(shè)備正常運(yùn)行，與甲方溝通后，最終確定了地基基礎(chǔ)方案為第二方案即：預(yù)應(yīng)力管樁方案。

為了檢測(cè)效果，抽取3根樁進(jìn)行了單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，最后，根據(jù)南京某公司工程測(cè)試中心有限公司提供的樁檢測(cè)報(bào)告顯示試驗(yàn)樁均達(dá)到了2400 KN的設(shè)計(jì)要求，沉降量分別為19.21mm、16.62mm、13.74mm。滿足設(shè)計(jì)要求。

本項(xiàng)目現(xiàn)已開始投入使用，沉降穩(wěn)定，效果良好，可以滿足設(shè)備精度要求以及吊車運(yùn)行要求，證明本地基基礎(chǔ)方案切實(shí)可行。

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