常玉娟

中冶東方工程技術有限公司，秦皇島

復雜地形地貌地基上輕鋼結構廠房的基礎設計

常玉娟

中冶東方工程技術有限公司，秦皇島

廠房位于宜昌市開發(fā)區(qū)的某輕鋼結構廠房，建于地層坡度大于15%的復雜地形地貌地基上，其設計與施工均具有代表性。根據(jù)地形地貌，隨坡就勢，因地制宜的選用地基基礎方案，對不均勻沉降的處理措施、方案的經(jīng)濟比較進行了分析，詳細闡述了在復雜地形地貌地基上建造輕鋼結構廠房時，基礎設計中應注意的問題及相應的處理方法。

復雜地形地貌；輕鋼結構；廠房；隨坡就勢；成本控制

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

近年來，隨著我國國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展和冶金工業(yè)建設規(guī)模的日益擴大，全國范圍內(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。而建設單位從成本控制的角度出發(fā)，對設計成果的要求卻越來越高，如何安全、經(jīng)濟、合理進行設計，是擺在每個設計工作者面前的一道難題。而廠房基礎設計對整個廠房的安全是至關重要的，基礎所占整個廠房造價的比重也是相當大的，下面就復雜地形地貌地基上輕鋼結構廠房，如何合理選用基礎方案設計進行一下簡要概述。

1 工程概況及特點

擬建廠房為一層輕鋼結構，建筑工程重要性等級均為二級，地基基礎設計等級為乙級；廠房長為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；吊車為5t單梁起重機，吊車為兩臺，A5中級工作制，軌頂標高為7.5 m。

2 地質(zhì)條件

廠房位于宜昌市開發(fā)區(qū)，亭園區(qū)桃子沖路北側，擬建場地在開挖平整后地形較平坦，地形地貌較復雜，不良地質(zhì)作用不發(fā)育，場地屬可進行建設的一般地段，基礎位于地下水位以上，場地復雜程度等級屬二級。地基土種類較多，厚度分布總體欠均勻，性質(zhì)變化較大，地基復雜程度等級屬二級。地貌單元屬長江河谷Ⅲ級階地以及相當于Ⅲ級階地高程的剝離面上。場區(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。場區(qū)原始地面標高在70.1m～137.3m之間，相對高差達67.2m，溝谷切割深度一般在5～15m，最深溝谷深度在30米以上。場區(qū)地層坡度一般在15°～20°之間 。根據(jù)地勘報告所述場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。僅在場區(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，場地西南角將位于回填區(qū)內(nèi)，該處回填最大厚度達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持力層。

②層粉質(zhì)粘土：僅在場區(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)，局部呈堅硬狀態(tài)，切面較光滑，干強度和韌性高；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持力層。

③層卵石：全場區(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，不適宜作基礎持力層。

④-1層強風化粉砂質(zhì)泥巖： 全場區(qū)分布，層厚2.5～3.5 m，平均厚度為 2.92m，層頂標高67.09～97.89m。承載力特征值!a=360kPa，變形模量E0=43.0Mpa。巖層面坡狀起伏，局部坡度＞10%，屬不均勻地基。該層承載力較高，但埋深較大，層厚較薄，不宜作基礎持力層。

巖層面坡狀起伏，局部層面坡度＞10%。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中風化粉砂質(zhì)泥巖：全場區(qū)分布，本次揭露其最大厚度為7.5m，層頂標高64.49～94.89m。承載力特征值! a=900kPa，變形模量E0=43.0Mpa。

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

建筑抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05g，設計地震分組為第一組，特征周期為0.45s。擬建建筑物抗震設防類別為丙類。

3 基礎選型及分析比較

基礎工程的選型及合理設計直接影響上部結構的安全及整個工程造價，必須根據(jù)具體工程合理選用。根據(jù)地質(zhì)條件、上部結構受力特點，初步確定以下兩種設計方案：

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

（2）采用樁基礎方案：由于廠房為輕型鋼結構，上部荷載傳給基礎的內(nèi)力較小，以第③層卵石或④-1層強風化粉砂質(zhì)泥巖為樁端持力層；因施工場地位于路邊，周圍無居住區(qū)，樁型的確定可不考慮施工噪音對環(huán)境的影響，確定樁型的關鍵因素是既要滿足承載力及地基變形的要求同時也要考慮施工難易程度還要盡可能降低工程造價，另外考慮業(yè)主對工期的迫切要求，選用施工方便、造價較低的預應力混凝土管樁，樁徑!500mm，混凝土C60，樁長10.0m～21.0 m，其單樁承載力特征值為550kN；可另一方面由于場地平整后場地東部部分地區(qū)第③層卵石或④-1層強風化粉砂質(zhì)泥巖直接暴露于正負零標高，樁短不能滿足承載力的要求，樁長樁需要穿越第③層卵石和④-1層強風化粉砂質(zhì)泥巖，給施工會帶來一定的困難。

綜上所述，根據(jù)場地特點，隨坡就勢，因地制宜的選用樁與天然地基基礎相結合的設計方案：即利用較淺（約5深）土層區(qū)域較高的承載力，作為天然地基基礎持力層，根據(jù)持力層深度，基礎埋深確定為-1.850，較深基礎采用短柱基礎；填土較厚的區(qū)域采用樁基方案。由于場地抗震設防烈度較低，土層沒有液化現(xiàn)象，設計中只要合理的確定天然地基基礎底面大小，通過地基變形的控制，基礎就可以滿足承載力和變形的要求，確保整體結構的安全，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，基礎沒有出現(xiàn)不均勻沉降，吊車軌道也沒發(fā)現(xiàn)明顯傾斜，不必墊高或移動吊車軌道和吊車梁。

4 結語

所建廠房地形地貌復雜，地形坡度較大，采用隨坡就勢，因地制宜的選用樁與天然地基基礎相結合的設計方案，不僅能夠滿足基礎承載力及地基變形的要求，同時有效地降低工程成本，提高施工速度，以達到最優(yōu)的設計效果。

[1] 建筑地基基礎設計規(guī)范（GB 50007-2002）

[2] 建筑樁基技術規(guī)范 （JGJ94-2008）

[3] 建筑抗震設計規(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