鄭淑華,蒲云香

(大連大化工程設(shè)計(jì)有限公司,遼寧 大連 116031)

淺談大型設(shè)備樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)

鄭淑華,蒲云香

(大連大化工程設(shè)計(jì)有限公司,遼寧 大連 116031)

對(duì)樁基礎(chǔ)在工業(yè)廠房設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中值得注意的問題進(jìn)行討論。

樁基礎(chǔ);承載力;樁距;安全度

樁基是一種歷史悠久應(yīng)用廣泛的基礎(chǔ),并且也一直是建筑行業(yè)的難點(diǎn)、重點(diǎn)和熱點(diǎn)問題之一,因此,如何選擇合理的樁基礎(chǔ)形式,對(duì)于保證安全,節(jié)約投資、降低造價(jià)起著舉足輕重的作用,現(xiàn)就某工程實(shí)例淺談大型設(shè)備樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

擬建淮安某聯(lián)堿技改工程,位于淮安某化工有限公司西側(cè),南靠化工路,北臨里運(yùn)河,總占地面積約33600 m2,主要建構(gòu)筑物為輕灰煅燒廠房、重灰涼堿廠房、母換框架、碳化廠房、濾過廠房、外冷器框架、澄清桶基礎(chǔ)、動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)、棧橋及大型高塔設(shè)備基礎(chǔ)等,其特征見表1。

1 地基土構(gòu)成與特征

場地地貌上屬黃泛沖積平原,場地原為磷肥廠廠區(qū),經(jīng)多次人工改造,除局部挖方及水溝外,地形較平坦,總體上南高北低。地區(qū)所處的構(gòu)造部位為新華夏系第二巨型隆起與淮陽山字形東翼弧及秦嶺東西向構(gòu)造帶復(fù)合處。

表1 建構(gòu)筑物特征一覽表

本區(qū)褶皺構(gòu)造主要有洪澤凹陷、漣北凹陷、大東鎮(zhèn)凸起等。地層結(jié)構(gòu)為:第一層雜填土,主要成分為建筑垃圾,由近期人工活動(dòng)形成,不宜作持力層;第二層粉土,屬可液化土層,承載力特征值fak=110 kPa;第三層粉質(zhì)黏土,承載力特征值fak=80 kPa;第四層黏土,承載力特征值fak=180 kPa;第五層粉土,承載力特征值fak=170 kPa;第六層黏土,承載力特征值fak=300 kPa。

2 樁基設(shè)計(jì)中樁型、樁長設(shè)計(jì)的重要性

樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中對(duì)樁型及樁長的合理選擇均會(huì)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大的影響,設(shè)計(jì)人員在樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中采用多方案比較,選擇合理的樁型與樁長,這都將對(duì)整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的合理性與經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生巨大的影響,當(dāng)然我們也應(yīng)考慮施工可行性等多方面因素。由于廠區(qū)內(nèi)建筑物類型繁多,每棟建筑物的層數(shù)、荷載及用途都不同,根據(jù)地層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)選擇不同的持力層。單層或荷載較小的二層建筑選擇第二層的粉質(zhì)持力層,基礎(chǔ)形式為獨(dú)立基礎(chǔ)或鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。廠房高度較高,荷載相對(duì)較大的建筑、高塔設(shè)備基礎(chǔ)、動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)等,根據(jù)土層的情況,采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ),持力層為第六層黏土。

3 工程實(shí)例(澄清桶樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì))

1)根據(jù)工藝、設(shè)備專業(yè)的條件要求,計(jì)算簡圖及樁布置如圖1。

設(shè)備重量標(biāo)準(zhǔn)值:12000 kN,基礎(chǔ)自重標(biāo)準(zhǔn)值:6650kN。

2)樁參數(shù)

樁采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁,直徑500 mm,工程樁端持力層為第六層黏土。樁端進(jìn)入持力層的深度為1000 mm,樁長約為10 m。

3)承載力特征值

依據(jù)勘探報(bào)告提供的各土層樁基參數(shù)見表2。

①單樁豎向抗壓承載力特征值

根據(jù)公式估算單樁豎向承載力特征值Ra

圖1 計(jì)算簡圖及樁布置圖

通過估算單樁豎向承載力特征值Ra=1000 kN。

②確定樁數(shù)量:軸心豎向力作用下

n=Fk+Gk/Ra=12000+6650/1000=19根

③單樁樁身豎向承載力設(shè)計(jì)值經(jīng)過分析、計(jì)算應(yīng)同時(shí)滿足:Q≤(ψcfc-0.34σpc)·A=2531

表2 各土層樁基參數(shù)推薦表

因此單樁豎向承載力特征值滿足樁身混凝土強(qiáng)度要求。

樁基的水平承載力與位移計(jì)算,是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn),往往地質(zhì)報(bào)告提供的數(shù)據(jù)不能滿足計(jì)算的要求,根據(jù)以往的工作經(jīng)驗(yàn)在確定樁數(shù)時(shí)要增加20%～30%,確保抵抗地震荷載及適當(dāng)?shù)陌踩珒?chǔ)備,其次應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)來確定。樁的水平承載力計(jì)算較為復(fù)雜,相關(guān)計(jì)算公式相互聯(lián)系,計(jì)算工作量大。水平荷載作用下樁身的變形大致有三種形態(tài)(樁頂在承臺(tái)中的嵌固條件不同時(shí),樁身的變形也不一樣):①樁的抗彎剛度遠(yuǎn)大于地基剛度且樁的入土深度很小時(shí),樁將繞某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng);②當(dāng)?shù)鼗^好時(shí)樁的下部嵌固在土中,只有樁身的上部產(chǎn)生彎曲;③大多數(shù)情況下,樁身的變形如彈性地基梁一樣。影響水平位移的因素很多,如承臺(tái)剛度、地基情況、豎向荷載的大小等。本次設(shè)計(jì)的大型設(shè)備樁基礎(chǔ)為群樁基礎(chǔ),承臺(tái)、群樁及土相互作用產(chǎn)生的群樁效應(yīng)的荷載大于上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的水平荷載。設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免樁基承擔(dān)過大的水平力和樁頂彎矩,多樁承臺(tái)、設(shè)樁頂雙向承臺(tái)梁,抵抗承臺(tái)頂面彎矩并協(xié)調(diào)各承臺(tái)之間的變形,提高對(duì)承臺(tái)側(cè)面回填土的回填要求,以通過承臺(tái)側(cè)面的被動(dòng)土壓力,消化或部分消化樁頂?shù)乃搅Α?/p>

設(shè)計(jì)要求工程樁施工前,必須進(jìn)行單樁靜載荷試驗(yàn),確定單樁承載力特征值。試樁數(shù)量不宜少于總樁數(shù)的1%,且不少于3根。工程樁施工結(jié)束后需進(jìn)行樁的承載力及樁身質(zhì)量的檢驗(yàn),檢驗(yàn)數(shù)量按規(guī)范要求執(zhí)行。

樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)需要理論計(jì)算需與工程實(shí)際相結(jié)合,構(gòu)造上采取必要的措施,使結(jié)構(gòu)具有一定的抵抗外力的能力,滿足工程安全要求。

TU 473.1

:B

:1005-8370(2011)02-29-03

2010-09-03