馮子江，徐遠(yuǎn)飛

無錫中糧工程科技有限公司 (無錫 214035)

前言：在某些強(qiáng)腐蝕地基土中，規(guī)范不允許采用鋼筋混凝土灌注樁，而在大面積堆載的情況下，天然地基不能滿足承載里的情況下，也可通過復(fù)合地基的方法進(jìn)行基礎(chǔ)處理，用來提高地基土承載力。當(dāng)CFG樁、水泥攪拌樁等復(fù)合地基處理均不能滿足承載力要求時，可以采用素混凝土樁為復(fù)合地基增強(qiáng)體，進(jìn)行復(fù)合地基設(shè)計。

1 工程概況

某食糖加工工程，1號原糖倉為散裝儲存原糖的鋼筋混凝土筒倉構(gòu)筑物，倉頂為鋼結(jié)構(gòu)球型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，筒倉倉壁高28.45 m，內(nèi)徑88 m，倉壁厚0.8 m。物料為原糖，容重0.9 kN/m3，內(nèi)摩擦角φ=33°，對混凝土壁摩擦系數(shù)μ=0.56。單倉容量為20萬t原糖，為國內(nèi)單倉容量最大的鋼筋混凝土散裝筒倉(倉體剖面如圖1)。

圖1 倉體剖面圖

本區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造隸屬我國東部新華夏系第二巨型隆起帶上，屬揚子準(zhǔn)地臺，蘇北斷拗的北緣，構(gòu)造線方向主要為NE及NEE為主，并被較新的NW向平移斷層所切割，次一級構(gòu)造為鹽城凹陷。本區(qū)為一中新生代沉降區(qū)，新生代以來沉降明顯，新構(gòu)造運動有明顯的繼承性和不均一性，受到NEE和NNW兩個方向構(gòu)造的控制，時間愈新，NNW方向的控制愈明顯，新第三系后本區(qū)地面已趨準(zhǔn)平原化，第四紀(jì)沉積物為被蓋式沉積，新構(gòu)造運動微弱。場地內(nèi)及其附近地區(qū)無全新世活動斷裂通過，區(qū)域穩(wěn)定性較好。

根據(jù)建設(shè)單位提供的地勘報告顯示，場地地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具強(qiáng)腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋在干濕交替時具強(qiáng)腐蝕性，在長期浸水時具微腐蝕性；擬建場地地下水位以上地基土對混凝土結(jié)構(gòu)具中腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具強(qiáng)腐蝕性(地勘典型剖面如圖2)。

圖2 地質(zhì)剖面圖

2 設(shè)計思路

根據(jù)《鋼筋混凝土筒倉設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，筒壁底部水平側(cè)壓力ph=Ch×γ×ρ×(1-e-μks/ρ)/μ,經(jīng)計算約為100 kN/m2，地坪堆載約500 kN/m2。本工程基礎(chǔ)設(shè)計分筒壁基礎(chǔ)和地坪基礎(chǔ)處理兩部分。為了充分考慮地坪沉降對筒壁基礎(chǔ)的影響，設(shè)計時考慮地坪與筒壁基礎(chǔ)設(shè)縫處理。

本工程基礎(chǔ)設(shè)計時，首先考慮了樁基的選型。因地坪荷載大，故優(yōu)先考慮了鋼筋混凝土灌注樁的方案。根據(jù)《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計規(guī)范》的要求，強(qiáng)腐蝕狀態(tài)下，不允許采用鋼筋混凝土灌注樁。故對樁基方案進(jìn)行了新的論證，可選方案為預(yù)制鋼筋混凝土方樁或復(fù)合地基處理。針對兩種方案，進(jìn)行的計算對比。第一種方案為采用邊長為400 mm的預(yù)制鋼筋混凝土方樁，樁長為25 m時，單樁承載力為1 250 kN，倉內(nèi)地坪樁基布置約為1.6 m×1.6 m矩形網(wǎng)格布置。經(jīng)過專家論證，本方案存在群樁效應(yīng)明顯，后期會帶來沉樁困難或局部樁基上浮，論證后否定了預(yù)制鋼筋混凝土方案。

第二種方案為復(fù)合樁基，根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》，樁體采用素混凝土樁，直徑為500 mm,樁長25 m時，單樁承載力約為1 000 kN，間距為1.5 m×1.5 m矩形網(wǎng)格布置的情況下，置換后復(fù)合地基承載力約為521 kN/m2，可滿足豎向承載力設(shè)計要求(樁基布置如圖3)。由于采用素混凝土樁代替規(guī)范中的砂石樁，且單樁承載力較大，故設(shè)計時在樁頂設(shè)置1 m厚中粗砂褥墊層，調(diào)節(jié)承載力不均勻帶來的不利影響。

圖3 素混凝土樁平面布置圖

3 設(shè)計驗算

復(fù)合地基處理，承載力計算可滿足設(shè)計要求。對于大面積地坪堆載，復(fù)合底底基礎(chǔ)沉降的控制，是本工程的重點。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》以及《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》，計算得知復(fù)合地基計算深度范圍內(nèi)壓縮模量當(dāng)量值Esi=12.87。依據(jù)角點疊加原理，根據(jù)s=ψs∑(i=1....n)P0/Esi(Zi×αi-Zj×αj),倉內(nèi)典型孔點沉降計算如表1。

采用10 m×10 m網(wǎng)格劃分,進(jìn)行計算得知倉內(nèi)地坪中心最大絕對沉降量為416.9 mm，筒壁處最大絕對沉降量為186.27 mm，中心點絕對沉降量為230.63 mm，沉降后地坪從筒邊至中心點傾斜率為0.54%，可滿足規(guī)范及工藝要求。

本工程于2018年10月正式分階段裝糧運行，對筒壁及地坪進(jìn)行了不間斷沉降觀測，沉降量均小于計算值，但考慮到荷載的長期效應(yīng)，施工方持續(xù)對沉降進(jìn)行持續(xù)觀測。經(jīng)過幾個周期加載、卸載的過程，本工程運行使用效果良好，沉降量小于設(shè)計值，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

表1 典型孔點沉降計算

注：勘點號C7 ,堪點孔口絕對標(biāo)高2.7 m，基底絕對標(biāo)高2.0 m，壓縮模量當(dāng)量值Es為12.87，沉降計算經(jīng)驗系數(shù)ψs為0.521 5， 沉降量s為91.27 mm。

4 結(jié)論

在復(fù)合地基設(shè)計的時候，可以根據(jù)使用荷載要求，采用不同的樁體材料，尤其在強(qiáng)腐蝕地基條件下，可以考慮素混凝土樁代替鋼筋混凝土灌注樁，既可以滿足規(guī)范要求，同時也很好地解決了承載力問題和沉樁困難的問題。