沖壓設(shè)備地基基礎(chǔ)型式選用研究

王凱麗

(廣州市增城市城市規(guī)劃設(shè)計室，廣東 廣州 511300)

沖壓設(shè)備地基基礎(chǔ)型式選用研究

王凱麗

(廣州市增城市城市規(guī)劃設(shè)計室，廣東 廣州 511300)

由于沖壓設(shè)備基礎(chǔ)存在承擔(dān)荷載大，不均勻沉降要求高等問題，所以對基礎(chǔ)型式選用需要進(jìn)行研究并比較，使基礎(chǔ)選型更合理。針對廣州某沖壓設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計工程，分別采用預(yù)應(yīng)力管樁、鉆孔灌注樁和后壓漿鉆孔灌注樁三種基礎(chǔ)型式進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計，結(jié)果表明：對于重型沖壓設(shè)備基礎(chǔ)工程，在基礎(chǔ)布置合理的情況下，通過對不同型式基礎(chǔ)布置進(jìn)行比較，可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，并且對該沖壓設(shè)備基坑項目而言采用后壓漿鉆孔灌注樁具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。

沖壓設(shè)備；地基基礎(chǔ)；預(yù)應(yīng)力管樁；灌注樁

0 引 言

在工業(yè)設(shè)計中，沖壓設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計是不可或缺的組成部分。沖壓設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計就是圍繞沖壓線，根據(jù)工藝需要為各種設(shè)備的基礎(chǔ)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計[1]。由于沖壓設(shè)備基礎(chǔ)存在承擔(dān)荷載大，不均勻沉降要求高等問題，在設(shè)計中，采用不同的基礎(chǔ)型式將對項目的工期和成本有極大的影響。為此，本文針對廣州某重型沖壓設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計工程，分別采用預(yù)應(yīng)力管樁、鉆孔灌注樁和后壓漿鉆孔灌注樁三種基礎(chǔ)型式進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計，在基礎(chǔ)布置合理的情況下，對沖壓設(shè)備地基基礎(chǔ)型式選用的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較研究 。

1 工程概況

本工程位于廣州市，工藝資料由濟(jì)南某機(jī)床生產(chǎn)公司提供。

1.1 工藝布置

本設(shè)備基礎(chǔ)可以簡化為一個深基坑，基坑長邊兩側(cè)布置多個移動工作臺和電纜溝，5臺重型沖壓設(shè)備的支座(4個/臺)對稱放置于基坑長邊側(cè)壁上，如圖1所示，沖壓機(jī)四個支座預(yù)埋板在同一水平面上，調(diào)平后四個支座不等高允差為2 mm，每處預(yù)埋板的水平傾斜度允差為0.15 mm。設(shè)備基坑坑底標(biāo)高為-7.000 m，基坑底板厚1 400 mm。

圖1 沖壓設(shè)備基坑平面圖

1.2 荷載分布和場地地質(zhì)條件

本工程中沖壓設(shè)備型號為LS4-1300E/2，壓機(jī)靜載約4 300 kN，靜載和動載(已換算為靜載)總和為6 050 kN，即設(shè)備單個支座荷載值為1 512.5 kN，本工程采用C30混凝土。壓機(jī)鋼梁安裝臺面承載力為950 kN/m2，移動工作臺底面承載力為250 kN/m2，設(shè)備基坑周圍地坪堆載為3 t/m2，局部地坪堆載為20 t/m2。

沖壓設(shè)備基坑場地地質(zhì)情況為：①層：人工填土，厚約1.8 m，主要由粘性土及中細(xì)砂組成。②層：粉質(zhì)黏土，厚約1.3 m，軟塑，含粉細(xì)砂。③層：粉細(xì)砂，厚約1.9 m，顆粒較均勻。④層：淤泥質(zhì)土，厚約7.0 m，流塑，含粉細(xì)砂，承載力低，具有觸變、流變特性。⑤層：中粗砂。⑥層：粉砂質(zhì)泥巖。

由于設(shè)備基坑周圍地坪荷載較大，本工程采用水泥土攪拌樁進(jìn)行地坪處理。圖1中移動工作臺受力簡單，且不用考慮抗浮設(shè)計，本文只針對5臺沖壓設(shè)備下的基坑進(jìn)行樁基布置。

2 三種基礎(chǔ)型式設(shè)計

本工程地基土層中存在較厚的粉質(zhì)黏土和淤泥質(zhì)土，承載力低，并且設(shè)備工藝對基礎(chǔ)沉降變形要求較高，為保證設(shè)備的穩(wěn)定和安全，基礎(chǔ)型式采用預(yù)應(yīng)力管樁、鉆孔灌注樁和后壓漿鉆孔灌注樁三種基礎(chǔ)型式進(jìn)行設(shè)計。

2.1 預(yù)應(yīng)力管樁布置

由于抗浮要求，設(shè)備基礎(chǔ)采用PHC-AB400-95預(yù)應(yīng)力管樁。根據(jù)建筑樁基規(guī)范[2]和巖土工程勘察報告，以強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖層或中等風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖層為持力層，樁長18 m，樁頂標(biāo)高為-8.400，預(yù)應(yīng)力管樁的單樁豎向承載力特征值取1 000 kN，單樁豎向抗拔力特征值取450 kN。

5臺同型號的重型沖壓設(shè)備擱置在沖壓基坑側(cè)壁上，在布置管樁基礎(chǔ)時，可以將設(shè)備基坑劃分單元后進(jìn)行計算，以單臺沖壓設(shè)備為核心劃分為5個單元，再根據(jù)樁承載力(抗壓、抗拔)來確定管樁間距。考慮基坑側(cè)壁、底板自重和沖壓設(shè)備荷載等，根據(jù)單樁豎向承載力特征值，沖壓設(shè)備下方每側(cè)布置兩排樁，樁間距為2 m。

本工程地下水位較高，考慮水浮力、底板自重，根據(jù)單樁豎向抗拔力特征值，基坑中心軸線處需增加一排樁才能滿足底板抗浮要求。

沖壓設(shè)備預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)平面布置如圖2所示。預(yù)應(yīng)力管樁的總樁數(shù)為97根。

圖2 預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)平面布置圖

2.2 鉆孔灌注樁布置

沖壓設(shè)備基坑第二種基礎(chǔ)型式則是采用樁徑D為600 mm的普通鉆孔灌注樁，均為抗拔樁，樁端持力層設(shè)在⑥層：粉砂質(zhì)泥巖，樁長16 m，樁頂標(biāo)高為-8.400，混凝土保護(hù)層為50 mm，樁頂縱筋全部錨入承臺內(nèi)，且縱筋通長設(shè)置。根據(jù)勘察報告，單樁豎向承載力特征值取1 500 kN，單樁豎向抗拔力特征值取550 kN。

鉆孔灌注樁布置原則同預(yù)應(yīng)力管樁布置，將設(shè)備基坑劃分單元后進(jìn)行計算，根據(jù)單樁豎向承載力特征值，沖壓設(shè)備下方每側(cè)仍布置兩排樁，由于鉆孔灌注樁的單樁豎向抗拔力特征值較大，基坑中心軸線處無需布樁，經(jīng)驗算，樁布置滿足底板抗浮要求。樁位布置如圖3所示，總樁數(shù)為68根。工程樁施工前進(jìn)行試樁，設(shè)計要求樁身混凝土強(qiáng)度等級為C30，試樁樁身混凝土強(qiáng)度等級為C40。

圖3 鉆孔灌注樁基礎(chǔ)平面布置圖

2.3 后壓漿鉆孔灌注樁布置

對于泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁，樁側(cè)泥皮和樁端沉渣使鉆孔灌注樁的承載力顯著降低，而樁端后壓漿則有效地減小這些不利影響，不僅提高灌注樁的承載力[3-6]，對樁的剛度也有明顯提高，更有利于控制基礎(chǔ)的沉降[7-10]，因此沖壓設(shè)備基坑第三種基礎(chǔ)型式則是采用樁徑D為600 mm的后壓漿鉆孔灌注樁，均為抗拔樁，樁端持力層設(shè)在⑥層：粉砂質(zhì)泥巖，樁長也為16 m，樁頂標(biāo)高為-8.400，混凝土保護(hù)層為50 mm，樁身混凝土強(qiáng)度等級同普通鉆孔灌注樁，樁頂縱筋全部錨入承臺內(nèi)，且縱筋通長設(shè)置。

試驗結(jié)果表明樁端壓漿效果優(yōu)于樁側(cè)壓漿效果[11-12]，此沖壓設(shè)備所有后壓漿鉆孔灌注樁采用樁端壓力后注漿，樁端后注漿導(dǎo)管及注漿閥應(yīng)沿鋼筋籠圓周對稱設(shè)置兩根，樁端壓漿量為1 000 kg。基于建筑樁基規(guī)范[2]后注漿單樁極限承載力公式，后壓漿鉆孔灌注樁單樁豎向承載力特征值取2 000 kN，單樁豎向抗拔力特征值仍取550 kN。同普通鉆孔灌注樁布置原則，后壓漿鉆孔灌注樁的樁位布置如圖4所示，總樁數(shù)為56根，經(jīng)驗算，樁布置比較保守，并滿足基坑抗浮要求。

圖4 后壓漿鉆孔灌注樁基礎(chǔ)平面布置圖

3 結(jié) 論

通過對沖壓設(shè)備基礎(chǔ)分別采用預(yù)應(yīng)力管樁、鉆孔灌注樁和后壓漿鉆孔灌注樁三種基礎(chǔ)型式進(jìn)行設(shè)計，在樁基礎(chǔ)布置合理的情況下，對三種基礎(chǔ)型式進(jìn)行比較得出以下結(jié)論：

(1) 本工程采用普通鉆孔灌注樁與預(yù)應(yīng)力管樁相比，可以減少樁數(shù)、樁長，并且由于場地問題，預(yù)應(yīng)力管樁施工時需先打樁后開挖基坑，截樁會造成大幅的浪費，而鉆孔灌注樁可以避免，但是預(yù)應(yīng)力管樁施工工序較簡單，工期相對較短。

(2) 后壓漿鉆孔灌注樁與普通鉆孔灌注樁相比，由于后壓漿能有效地提高灌注樁的承載力并可減小沉降，從而減少樁數(shù)，既節(jié)省投資又可節(jié)省工期，對該沖壓設(shè)備基坑項目而言采用后壓漿鉆孔灌注樁具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。

(3) 對于重型沖壓設(shè)備基礎(chǔ)工程，采用何種基礎(chǔ)型式是由場地條件、地質(zhì)特征、沖壓荷載以及工藝要求等決定的，但在基礎(chǔ)布置合理的情況下，通過對不同型式基礎(chǔ)布置進(jìn)行比較，可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

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遺失聲明

宣城市房地產(chǎn)管理局王龍江同志的二級建造師證書遺失。編號：0054945。特此聲明作廢。

2016年7月7日

2016-07-29；修改日期：2016-08-11

王凱麗(1991-)，女，河南周口人，碩士，廣州市增城市城市規(guī)劃設(shè)計室助理工程師．

TU476

A

1673-5781(2016)04-0530-03