平房倉(cāng)深厚軟土區(qū)倉(cāng)芯地坪方案對(duì)比分析

◎ 劉廣軒，康民啟

（鄭州中糧科研設(shè)計(jì)院有限公司，河南 鄭州 450053）

散裝平房倉(cāng)由于其造價(jià)低、可存儲(chǔ)物料多樣、施工速度快等原因在南方糧食主銷區(qū)廣泛使用，但其倉(cāng)體密閉性要求及對(duì)倉(cāng)芯沉降控制的要求又與南方地區(qū)軟土地基特性存在著矛盾。常規(guī)設(shè)計(jì)倉(cāng)體建筑物下多采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，穿透軟土層以下部密實(shí)的砂層或巖層為樁端持力層，很好地解決了倉(cāng)體的沉降問題，避免了由沉降不均而導(dǎo)致的墻體開裂等問題，倉(cāng)體的密閉性得到了保證。而倉(cāng)芯部分多采用堆載預(yù)壓、換填墊層、水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁等處理方案，上述方案雖可以改善上部軟土的強(qiáng)度和壓縮特性，但長(zhǎng)期堆糧下，倉(cāng)芯沉降很難穩(wěn)定，倉(cāng)芯呈現(xiàn)鍋底狀沉降，嚴(yán)重影響儲(chǔ)糧安全和使用便利性[1]。因此，如何解決深厚軟土區(qū)倉(cāng)芯堆糧的沉降問題將是此類場(chǎng)地平房倉(cāng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

1 倉(cāng)芯沉降的影響

對(duì)于散裝平房倉(cāng)而言，大面積糧食堆載對(duì)地坪沉降產(chǎn)生很大的影響，深厚軟土區(qū)可壓縮土層厚，沉降量大，由此將會(huì)引起一系列的儲(chǔ)糧安全和使用便利性問題，主要有以下幾種。

（1）沉降量大，已超出倉(cāng)內(nèi)地坪下防水卷材在倉(cāng)體邊預(yù)留的伸縮量，防水卷材被拉裂，出現(xiàn)滲水、糧食生蟲害和霉變現(xiàn)象，如圖1所示。

圖1 沉降導(dǎo)致防潮層拉裂圖

（2）沉降量大，導(dǎo)致地上籠通風(fēng)系統(tǒng)的破壞，嚴(yán)重影響散裝平房倉(cāng)除濕降溫的效果。如圖2所示。

圖2 沉降導(dǎo)致通風(fēng)系統(tǒng)拉裂破壞圖

（3）現(xiàn)建筑物下多采用預(yù)應(yīng)力管樁方案，建筑物沉降量較小，倉(cāng)芯地坪沉降量大會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)外高差減小，有可能出現(xiàn)雨水倒灌的可能，且會(huì)引起圍護(hù)墻體返潮，進(jìn)而影響儲(chǔ)糧的品質(zhì)。

（4）軟土地基的承載力能力較小，當(dāng)堆載接近地坪的地基抗剪強(qiáng)度時(shí)，整個(gè)地基會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)的剪切破壞，進(jìn)而會(huì)推動(dòng)圍護(hù)墻體和基礎(chǔ)一起滑移，影響建筑物的結(jié)構(gòu)安全。

2 倉(cāng)芯地基常規(guī)加固處理方法

2.1 堆載預(yù)壓

對(duì)于軟弱地基的倉(cāng)內(nèi)地坪，國(guó)家糧食局曾發(fā)文明確可以采用臨時(shí)地坪做法，先期采用在倉(cāng)底覆膜堆糧，待倉(cāng)芯沉降穩(wěn)定后再做永久地坪，此法在投資緊張的情況下可以采用，但會(huì)嚴(yán)重影響儲(chǔ)糧的便利性，且有時(shí)會(huì)出現(xiàn)下部覆膜被拉斷的情況，對(duì)于長(zhǎng)期儲(chǔ)備倉(cāng)來說，儲(chǔ)糧安全無法保證。

2.2 換填墊層法

換填墊層法是將倉(cāng)芯頂部軟弱土清除，然后采用強(qiáng)度較大的砂石料回填，分層碾壓夯實(shí)后形成一個(gè)硬殼層，將壓力向更大范圍擴(kuò)散，以減小下部土層的附加應(yīng)力，從而減小沉降。如果倉(cāng)芯面積較大，糧食荷載類似于大面積堆載，中心部分壓力無法擴(kuò)散，仍會(huì)出現(xiàn)鍋底狀沉降而影響儲(chǔ)糧安全。同時(shí)，換填砂石料由于容重較大，在計(jì)算沉降時(shí)應(yīng)作為部分的附加荷載考慮。

2.3 水泥土攪拌樁法

水泥土攪拌樁根據(jù)施工工藝的不同分為漿液攪拌法（濕法）和粉體攪拌法（干法），可采用單軸、雙軸、多軸攪拌。濕法是通過將水泥漿與地基土原位攪拌形成高強(qiáng)度柱狀水泥體，干法是將水泥粉或石灰粉與地基土原位拌和，高強(qiáng)度柱狀水泥體與周邊土體共同形成復(fù)合地基，提供地基承載力，減小沉降，增加穩(wěn)定性。但是，需要樁端落于下部承載力較高的土層，否則減沉效果并不明顯[2]。

2.4 碎石樁法

碎石樁法屬于散體樁復(fù)合地基，根據(jù)不同的施工工藝采用振沖、沉管、強(qiáng)夯等方法成孔，然后采用碎石、砂、渣土等采用材料填充，形成大直徑的由散粒體所構(gòu)成的密實(shí)樁體，成樁時(shí)散粒體的擴(kuò)充對(duì)周邊土體有很好的擠密作用，樁體也是良好的排水通道，加速土體的排水固結(jié)。在軟弱土層上設(shè)置碎石樁，可提高地基承載力，減小沉降和增加地基穩(wěn)定性。適用于黏性土、軟土、疏松沙土及人工填土等。但是，在黏性土中施工排放的污水、污泥量大。

3 倉(cāng)芯地坪方案對(duì)比

3.1 工程概況

該工程為浙江省某糧食儲(chǔ)備庫(kù)，擬建8棟散裝平房倉(cāng)，裝糧高度6.0 m，按散裝小麥計(jì)。根據(jù)場(chǎng)地的巖土工程勘察報(bào)告，建筑場(chǎng)地地形平坦，探孔結(jié)構(gòu)擬建場(chǎng)區(qū)軟土層厚度最大約為25 m，各土層的主要巖土力學(xué)特性見表1。

表1 各土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表

3.2 水泥土攪拌樁方案

由于倉(cāng)芯堆糧對(duì)墻體的水平力最終都傳至鋼筋混凝土排架柱，柱底采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁方案，承臺(tái)底基樁數(shù)量由單樁水平承載力控制，樁基布置如圖3所示，樁徑500 mm，以103礫砂層為樁端持力層，平均樁長(zhǎng)為36 m，單樁承載力特征值為1 800 kN，單倉(cāng)共計(jì)124根。倉(cāng)芯采用600 mm的水泥土攪拌樁，矩形布置1 400 mm×1 400 mm，單倉(cāng)共計(jì)686根，預(yù)估單樁承載力特征值100 kN，處理后復(fù)合地基承載力特征值不小于100 kPa。以2層粉質(zhì)黏土層為樁端持力層，預(yù)估樁長(zhǎng)12 m，樁位布置如圖4所示；取1-7軸廒間中心點(diǎn)位置計(jì)算沉降，根據(jù)地勘剖面，計(jì)算深度取至103礫砂層頂，約為33 m，各土層的計(jì)算參數(shù)見表2。取附加應(yīng)力為糧食堆載和倉(cāng)芯建筑做法，總計(jì)50 kPa，經(jīng)計(jì)算倉(cāng)芯中心點(diǎn)位置沉降量為133.5 mm，沉降量較大，將會(huì)影響倉(cāng)芯地坪的安全。

圖3 水泥土攪拌樁方案圖

圖4 倉(cāng)芯整體梁板方案圖

表2 各土層厚度和壓縮模量表

4 結(jié)語

本文簡(jiǎn)要介紹了深厚軟土區(qū)糧食平房倉(cāng)不均勻沉降的危害，以及倉(cāng)芯地基常規(guī)的地基處理方案，并針對(duì)軟土區(qū)常規(guī)處理方案?jìng)}芯沉降量影響儲(chǔ)糧安全的問題，提出了整體梁板結(jié)構(gòu)方案，經(jīng)過對(duì)比分析，驗(yàn)證了整體梁板方案的安全適用、經(jīng)濟(jì)合理性。