軟體地基上鋼鐵物流園設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析

陳 娟 王 幸 郝新星

（北京中冶設(shè)備研究院設(shè)計(jì)總院有限公司 北京 100029）

1 前言

地基雖不是建筑物本身的一部分，但它在建筑中占有十分重要的地位，地基問題的處理恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到整個(gè)工程的質(zhì)量、投資和進(jìn)度［1］。地基中常見的軟土，一般指處于軟塑或流塑狀態(tài)下的粘性土。其特點(diǎn)是含水量大、孔隙比大、壓縮系數(shù)高、強(qiáng)度低，并具有蠕變性、觸變性等工程地質(zhì)特性，工程地質(zhì)條件差。在軟土地基上修筑建筑物，若處理不慎往往會(huì)發(fā)生失穩(wěn)或過量沉陷，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞或不能正常使用。因此，軟土地基處理在工程建設(shè)中具有重要的作用［2］。本文主要探析軟土地基上鋼鐵物流園的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

2 設(shè)備基礎(chǔ)

設(shè)備是鋼鐵物流園的重要構(gòu)成部分，關(guān)乎其能否生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量是否合格等，其設(shè)備的基礎(chǔ)對(duì)于整個(gè)土建工程來講，也至為重要。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)廠房?jī)?nèi)的設(shè)備基礎(chǔ)

廠房?jī)?nèi)的設(shè)備，大多是重要的重型設(shè)備，對(duì)于軟土地基，其設(shè)備基礎(chǔ)一般做法為：與廠房地坪設(shè)20～50mm縫，設(shè)備基礎(chǔ)做類似筏板樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，獨(dú)立沉降，后用瀝青麻絲等填塞縫隙。設(shè)備的樁基礎(chǔ)，樁的選型一般與廠房基礎(chǔ)的樁類型相同，結(jié)合設(shè)備的載荷情況布樁。

2.2 混凝土輔助用房?jī)?nèi)的設(shè)備基礎(chǔ)

混凝土輔助用房?jī)?nèi)的設(shè)備，相對(duì)于廠房?jī)?nèi)的設(shè)備，體量要小，但工藝卻是與廠房相連的。由于是軟土地基，一般混凝土輔助用房，其首層做架空層，避免沉降過大，影響結(jié)構(gòu)的使用。一般混凝土輔助用房?jī)?nèi)的設(shè)備布置在首層，其設(shè)備荷載按等效均布活荷載布置在首層板面上。其計(jì)算過程如下：

單向板上局部荷載（包括集中荷載）的等效均布活荷載可按下式計(jì)算［3］：

等效均布活荷載可按下式計(jì)算：

式中l(wèi)—板的跨度；

b—板上荷載的有效分布寬度；

Mmax—簡(jiǎn)支單向板的絕對(duì)最大彎矩，按設(shè)備的最不利布置確定。

計(jì)算Mmax時(shí)，設(shè)備荷載應(yīng)乘以動(dòng)力系數(shù)，并扣去設(shè)備在該板跨內(nèi)所占面積上由操作荷載引起的彎矩。

單向板上局部荷載的有效分布寬度b，可按下列規(guī)定計(jì)算：

1）當(dāng)局部荷載作用面的長(zhǎng)邊平行于板跨時(shí)，簡(jiǎn)支板上荷載的有效分布寬度b為（圖1）。

圖1 簡(jiǎn)支板上局部荷載的有效分布寬度（荷載作用面的長(zhǎng)邊平行于板跨）

2）當(dāng)荷載作用面的長(zhǎng)邊垂直于板跨時(shí)，簡(jiǎn)支板上荷載的有效分布寬度b按下列規(guī)定確定（圖2）。

圖2簡(jiǎn)支板上局部荷載的有效分布寬度（荷載作用面的長(zhǎng)邊垂直于板跨）

（2）、（3）、（4）、（5）式中

l—板的跨度；

bcx、bcy—荷載作用面平行和垂直于板跨的計(jì)算寬度，分別取

式中bty—荷載作用面平行于板跨的寬度；

bty—荷載作用面垂直于板跨的寬度；

s—墊層厚度；

h—板的厚度。

式中b′—折減后的有效分布寬度；

d—荷載作用面中心至非支承邊的距離。

雙向板的等效均布荷載可按與單向板相同的原則，按四邊簡(jiǎn)支板的絕對(duì)最大彎矩等值來確定。若等效均布活荷載比較大，首層梁板配筋會(huì)很大，則建議設(shè)備基礎(chǔ)與輔助用房的首層結(jié)構(gòu)地面設(shè)縫分開，做法同鋼結(jié)構(gòu)廠房?jī)?nèi)的設(shè)備基礎(chǔ)。

3 廠區(qū)重載道路

鋼鐵物流園，物流量很大，重載道路又都是走重型車，每日流量也大，若在軟土地基上修筑重載道路卻不加以處理，將會(huì)給道路帶來不同程度的危害，甚至?xí)：Φ轿锪鲌@財(cái)產(chǎn)的安全。

軟土地基上廠區(qū)重載道路的設(shè)計(jì)，必須進(jìn)行地基處理，軟土地基處理的常用方法很多，需根據(jù)地質(zhì)勘查資料，了解土質(zhì)的情況，針對(duì)不同的土質(zhì)選擇不同的處理方法。主要處理辦法有：換填墊層法、排水固結(jié)法、堆載預(yù)壓法、深層攪拌法、強(qiáng)夯法等。對(duì)表層分布厚度小于3m的軟土?xí)r，可采用淺層拌和、換填、拋石等淺層處治方法進(jìn)行處治，對(duì)厚度較厚的軟土，則可以選擇水泥土攪拌樁法［4］。水泥土攪拌樁利用水泥漿體作為固化劑，應(yīng)用特制的深層攪拌機(jī)將固化劑送入地基土中與土體強(qiáng)制攪拌，形成水泥土樁體，與原地基組成復(fù)合地基。現(xiàn)簡(jiǎn)單介紹其設(shè)計(jì)過程。

單樁豎向承載力特征值按下式計(jì)算［5］：

并不大于Ra＝ηfcuAp（8）；復(fù)合地基承載力特征值按下式計(jì)算。

式中Ra—單樁豎向承載力特征值；

fcu—與攪拌樁樁身水泥土配比相同的室內(nèi)加固土試塊（邊長(zhǎng)70.7mm的立方體，也可采用邊長(zhǎng)50mm的立方體）在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下90d齡期的立方體抗壓強(qiáng)度平均值；

η—樁身強(qiáng)度折減系數(shù)，干法取0.2～0.25；濕法取0.25；

up—樁的周長(zhǎng)（m）；

Ap—樁的截面積（m2）；

n—樁長(zhǎng)范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；

qsi—樁周第i層土的側(cè)阻壓力特征值（kPa）；

li—樁長(zhǎng)范圍內(nèi)第i層土的厚度（m）；

qp—樁端地基土未經(jīng)修正的承載力特征值（k P a）；

α—樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)，可取0.4～0.5，承載力高時(shí)取低值；

fspk—復(fù)合地基承載壓力特征值（kPa）；

m—面積置換率；

β—樁間土承載力折減系數(shù)，當(dāng)樁端土未經(jīng)修正的承載力特這個(gè)值大于樁周土的承載力特征值平均值時(shí)，可取0.1～0.4，差值大時(shí)取低值；當(dāng)樁端土未經(jīng)修正的承載力特征值小于或等于樁周土的承載力特征值平均值時(shí)，可取0.5～0.9，差值大時(shí)或設(shè)置褥墊層時(shí)均取高值；

fsk—處理后樁間土承載力特征值（kPa）宜按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取值，如無經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可取天然地基承載壓力特征值。

水泥土攪拌樁適用于處理泥炭土、有機(jī)質(zhì)土、PH值小于4的酸性土、塑性指數(shù)大于25的黏土等。

4 廠房重載地坪

廠房?jī)?nèi)重載地坪，相對(duì)于廠區(qū)重載道路而言，其處理方式差不多，只是對(duì)于廠房而言，要求更為嚴(yán)格，若處理不好，地坪產(chǎn)生沉降將會(huì)影響廠房?jī)?nèi)設(shè)備、行車等的使用。廠房?jī)?nèi)，各個(gè)功能區(qū)要求的地坪承載能力各不相同，若整體地質(zhì)不好，宜適合將廠房?jī)?nèi)的整個(gè)地坪做處理，提高其承載能力。

結(jié)合某工程實(shí)際，現(xiàn)簡(jiǎn)單介紹一種處理方法——真空和堆載聯(lián)合預(yù)壓法［6］。

真空排水預(yù)壓與堆載排水預(yù)壓法同屬于排水固結(jié)方法，將這兩種方法聯(lián)合使用，即真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法，同時(shí)發(fā)揮真空預(yù)壓和堆載預(yù)壓各自的優(yōu)勢(shì)，可以加速地基沉降，提高預(yù)壓效果，縮短預(yù)壓時(shí)間，從而縮短工期。

1）塑料排水板堆載預(yù)壓：是將帶狀塑料排水板用插板機(jī)將其插入軟弱土層中，組成垂直和水平排水體系，然后在地基表面堆載預(yù)壓（或真空預(yù)壓），土中孔隙水沿塑料板的溝槽上升逸出地面，從而可加速軟土地基的沉降過程，使地基得到壓密。

2）真空預(yù)壓地基：是以大氣壓力作為預(yù)壓載荷，它是先在需加固的軟土地基表面鋪設(shè)一層透水砂墊層或砂礫層，再在其上覆蓋一層不透氣的塑料薄膜或橡膠布，四周密封好與大氣隔絕，在砂墊層內(nèi)埋設(shè)滲水管道，然后與真空泵連通進(jìn)行抽氣，使透水材料保持較高的真空度，在土的孔隙水中產(chǎn)生負(fù)的孔隙水壓力，將土中孔隙水和空氣逐漸吸出，從而使土體固結(jié)。

3）真空堆載聯(lián)合預(yù)壓方法：綜合上述兩種施工方法，整合并同時(shí)進(jìn)行。真空預(yù)壓期間，受真空預(yù)壓荷載的影響，加固土體產(chǎn)生側(cè)向收縮變形，而在堆載預(yù)壓期間，土體受堆載影響，加固土體產(chǎn)生側(cè)向擠出變形，上述兩種變形在施工過程中可相互抵消，從而可以使堆載的速度加快但不會(huì)使路基失穩(wěn)的效果。

5 結(jié)語

軟土地基的復(fù)雜性和不可見性，使得地基處理在建筑工程中有著舉足輕重的地位。本文結(jié)合某些工程實(shí)際，對(duì)軟土地基上的鋼鐵物流園的設(shè)備基礎(chǔ)、廠區(qū)重載道路及廠房重載地坪的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了初步探討，其方法和措施可為軟土地基上的鋼鐵物流園的設(shè)計(jì)提供參考。

［1］陳喜宏.小議建筑施工軟土地基的處理方法［J］.科技資訊，2007（21）：156-158.

［2］崔恒松.軟土地基常見處理方法探討［J］.現(xiàn)代科技：現(xiàn)代物業(yè)下旬刊，2010（2）.

［3］GB50009-2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

［4］楊權(quán).常用公路軟土地基處理方法在佛山地區(qū)的使用研究［D］.華南理工大學(xué)出版社，2010.

［5］JGJ79-2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

［6］龔曉南，岑仰潤(rùn).真空預(yù)壓加固軟土地基機(jī)理探討［J］.哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2002（2）：7-10.