地面堆载厂房软土地基基础设计和施工探究

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1、地面堆载厂房软土地基基础设计和施工探究　　摘要：在广东省湛江市（处沿海软土地基）兴建厂房或仓库，厂房或仓库的地面堆载，软基处理是必须面临的技术难题。本文以具体的工程实例，从设计与施工方面做了探讨。关键词：软土地基；地面堆载；设计施工中图分类号：U44文献标识码：A一、概述工业厂房设计中常遇见大面积地面堆载的地基处理问题。一类情况是大吨位的大面积地面堆载，如100kN/㎡、200kN/㎡，且对地面平整度不作过高要求。在这种情况下只要厂房的柱下采用桩基础，则厂区的地面通常不用采取地基处理措施，至多要考虑地面堆载是否会导致柱下

2、桩基础的负摩阻力。另一类情况是地面堆载较轻，对厂区地面平整度又不能完全忽视时的地基处理问题。当大面积地面堆载为10kN/㎡以下时，厂区的地面一般均可考虑采取地基处理措施；但当大面积地面堆载达到30-40kN/㎡时，厂区的地面是否应采取地基处理措施就是个难题。这个难题实际上并非技术问题，而是如何设计出既经济又安全的地基处理方案的问题。7现围绕某单层工业厂房大面积地面堆载的地基处理的设计失误，对如何进行既经济又安全的地基处理设计进行分析。二、案例分析1工程概况某单层工业厂房，钢结构屋盖，单柱轴力约750kN，跨度20m，柱距

3、8m，设有20t行车，总面积约17000㎡。厂房内地面大面积均布荷载30kN/㎡。拟建场地在35.0m深度范围内的地基土均属第四纪全新世与上更新世冲积沉积物，粉质黏土”硬壳层”埋层较深，土质均匀，可塑一软塑，中压缩性；1.9m厚的粉质黏土“硬壳层”以下为15m厚的淤泥质黏土，强度低，属高压缩性、高灵敏度、低强度地基土，工程性质差，为天然地基的主要压缩层；第5-2与5-3层土属中等压缩性土，工程性质较好，可作为以摩擦为主的桩基持力层。该工程地基土的物理力学性质指标见表1。2地基基础设计7对于单层工业厂房的基础，该工程地质勘

4、察报告的“结论与建议”认为，厂房柱下可采用预制桩，桩长25m，直径400mm，单桩承载力特征值为500kN，以第5-2层土为桩端持力层。对于厂区地面大面积均布荷载30kN/㎡，该工程地质勘察报告认为，由于第3层淤泥质粉质黏土与第4层淤泥质黏土的总厚度为15m，均为饱和、流塑、高压缩性土，地基承载力特征值为55～60kPa，压缩模量约为3.3MPa；而表层“硬壳屠”土厚度仅L8m，地基承载力特征值为70kPa，压缩模量为6MPa；大面积地面均布堆载30kN/㎡的沉降影响范围及深度较大，因此对于大面积地面均布堆载采用天然地基

5、不能满足要求，建议采用复合地基进行处理。地基处理方法可采用真空预压、水泥搅拌桩复合地基、石灰桩复合地基。三种地基处理方法的技术经济比较见表2。该工程基础的最大特点有二：第一，最大桩荷载仅750kN，但由于运行20t行车，故柱底水平荷载与弯矩均较大；第二，厂区地面有30kN/㎡的大面积均布堆载。设计人员根据地质勘察报告建议，对于厂区地面采用直径500mm、长度15m的水泥搅拌桩进行地基处理，间距1.3mXl.3m。厂房中柱下布置4根直径500mm、长度25m预应力钢筋混凝土管桩，边柱下布置2根直径500mm、长度25m预应

6、力钢筋混凝土管桩，单桩承载力特征值为500kN。3工程问题7业主认为：首先，厂区地面若采用水泥搅拌桩复合地基进行处理，仅水泥搅拌桩造价就高达50～60万元，而且水泥搅拌桩的施工时间约需30d，其与预应力钢筋混凝土管桩的施工有一定冲突，因此极大地影响了整个工程的预定工期，这是业主完全不可能接受的；其次，单层钢结构屋盖工业厂房的柱底最大荷载仅750kN，却布置了3-4根预应力钢筋混凝土管桩，承载力高达1500～2000kN，为柱底最大荷载的2～3倍。总之，业主认为整个厂房的基础造价太高而且无法满足施工工期的要求。于是在与设计

7、人员协商未果之后，委托某工程顾问公司进行厂房基础的优化咨询。4失误原因分析对于预应力混凝土管桩，顾问公司认为该工程属于柱底垂直荷载较小，水平荷载与柱底弯矩较大的情况，为平衡柱底较大弯矩，设计人员采用多桩承台桩基础是合适的。但可以用承载力较小的沉管灌注桩或同样桩长的小方桩来代替，并优化布桩形式，预计可降低桩造价的1/3左右。具体桩基础优化方案如下：当中柱柱底轴力标准1000kN，柱底弯矩标准值为1400kN·m时，中柱下原布置4根直径500mm，长25m预应力钢筋混凝土管桩，单桩承载力特征值为500kN，可改为中柱下布置3

8、根直径400mm，长25m预应力钢筋混凝土管桩，单桩承载力特征值为400kN，通过调整3桩之间的桩距来平衡柱底弯矩。当中柱柱底轴力标准1800kN，柱底弯矩标准值为880kN·m时，中柱下原布置4根直径500mm，长度25m预应力钢筋混凝土管桩，单桩承载力特征值为500kN，可改为中柱下布置3根直径500mm，长30