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1、探究人工挖孔桩在工业厂房中应用 摘要：本文以工程实例探讨了人工挖孔桩在工业厂房中的应用。关键词：人工挖孔桩,设计,施工,工业厂房。中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：1工程概况及地质情况武钢转炉—薄板坯连铸连轧工程厂房建筑面积约45000m2,为全钢结构多跨框排架结构,5~7跨,跨度21m~25m,柱距15m~36m。厂房高度约47m,局部高层框架部分高度为70m,吊车20几台,最大吊车吨位280/75t,轨面标高25.100m。新建厂区位于一炼钢厂区范围,大部分为原有厂房及构筑物拆迁后的场地,地下有大量原
2、构筑物的基础,还有仍在使用的电缆隧道、地下水管廊及管线电缆等。拟建场地周围的厂房等设施正处于生产状态,施工时必须严格保证不影响其生产。地下情况的不确定性加上周边环境的复杂,使得本工程的地下部分设计施工难度非常大。根据勘察单位提供的详勘报告,拟建厂区地质情况如下:①杂填土:杂色,主要由建筑垃圾混少量粘性土组成,局部地表为草坪,呈湿、松散状态。①素填土:黄褐~棕褐色,由粘性土组成,6偶见碎石、砖块,呈湿、稍密状态。②粉质粘土:灰~灰褐~黄褐色,含有氧化物斑点,无摇震反应,稍有光滑,干强度及韧性中等,呈饱和、可塑状态。②粉
3、质粘土:黑褐~灰黑色,含有氧化物斑点,无摇震反应,稍有光滑,干强度及韧性中等,呈饱和、可塑状态。③第四系上更新统冲积层:粉质粘土,褐~黄褐色,含铁锰氧化物结核及灰白色高岭土,无摇震反应,稍有光滑,干强度及韧性高,呈饱和、硬塑状态。④第四系中更新统冲洪积层:粉质粘土:棕红~棕黄色,含铁锰氧化物结核及灰白色高岭土,无摇震反应,稍有光滑,干强度及韧性高,呈饱和、硬塑状态。⑥白垩一下第三系岩层:泥质粉砂岩,紫红色,主要矿物成分为石英、云母、粉砂等粒状结构,中厚层状构造,泥质胶结,呈强风化(⑥)和中风化(⑥)两种状态。强风化泥
4、质粉砂岩岩芯破碎,徒手可掰碎,中风化泥质粉砂岩岩芯呈柱状,岩石完整性较好。场地地质情况详细参数见下表。3基础方案的确定根据原有图纸资料,此区域厂房柱基础及设备基础的底标高均为-8.000m,由于年代久远,资料不全,无法准确确定地下状况。同时,本工程厂房跨度大、柱距大(6最大跨度25m,最大柱距36m),吊车吨位大(最大吊车280t),部分柱基础荷载近4000吨,对沉降要求较高,需采取可靠的基础方案,以保证上部结构的荷载有效传递,并能有效地控制基础沉降。常用的基础方案有下列几种。(1)天然基础:持力层为粉质粘土(③),
5、考虑到原有厂房的基础底标高为-8.000m,清除老基础,混凝土拆除量大,耗时耗力。同时,现有场地位于武钢厂区内部,周边均为正在生产使用的厂房及支架等建、构筑物,若新建厂房基础开挖深度大,为保证安全生产,附近的原有构筑物等基础需采用加固措施,施工难度大,成本高。(2)地基处理:适合本厂区的地基处理方案有砂石换填、CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)。由于杂填土层(①)及素填土层(①)的厚度达7m~8m,全部换填不经济,若换填深度太小(1m~3m),下部仍有几米厚的回填土,而厂房高度大、吊车荷载大,难以控制变形;同时,换填过程中
6、,对于深度较浅的混凝土障碍物仍需拆除,否则,新建基础一部分位于老厂房基础上,一部分位于换填土层上,会发生不均匀沉降,因此换填方案并不适合本厂区;至于CFG桩方案,由于大量地下障碍物的存在,且情况不明,CFG桩不易实施,质量难以保证。(3)桩基础:由于地下障碍物的存在,预制桩及钻孔灌注桩施工难度较大,6人工挖孔桩是较为可行的方案。人工挖孔桩的持力层为粉质粘土(③)或粘土(④),此部分土层为硬塑,承载力大,压缩模量大,基础变形小;同时桩底可以采用扩大头,能大幅提高桩端承载力,满足基础受力及变形的要求。对于大量存在的地下障
7、碍物,由于采用人工操作,对于各种现场情况可以随时采取相应的方案处理。综上所述,本工程基础部分采用人工挖孔桩是较为经济、合理并且可行的方案。4单桩承载力的确定现在有些设计中,经常对侧摩阻这块不予考虑,只作为安全储备,这是偏于保守的,《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)指出,当桩端嵌入完整的及较完整的硬质岩中时,单桩竖向承载力才不考虑侧摩阻影响,所以一般情况下,侧摩阻力应该考虑。计算侧摩阻时应注意,对于扩底桩变截面以下不计侧阻力;对于混凝土护壁的大直径挖孔桩,计算侧摩阻值时,其设计桩径取护壁外直径;而对于
8、杂填土或新近填土,其侧摩阻计算时要慎重,对自重固结尚未完成的新近填土、以生活垃圾为主的杂填土及湿陷性黄土等,不应计算其侧摩阻;特别是当新近填土层较深及有湿陷性黄土时,还应考虑负摩阻对极限承载力的不利影响;当采用砖护壁时,由于桩身混凝土和土体之间的摩擦力无法有效的传递,故一般不考虑摩阻力,只有采用混凝土护壁时,才考虑摩阻力。对于各种情况,计算时需
