常玉娟

中冶東方工程技術(shù)有限公司，秦皇島

復(fù)雜地形地貌地基上輕鋼結(jié)構(gòu)廠房的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

常玉娟

中冶東方工程技術(shù)有限公司，秦皇島

廠房位于宜昌市開(kāi)發(fā)區(qū)的某輕鋼結(jié)構(gòu)廠房，建于地層坡度大于15%的復(fù)雜地形地貌地基上，其設(shè)計(jì)與施工均具有代表性。根據(jù)地形地貌，隨坡就勢(shì)，因地制宜的選用地基基礎(chǔ)方案，對(duì)不均勻沉降的處理措施、方案的經(jīng)濟(jì)比較進(jìn)行了分析，詳細(xì)闡述了在復(fù)雜地形地貌地基上建造輕鋼結(jié)構(gòu)廠房時(shí)，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題及相應(yīng)的處理方法。

復(fù)雜地形地貌；輕鋼結(jié)構(gòu)；廠房；隨坡就勢(shì)；成本控制

soft clay;light steel structure;workshuonp; eve n settlement erosion analysis; cost control

近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和冶金工業(yè)建設(shè)規(guī)模的日益擴(kuò)大，全國(guó)范圍內(nèi)興建了大量的不同生產(chǎn)規(guī)模和不同生產(chǎn)用途的工業(yè)廠房。而建設(shè)單位從成本控制的角度出發(fā)，對(duì)設(shè)計(jì)成果的要求卻越來(lái)越高，如何安全、經(jīng)濟(jì)、合理進(jìn)行設(shè)計(jì)，是擺在每個(gè)設(shè)計(jì)工作者面前的一道難題。而廠房基礎(chǔ)設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)廠房的安全是至關(guān)重要的，基礎(chǔ)所占整個(gè)廠房造價(jià)的比重也是相當(dāng)大的，下面就復(fù)雜地形地貌地基上輕鋼結(jié)構(gòu)廠房，如何合理選用基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行一下簡(jiǎn)要概述。

1 工程概況及特點(diǎn)

擬建廠房為一層輕鋼結(jié)構(gòu)，建筑工程重要性等級(jí)均為二級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)；廠房長(zhǎng)為198m，寬均為81m，占地面積約為17820m2；廠房為三聯(lián)跨，每跨跨度均為27m，基本柱距為9 m；吊車(chē)為5t單梁起重機(jī)，吊車(chē)為兩臺(tái)，A5中級(jí)工作制，軌頂標(biāo)高為7.5 m。

2 地質(zhì)條件

廠房位于宜昌市開(kāi)發(fā)區(qū)，亭園區(qū)桃子沖路北側(cè)，擬建場(chǎng)地在開(kāi)挖平整后地形較平坦，地形地貌較復(fù)雜，不良地質(zhì)作用不發(fā)育，場(chǎng)地屬可進(jìn)行建設(shè)的一般地段，基礎(chǔ)位于地下水位以上，場(chǎng)地復(fù)雜程度等級(jí)屬二級(jí)。地基土種類(lèi)較多，厚度分布總體欠均勻，性質(zhì)變化較大，地基復(fù)雜程度等級(jí)屬二級(jí)。地貌單元屬長(zhǎng)江河谷Ⅲ級(jí)階地以及相當(dāng)于Ⅲ級(jí)階地高程的剝離面上。場(chǎng)區(qū)原地貌主要為壟崗和剝蝕殘丘，后經(jīng)人工改造成農(nóng)田和桔園。場(chǎng)區(qū)原始地面標(biāo)高在70.1m～137.3m之間，相對(duì)高差達(dá)67.2m，溝谷切割深度一般在5～15m，最深溝谷深度在30米以上。場(chǎng)區(qū)地層坡度一般在15°～20°之間 。根據(jù)地勘報(bào)告所述場(chǎng)地土層分布由上而下為：

①層素填土：為近期回填，尚未完成自重固結(jié)。僅在場(chǎng)區(qū)內(nèi)局部有分布，其厚度在1.1 -18.3m之間，平均厚度為9.64m，場(chǎng)地西南角將位于回填區(qū)內(nèi)，該處回填最大厚度達(dá)17.6m。厚度變化較大，為高壓縮性土，未經(jīng)處理不可作為擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層。

②層粉質(zhì)粘土：僅在場(chǎng)區(qū)內(nèi)局部有分布，為中等壓縮性土，層厚在0.9～3.4m之間，平均厚度為2.16m，厚度變化較大且局部埋深大、層面坡度也較大，其物理力學(xué)性質(zhì)好、承載力較高，為灰黃色、棕黃色，稍濕，大部分呈硬塑狀態(tài)，局部呈堅(jiān)硬狀態(tài)，切面較光滑，干強(qiáng)度和韌性高；其承載力特征值!ak=360kPa，壓縮模量Es=9.0MPa。屬不均勻地基，也不適宜作擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層。

③層卵石：全場(chǎng)區(qū)內(nèi)大部均有分布，少數(shù)缺失，本次勘察揭露，其厚度在1.0～14.0m之間，平均厚度為6.96m。為灰黃色，黃褐色，中密。為低壓縮性土。承載力特征值ak=400kPa，變形模量E0=26.0Mpa。分布欠均勻，局部層面坡度較大，屬不均勻地基，不適宜作基礎(chǔ)持力層。

④-1層強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖： 全場(chǎng)區(qū)分布，層厚2.5～3.5 m，平均厚度為 2.92m，層頂標(biāo)高67.09～97.89m。承載力特征值!a=360kPa，變形模量E0=43.0Mpa。巖層面坡?tīng)钇鸱?，局部坡度?0%，屬不均勻地基。該層承載力較高，但埋深較大，層厚較薄，不宜作基礎(chǔ)持力層。

巖層面坡?tīng)钇鸱植繉用嫫露龋?0%。該層承載力值高，厚度大，巖層穩(wěn)定，視為不可壓縮層，是擬建工程良好的樁基（嵌巖樁墩）持力層。

④-2中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖：全場(chǎng)區(qū)分布，本次揭露其最大厚度為7.5m，層頂標(biāo)高64.49～94.89m。承載力特征值! a=900kPa，變形模量E0=43.0Mpa。

場(chǎng)區(qū)地下水和土對(duì)混凝土和鋼筋混凝土中的鋼筋均具微腐蝕性，該場(chǎng)區(qū)環(huán)境類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)。

建筑抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，特征周期為0.45s。擬建建筑物抗震設(shè)防類(lèi)別為丙類(lèi)。

3 基礎(chǔ)選型及分析比較

基礎(chǔ)工程的選型及合理設(shè)計(jì)直接影響上部結(jié)構(gòu)的安全及整個(gè)工程造價(jià)，必須根據(jù)具體工程合理選用。根據(jù)地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，初步確定以下兩種設(shè)計(jì)方案：

（1）天然地基基礎(chǔ)方案：以第②層粉質(zhì)粘土、③層卵石或④-1層強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖為基礎(chǔ)持力層，但由于場(chǎng)地部分地區(qū)坡度最大可達(dá)20°，特別是西南角回填土最大厚度可達(dá)近18m，意味著需該部分區(qū)域天然地基基礎(chǔ)挖方深度近18m，從施工安全和可操作性考慮卻是難以實(shí)施的。

（2）采用樁基礎(chǔ)方案：由于廠房為輕型鋼結(jié)構(gòu)，上部荷載傳給基礎(chǔ)的內(nèi)力較小，以第③層卵石或④-1層強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖為樁端持力層；因施工場(chǎng)地位于路邊，周?chē)鸁o(wú)居住區(qū)，樁型的確定可不考慮施工噪音對(duì)環(huán)境的影響，確定樁型的關(guān)鍵因素是既要滿(mǎn)足承載力及地基變形的要求同時(shí)也要考慮施工難易程度還要盡可能降低工程造價(jià)，另外考慮業(yè)主對(duì)工期的迫切要求，選用施工方便、造價(jià)較低的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁徑!500mm，混凝土C60，樁長(zhǎng)10.0m～21.0 m，其單樁承載力特征值為550kN；可另一方面由于場(chǎng)地平整后場(chǎng)地東部部分地區(qū)第③層卵石或④-1層強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖直接暴露于正負(fù)零標(biāo)高，樁短不能滿(mǎn)足承載力的要求，樁長(zhǎng)樁需要穿越第③層卵石和④-1層強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，給施工會(huì)帶來(lái)一定的困難。

綜上所述，根據(jù)場(chǎng)地特點(diǎn)，隨坡就勢(shì)，因地制宜的選用樁與天然地基基礎(chǔ)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案：即利用較淺（約5深）土層區(qū)域較高的承載力，作為天然地基基礎(chǔ)持力層，根據(jù)持力層深度，基礎(chǔ)埋深確定為-1.850，較深基礎(chǔ)采用短柱基礎(chǔ)；填土較厚的區(qū)域采用樁基方案。由于場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度較低，土層沒(méi)有液化現(xiàn)象，設(shè)計(jì)中只要合理的確定天然地基基礎(chǔ)底面大小，通過(guò)地基變形的控制，基礎(chǔ)就可以滿(mǎn)足承載力和變形的要求，確保整體結(jié)構(gòu)的安全，這樣可以既方便了施工、提高施工速度，也較大程度節(jié)約了成本。

廠房投入使用后證明，基礎(chǔ)沒(méi)有出現(xiàn)不均勻沉降，吊車(chē)軌道也沒(méi)發(fā)現(xiàn)明顯傾斜，不必墊高或移動(dòng)吊車(chē)軌道和吊車(chē)梁。

4 結(jié)語(yǔ)

所建廠房地形地貌復(fù)雜，地形坡度較大，采用隨坡就勢(shì)，因地制宜的選用樁與天然地基基礎(chǔ)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案，不僅能夠滿(mǎn)足基礎(chǔ)承載力及地基變形的要求，同時(shí)有效地降低工程成本，提高施工速度，以達(dá)到最優(yōu)的設(shè)計(jì)效果。

[1] 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50007-2002）

[2] 建筑樁基技術(shù)規(guī)范 （JGJ94-2008）

[3] 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB50011-2010）

Design Method for Foundfation of Light-steel Structure on Soft Clay

Chang yujuan
Beris Engineering and Research Corporation Qinhuangdao

The light-steel structurafl actory is locatedi n Yi chang Economaic nd TechnicaDl evelopinZgo ne. Becauses lope of stratumi s greater than fifteen percent on soft clay,so it have representatifoonr design and construction.Accortdoi nlag ndforma nd slope of stratum, we select properf oundational programB. ased on analyzindg ifferentiasl ettlement and comparinmg ulti-methofod r controllincg ost , we give attentiont o problemf or foundatio nal design and recommencod rrespondipnrg ocessi ng methodo n soft clay for buildintg he light-steel structure

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.035