陳生年（沈陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧　沈陽(yáng)　110001）

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大面積回填區(qū)場(chǎng)地地基處理及樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)體會(huì)

陳生年
（沈陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧沈陽(yáng)110001）

摘要：介紹了某電解廠區(qū)場(chǎng)地實(shí)際地形地貌及地質(zhì)條件，針對(duì)工程中存在的問(wèn)題，論述了大面積回填區(qū)場(chǎng)地采用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基處理的措施，并總結(jié)了強(qiáng)夯加固后場(chǎng)地樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)，保證了整個(gè)工程的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：大面積回填區(qū)，地基，強(qiáng)夯法，樁基礎(chǔ)

0　引言

工業(yè)建筑廠房設(shè)計(jì)過(guò)程中，有些廠房縱向長(zhǎng)度會(huì)超過(guò)1 km，受生產(chǎn)工藝要求，這1 km范圍內(nèi)廠房±0.000標(biāo)高要求保持一致。而建筑場(chǎng)地地形起伏較大，場(chǎng)地整平后就會(huì)出現(xiàn)廠房基礎(chǔ)一部分落在挖方區(qū)，一部分落在填方區(qū)。當(dāng)回填土范圍較大，特別是深度較深時(shí)，場(chǎng)地回填土的處理以及回填土對(duì)樁基礎(chǔ)的負(fù)摩阻都將是設(shè)計(jì)過(guò)程中首要考慮的問(wèn)題。

1　工程概況

某大型電解鋁年產(chǎn)100萬(wàn)t電解鋁項(xiàng)目，主要廠房為4條跨度32 m，每條長(zhǎng)度1 350 m的鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，每條廠房?jī)?nèi)設(shè)180臺(tái)20.5 m×5.7 m電解槽，車間內(nèi)有重級(jí)工作制吊車運(yùn)行。建筑場(chǎng)地長(zhǎng)1 500 m，寬500 m，西高東低，場(chǎng)地整平后西側(cè)為挖方區(qū)，東側(cè)為填方區(qū)，回填土最深處24.2 m。

2　場(chǎng)地條件

2.1地形地貌

地貌類型為山間沖洪積盆地，地勢(shì)開(kāi)闊，地貌成因類型為人工堆積及沖洪積。

2.2地層

擬建建筑物處在同一地貌單元，地層結(jié)構(gòu)也基本一致，在勘察所達(dá)深度內(nèi)，巖土為第四系全新統(tǒng)人工填土、粉砂、粉質(zhì)粘土及侏羅系巖石等，地層分布較連續(xù)，穩(wěn)定，層差不大。本次勘察所揭露的土層，由上至下依次為：①素填土：雜色，稍濕，為場(chǎng)地平時(shí)的剝離物，主要為凝灰?guī)r、殘積土等。②細(xì)砂：褐黃色、淺黃色、黃色，稍濕，稍密狀態(tài)。③粉砂：褐黃色、淺黃色、黃色，稍濕，稍密狀態(tài)。④粉質(zhì)粘土：褐色、褐黑色、黃褐色，可塑狀態(tài)。⑤殘積土：灰綠色、黃灰色、黃綠色，為凝灰?guī)r風(fēng)化后形成的殘積物。⑥全風(fēng)化凝灰?guī)r：黃色、淺黃色、綠色、灰綠色、黃綠色，稍濕～濕，凝灰質(zhì)膠結(jié)、半膠結(jié)狀態(tài)，風(fēng)化嚴(yán)重。⑦強(qiáng)風(fēng)化巖屑凝灰?guī)r：雜色，風(fēng)化較嚴(yán)重，巖芯破碎，強(qiáng)度極不均勻，裂隙發(fā)育，被泥質(zhì)充填，局部含較多巖石顆粒。⑧強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r：雜色，巖芯呈柱狀、塊狀結(jié)構(gòu)，較堅(jiān)硬，鉆進(jìn)時(shí)進(jìn)尺緩慢，裂隙發(fā)育，并被泥質(zhì)充填，強(qiáng)度不均，浸水軟化嚴(yán)重，本次勘察在控制深度內(nèi)未穿透該層。

3　地基處理

大面積回填區(qū)地基處理的好壞直接影響到整個(gè)工程的質(zhì)量和形象，以及后續(xù)設(shè)計(jì)過(guò)程中基礎(chǔ)形式的選擇，因此必須綜合各方面因素仔細(xì)考慮。鑒于本工程回填區(qū)域范圍較大，回填深淺不一，且完成回填的時(shí)間較短，為避免回填土沉陷對(duì)道路、廠區(qū)管網(wǎng)等輔助設(shè)施造成嚴(yán)重影響，應(yīng)對(duì)整個(gè)廠區(qū)地基進(jìn)行預(yù)處理，采用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基處理。

強(qiáng)夯法地基處理的關(guān)鍵在于確定強(qiáng)夯單擊夯擊能，單擊夯擊能應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)確定。在施工現(xiàn)場(chǎng)有代表性的場(chǎng)地選取3個(gè)試驗(yàn)區(qū)，回填土深度分別為0 m～5 m，5 m～10 m，大于10 m的場(chǎng)地，進(jìn)行試夯，每個(gè)試驗(yàn)面積為20 m×20 m。試夯后根據(jù)試夯報(bào)告確定工程中不同回填土深度的區(qū)域采用何種單擊夯擊能。針對(duì)本工程試夯結(jié)果，回填土深度為0 m～5 m區(qū)域，單擊夯擊能采用4 000 kN·m；回填土深度為5 m～10 m區(qū)域，單擊夯擊能采用6 000 kN·m；回填土深度為超過(guò)10 m區(qū)域，單擊夯擊能采用8 000 kN·m。強(qiáng)夯處理范圍為超出建筑物基礎(chǔ)寬度不小于3 m和回填土深度1/2的較大值。強(qiáng)夯夯點(diǎn)采用梅花形布置，夯擊遍數(shù)3遍，2遍點(diǎn)夯，完成后進(jìn)行1遍滿夯。因勘察報(bào)告中勘察期間未見(jiàn)地下水，故本工程地基可連續(xù)夯擊。第一遍夯擊點(diǎn)間距為夯錘直徑的3倍，第二遍夯擊點(diǎn)位于第一遍夯擊點(diǎn)之間，滿夯要求錘印搭接［1］。強(qiáng)夯要求處理后的回填土地基承載力特征值不小于150 kPa，壓縮模量不小于15 MPa。

強(qiáng)夯后對(duì)處理后的地基進(jìn)行平板載荷試驗(yàn)和重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：1）本工程場(chǎng)地強(qiáng)夯的有效加固深度可達(dá)10 m；2）在有效加固深度范圍內(nèi)，經(jīng)強(qiáng)夯處理后的地基承載力特征值不小于150 kPa，達(dá)到設(shè)計(jì)要求；3）依據(jù)經(jīng)修正后的錘擊數(shù)平均值判定其分層的變形模量均不小于15 MPa，但從橫向看均勻性較差。

從檢測(cè)結(jié)論來(lái)看，經(jīng)強(qiáng)夯處理后回填土性能得到較大的改善，強(qiáng)夯有效加固深度范圍內(nèi)，地基承載力、變形模量均滿足設(shè)計(jì)要求，可以作為部分設(shè)備基礎(chǔ)的持力層，采用強(qiáng)夯法對(duì)整個(gè)場(chǎng)地回填區(qū)進(jìn)行預(yù)處理是合理的。但是仍應(yīng)注意：由于從橫向看變形模量均勻性較差，故設(shè)備基礎(chǔ)下需做碎石褥墊層；回填土厚度大于強(qiáng)夯有效加固深度時(shí)，強(qiáng)夯影響效果有限，下層回填土沉陷情況仍然會(huì)比較嚴(yán)重，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮下層回填土沉陷帶動(dòng)上層回填土沉陷對(duì)建筑物基礎(chǔ)的不利影響。

4　樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

由于整個(gè)廠區(qū)回填范圍較大，回填土層厚度較深，強(qiáng)夯處理有效深度有限，均勻性較差，不能滿足作為建筑物地基的要求，故當(dāng)持力層埋深超過(guò)5 m時(shí)，采用樁基礎(chǔ)。

4.1建筑樁基設(shè)計(jì)等級(jí)

樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)首先應(yīng)確定設(shè)計(jì)等級(jí)。根據(jù)建筑規(guī)模、功能特征、對(duì)差異變形的適應(yīng)性、場(chǎng)地地基和建筑物體形的復(fù)雜性以及由于樁基問(wèn)題可能造成建筑破壞或影響正常使用的程度［2］，本工程樁基設(shè)計(jì)等級(jí)定為乙級(jí)。

4.2樁的選型

根據(jù)本工程中樁周及樁端土層的側(cè)阻力和端阻力參數(shù)可確定本工程樁基在承載能力極限狀態(tài)下，樁頂豎向荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承擔(dān)，而主要由樁側(cè)阻力承受，故采用端承摩擦樁。結(jié)合工程所在地施工設(shè)備和經(jīng)驗(yàn)、樁的使用功能、穿越土層、樁端持力層、樁承載力要求等條件，樁徑采用直徑800 mm，成樁方法采用旋挖成孔灌注樁。

4.3單樁豎向承載力特征值

設(shè)計(jì)階段單樁豎向承載力特征值Ra的選取主要是依據(jù)上部結(jié)構(gòu)傳給樁基礎(chǔ)的荷載大小來(lái)確定。對(duì)于本工程由于廠房類型較多，各個(gè)廠房柱底荷載大小不一，故可采用多種承載力不同的樁型，以滿足承載力要求同時(shí)又可降低投資。如對(duì)應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合軸心豎向力作用下，基樁的平均豎向力NK≤800 kN，1 200 kN，1 800 kN，2 400 kN，分別設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)。

根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》第5.4.2條［2］，本工程場(chǎng)地大部分區(qū)域?yàn)榛靥顓^(qū)，應(yīng)考慮負(fù)摩阻力的影響。由于采用強(qiáng)夯法對(duì)場(chǎng)地土體進(jìn)行了加固，有效改善了地基性能，尤其是回填土深度不大于10 m的區(qū)域，地基沉降量顯著減少，樁基承載力特征值可按公式驗(yàn)算；而對(duì)回填土深度大于10 m的區(qū)域，由于強(qiáng)夯有效加固深度有限，回填土沉降仍然較大，且下層回填土沉陷帶動(dòng)上層已加固的回填土沉陷，產(chǎn)生下拉荷載，故應(yīng)按公式NK+ Qgn≤Ra［2］驗(yàn)算。樁側(cè)負(fù)摩阻力及其引起的下拉荷載，可按下式計(jì)算：。

4.4樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)是樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的最終成果，也是設(shè)計(jì)過(guò)程中較為復(fù)雜的一項(xiàng)工作。其關(guān)鍵在于通過(guò)結(jié)合地質(zhì)報(bào)告中大量鉆孔參數(shù)計(jì)算出每個(gè)孔位置滿足單樁豎向承載力特征值的有效樁長(zhǎng)，再通過(guò)統(tǒng)計(jì)確定合理的樁長(zhǎng)。有效樁長(zhǎng)的計(jì)算方法是依據(jù)單樁豎向承載力特征值Ra的計(jì)算公式：，而。其中，∑li即為有效樁長(zhǎng)。

對(duì)于端承摩擦樁，控制樁長(zhǎng)的關(guān)鍵因素有兩個(gè)，一是樁進(jìn)入原土層的最小有效樁長(zhǎng)，另一個(gè)是樁進(jìn)入持力層的最小深度。兩者同時(shí)滿足情況下，統(tǒng)計(jì)出的樁長(zhǎng)是最經(jīng)濟(jì)、最合理的。

5　結(jié)論及建議

1）場(chǎng)地地表起伏范圍較大時(shí)，場(chǎng)地整平前即應(yīng)考慮回填土處理問(wèn)題，回填土深度較大區(qū)域宜采用分層強(qiáng)夯進(jìn)行地基處理。2）大面積回填區(qū)場(chǎng)地全場(chǎng)應(yīng)依據(jù)回填土不同厚度采用不同單擊能進(jìn)行強(qiáng)夯處理。3）回填土厚度小于強(qiáng)夯有效加固深度，強(qiáng)夯后場(chǎng)地的承載力和壓縮模量均滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，可作為設(shè)備基礎(chǔ)的地基，考慮到壓縮模量的不均勻性，設(shè)備基礎(chǔ)下需做碎石褥墊層。

4）強(qiáng)夯有效加固深度小于回填土厚度時(shí)，設(shè)計(jì)樁承載力特征值時(shí)應(yīng)考慮整個(gè)回填土深度范圍內(nèi)負(fù)摩阻產(chǎn)生的下拉荷載的影響。

參考文獻(xiàn)：

［1］JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

The thinking of foundation treatment and pile foundation design of large area back filled region ground

Chen Shengnian
（Shenyang Aluminum Magnesium Design and Research Institute Limited Company，Shenyang 110001，China）

Abstract：This paper introduced the actual topography and geological conditions of an electrolytic plant ground，in view of existing problems in engineering，discussed the measures of large area back filled region ground with dynamic compaction method in foundation treatment，and summarized the matters needing attention in ground pile foundation design after consolidation，ensured the construction quality of entire engineering.

Key words：large area back filled region，foundation，dynamic compaction，pile foundation

中圖分類號(hào)：TU472

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-6825（2016）06-0084-02

收稿日期：2015-12-18

作者簡(jiǎn)介：陳生年（1981-），男，碩士，工程師