某不銹鋼容器生產廠房地基基礎優化設計

陳素珍 馬永佳

摘要：本文針對南京地區某不銹鋼容器生產廠房基礎，采用不同方案對比分析計算，針對地基基礎部分的地基處理及基礎選擇的各方案的優缺點，從建筑結構的安全性和經濟性兩方面進行分析對比計算，從而得出最優的基礎設計方案。

關鍵字：地基處理；基礎；成本

中圖分類號： TU4文獻標識碼： 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、工程地質情況

本工程所在場地抗震設防烈度為7度，設計地震分組為第一組，設計基本地震加速度值為0.10g。廠區的基礎，部分位于有塘區域內，有塘區域土層主要表現為2土層，局部為淤泥質粉質粘土，土質特點為飽和、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，物理力學性質差別較大，埋置深度層次不齊，且含有塘，這樣復雜的地質和地形無疑給本工程地基基礎的設計帶來很大的難度，如何在滿足設計承載力要求的條件下消除地基土的不均勻對上部建筑的影響，合理選擇經濟安全的地基處理及基礎設計方案成為設計的核心問題。

1.2、地基及基礎設計方案確定

在本項目地基基礎設計中，首先要解決三個問題：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對上部建筑的影響，三是如何合理控制地基基礎方案的成本問題，只有合理的結合三方面，才是最優的地基基礎設計方案。

1、第一方案：天然地基+柱獨立基礎：

本廠房絕對標高為14.700m，由地勘報告可知，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%）換填至設計標高。墊層寬出基礎外邊緣1.000m。分層夯實，壓實系數不得小于0.97，處理后的地基承載力特征值不小于200KPa。

基礎底標高為-2.900，依據地勘報告提供的數據，經過計算，換填厚度平均為1.5米左右。

經計算，基礎面積最大為：4.7X5.7m2，基礎高度2.4m。

2、第二方案：樁基礎（預應力混凝土管樁）：

從地勘報告提供樁基設計參數可以得出，鉆孔灌注樁樁端阻力僅為預應力管樁樁端阻力的4/15，相同條件下，如果采用鉆孔灌注樁，廠房柱基礎承臺下樁的數量就會相應增加，承臺面積也會增大。因此，選取預應力管樁作為樁基礎方案。

管樁以第層土為樁基礎持力層，（樁基承臺底標高-2.500）,根據《南京地區建筑地基基礎設計規范》（DGJ32/J 12-2005）公式9.2.3-1計算單樁承載力：

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。

最終確定設計單樁豎向極限承載力標準值為：

由于場地上部土層厚薄不一，根據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，型號為PHC-500(100)A-C80-8、8

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

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

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

通過計算，柱基礎多為2、3、4樁承臺，基礎面積較小。最大基礎面積為3.3X3.4m2，基礎高度2.3m,比第一方案獨立基礎砼可節省40%。

3、方案對比

優缺點分析：

方案一：天然地基+柱獨立基礎

優點：天然地基及獨立基礎施工簡單，操作方便，造價較低。

缺點：a、地基承載力相對偏低，滿足地基與基礎變形要求能力較差，本項目吊車荷載較大，如引起不均勻沉降影響吊車正常行車，造成使用麻煩。b、柱基礎面積大，影響廠房內設備布置，由于廠房內部設置許多大型設備，設備精密度要求高，一些設備設置防震帶周圈隔離，如落地洗鏜床等，若設備基礎與柱基礎相鄰過近，吊車運行過程帶來的振動就會對設備操作帶來影響，給設備生產帶來安全隱患。

c、有塘部分水位較高，基礎開挖時存在降水、排水問題，給基礎施工帶來困難。d、位于有塘區域內基礎挖填土方較大。

方案二：管樁基礎

優點：a、承載力高，樁承臺基礎面積小，可彌補部分管樁帶來的造價問題，對廠房設備布置影響小。b、基礎強度大，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、當地管樁運用普遍，施工設備當地就有，能節約部分造價。d、減小部分土方挖、填量，減小部分造價。

缺點是：由于土層厚度不均勻，持力層頂面標高不統一，樁長不易確定；成本較高。

通過概算，基礎部分造價：第一方案為300萬左右，第二方案為390萬左右。

綜合上述優缺點，針對廠房吊車噸位大、設備精度要求高這些特點，考慮當地施工技術條件，為了保障廠房使用后生產設備正常運行，與甲方溝通后，最終確定了地基基礎方案為第二方案即：預應力管樁方案。

為了檢測效果，抽取3根樁進行了單樁豎向抗壓靜載試驗，最后，根據南京某公司工程測試中心有限公司提供的樁檢測報告顯示試驗樁均達到了2400 KN的設計要求，沉降量分別為19.21mm、16.62mm、13.74mm。滿足設計要求。

本項目現已開始投入使用，沉降穩定，效果良好，可以滿足設備精度要求以及吊車運行要求，證明本地基基礎方案切實可行。

參考文獻

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