趙云輝 孟凡超 肖專文

(防災(zāi)科技學(xué)院，河北 廊坊 065200)

某數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)園配套廠房地基處理優(yōu)化設(shè)計(jì)★

趙云輝 孟凡超 肖專文

(防災(zāi)科技學(xué)院，河北 廊坊 065200)

根據(jù)某數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)園配套廠房場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件，提出了柱錘沖擴(kuò)樁復(fù)合地基的處理方案。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)樁的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)算。最后對(duì)柱錘沖擴(kuò)樁的樁徑參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，為工程提供了可靠的參考數(shù)據(jù)。

地基處理，柱錘沖擴(kuò)樁，優(yōu)化設(shè)計(jì)

0 引言

柱錘沖擴(kuò)樁法加固地基廣泛的應(yīng)用于各項(xiàng)建筑工程實(shí)例中[1]，某數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)園配套廠房地基處理優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)合理的方案比較并經(jīng)過(guò)綜合分析，最后采取柱錘沖擴(kuò)樁復(fù)合地基方案對(duì)該工程地基進(jìn)行處理。

設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)8 m(按實(shí)際地層樁長(zhǎng)6 m～9 m不等)，樁徑為800 mm，樁距為1.6 m，按正三角形布樁，并向基礎(chǔ)外擴(kuò)兩排樁，樁體材料采用建筑垃圾。廠房共布置1 273根樁。經(jīng)該設(shè)計(jì)處理后復(fù)合地基承載力能達(dá)到204.4 kPa，沉降量為22.6 mm，滿足該設(shè)計(jì)要求。

本文就柱錘沖擴(kuò)樁的參數(shù)選取和樁徑參數(shù)的優(yōu)化方面做了簡(jiǎn)要闡述。

1 工程概況

該工程地上6層，地下2層設(shè)整體車庫(kù)，框架結(jié)構(gòu)，筏形基礎(chǔ)，要求地基承載力設(shè)計(jì)值180 kPa。擬建的工程場(chǎng)地表層為人工填土，基礎(chǔ)埋深7.5 m，基底作用在粉砂層，承載力為140 kPa，為此需要進(jìn)行地基處理。

1.1 工程地質(zhì)概況

結(jié)合本工程的現(xiàn)場(chǎng)勘察、原位測(cè)試及室內(nèi)試驗(yàn)成果綜合分析，各地層情況如下:

①人工填土(雜填土和素填土)：稍濕，稍密，成分以粘質(zhì)粉土為主，夾有少量碎石，厚0 m～5 m，重度18.5 kN/m3，壓縮模量6.0 MPa。

②1粉砂：褐黃色，稍濕，中密，成分以石英，長(zhǎng)石為主，含云母碎屑，僅在局部揭露。層厚3 m，重度19 kN/m3，壓縮模量10.0 MPa，標(biāo)貫擊數(shù)平均值為18，變異系數(shù)0.14。

④細(xì)砂：黃褐色，飽和，密實(shí)，成分以石英、長(zhǎng)石為主，層厚2 m，重度20 kN/m3，壓縮模量25 MPa，極限側(cè)阻65 kPa，極限端阻1 000 kPa，地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值fka=300 kPa，標(biāo)貫擊數(shù)平均值為41，變異系數(shù)0.16。

1.2 水文地質(zhì)概況

擬建建筑場(chǎng)地地下水位埋深9.6 m，地下水類型為潛水，主要受大氣降水補(bǔ)給，水質(zhì)無(wú)侵蝕性。

1.3 抗震設(shè)防烈度及地震液化

根據(jù)中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖判定，場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為8度。依據(jù)土質(zhì)情況，在地震烈度為8度時(shí)，地下水位按近3年～5年最高水位計(jì)算，擬建場(chǎng)地20 m深度內(nèi)飽和砂土和粉土不液化。

2 柱錘沖擴(kuò)樁地基處理方案設(shè)計(jì)與計(jì)算

2.1 承載力計(jì)算

根據(jù)工程概況，該工程廠房可按100 m×20 m筏板基礎(chǔ)計(jì)算。本設(shè)計(jì)按正三角形布樁。

復(fù)合地基承載力散體材料計(jì)算公式[3]：

fspk=[1+m(n-1)]fs。

其中，m為樁土面積置換率；n為樁土承載應(yīng)力比；fspk為復(fù)合地基的承載力特征值；fs為樁間土的承載力特征值。

根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)?。簄=3,且根據(jù)勘察報(bào)告取fs=140 kPa，計(jì)算復(fù)合地基承載力得：fspk=[1+m(n-1)]fs=204.4 kPa>180 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 沉降計(jì)算

根據(jù)工程勘察報(bào)告，基礎(chǔ)底面座落在粉砂層，經(jīng)過(guò)相關(guān)分析，樁端持力層選擇在細(xì)砂層較適宜，此時(shí)有效樁長(zhǎng)為6 m～9 m?，F(xiàn)按照樁長(zhǎng)為8 m進(jìn)行沉降計(jì)算：

(1)

其中各復(fù)合土層的壓縮模量等于該層天然地基壓縮模量的ζ倍，ζ可按式(2)確定：

(2)

其中，fak為基礎(chǔ)底面下天然地基承載力特征值,kPa。

分層總和法沉降計(jì)算表見(jiàn)表1。

表1 分層總和法沉降計(jì)算表

地基變形計(jì)算深度Zn應(yīng)滿足：

(3)

變形計(jì)算范圍內(nèi)壓縮模量當(dāng)量值[3]：

(4)

其中，Ai為加固土層第i層土附加應(yīng)力系數(shù)沿土層厚度的積分值；Aj為加固土層下第j層土附加應(yīng)力系數(shù)沿土層厚度的積分值[3]。

沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)見(jiàn)表2。

表2 沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)[3]

計(jì)算得Es=14.162，差值后的ψs=0.423。

所以可以得出，在樁長(zhǎng)為8 m時(shí)，基礎(chǔ)最終沉降量為:

(5)

該工程控制的地基沉降量允許值為50 mm，符合要求。

2.3 設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化

根據(jù)工程勘察報(bào)告，基礎(chǔ)底面座落在粉砂層，經(jīng)過(guò)相關(guān)分析，樁端持力層選擇在細(xì)砂層較適宜。當(dāng)樁土面積置換率相同時(shí)，假想處理后樁間土承載力特征值近似相差不多，所以柱錘沖擴(kuò)樁處理的復(fù)合地基承載力相同，沉降量也都相同?，F(xiàn)對(duì)柱錘沖擴(kuò)樁的樁徑進(jìn)行優(yōu)化：

1)當(dāng)樁徑d=500 mm時(shí)，此時(shí)樁距為l=1.0 m。

(6)

2)當(dāng)樁徑d=600 mm時(shí)，此時(shí)樁距為l=1.2 m，需要樁數(shù)：2 031根。

3)當(dāng)樁徑d=700 mm時(shí)，此時(shí)樁距為l=1.4 m，需要樁數(shù)：1 546根。

4)當(dāng)樁徑d=800 mm時(shí)，此時(shí)樁距為l=1.6 m，需要樁數(shù)：1 226根。

依據(jù)以上計(jì)算結(jié)果繪制如圖1所示的樁數(shù)和樁身材料體積隨樁間距的變化曲線圖。

由上述計(jì)算結(jié)果和圖1可知：從樁身材料上考慮，當(dāng)本工程設(shè)計(jì)時(shí)取樁距是兩倍樁徑時(shí)，樁徑越大，樁距越大，消耗的樁身材料也越多，需要的樁的數(shù)量越少。但實(shí)際上，從計(jì)算結(jié)果比較可知，其需要樁身材料體積相差的并不明顯，但是樁的數(shù)量相差很大。所以我們?cè)诳紤]樁身材料費(fèi)用的同時(shí)，應(yīng)該更多的考慮機(jī)械施工和人工成本。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，樁身材料在節(jié)省10%的情況下，施工費(fèi)用提高將近一倍，并且人工成本更多的與施工樁數(shù)量有關(guān)。由于樁距過(guò)近施工成孔困難，容易形成塌孔，地面大面積隆起等問(wèn)題。又由于施工過(guò)程的振動(dòng)對(duì)相鄰樁影響較大，對(duì)成樁質(zhì)量有很大的影響，所以本工程選用樁徑800 mm即樁距為1.6 m的設(shè)計(jì)參數(shù)。

3 確定合適的設(shè)計(jì)參數(shù)

經(jīng)過(guò)計(jì)算，最終確定合適的設(shè)計(jì)參數(shù)：樁徑為800 mm，樁間距為1.6 m，樁長(zhǎng)為8 m，按三角形布樁，向基礎(chǔ)外緣擴(kuò)2排樁，樁體材料為建筑垃圾，墊層厚度為200 mm。

4 結(jié)語(yǔ)

柱錘沖擴(kuò)樁法加固地基適用于處理雜填土，粉土，粘性土，素填土，黃土等地基[4]，該方法施工簡(jiǎn)便，振動(dòng)及噪聲小。通過(guò)上述的設(shè)計(jì)及驗(yàn)算，本工程采用柱錘沖擴(kuò)樁進(jìn)行地基處理，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)8 m，樁徑800 mm。地基經(jīng)過(guò)處理后，復(fù)合地基的承載力可以達(dá)到204 kPa?；A(chǔ)的最終沉降量為22.4 mm，滿足使用要求。同時(shí)對(duì)樁徑參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，在保證安全性的前提下，使施工成本大大降低。

[1] 楊永斌.柱錘沖擴(kuò)樁法在新靈寶車站地基加固中應(yīng)用[J].山西建筑,2013,39(12)：81-83.

[2] GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

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

[4] 陳芳芝.談倉(cāng)庫(kù)地面沉降后的地基加固處理方法[J].建設(shè)科技，2013(22):81-83.

OptimizationdesignoffoundationtreatmentforadigitalTVindustrialparksupportingplant★

ZhaoYunhuiMengFanchaoXiaoZhuanwen

(InstituteofDisasterPrevention，Langfang065200，China)

According to the engineering geological conditions of a digital television industrial park supporting workshop, the treatment plan of the composite foundation of column hammer expanding pile is put forward. In accordance with the requirements of the relevant codes, the design parameters of the pile are checked. Finally, the diameter parameters of the column are optimized, which provides a reliable reference data for the project.

foundation treatment, piles thrusted-expanded with column-hammer, optimization design

1009-6825(2017)23-0055-03

2017-06-05★：中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金青年教師資助計(jì)劃(ZY20160201)

趙云輝(1993- )，男，在讀碩士; 孟凡超(1981- )，男，博士，副教授； 肖專文(1963- )，女，博士，教授級(jí)高級(jí)工程師

TU473.1

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