年產(chǎn)60萬噸聯(lián)堿裝置搬遷改造工程，位于遼寧省瓦房店市炮臺鎮(zhèn)松木島，南臨渤海普蘭店灣，東臨沈大高速公路，距北海灣收費站10km，

大型設(shè)備樁基礎(chǔ)設(shè)計探討

    廠區(qū)主要建、構(gòu)筑物約有近40個。主要的廠房有:輕灰煅燒廠房、輕灰煅燒及涼堿廠房、碳化廠房、濾過廠房等，庫房有:純堿包裝及庫房、農(nóng)銨粒銨庫房等，主要的構(gòu)筑物有:外冷器框架、澄清桶基礎(chǔ)、動力機(jī)器基礎(chǔ)、棧橋及大型高塔設(shè)備基礎(chǔ)等。

    1 巖土工程狀況

    擬建場地地貌單元屬濱海丘陵坡麓地帶及濱海平原地帶，地勢較平緩。廠區(qū)常年地下水位較高。

    地層結(jié)構(gòu)為:第一層素填土，回填時間不足半年，不宜作持力層;第二層淤泥質(zhì)粘土，承載力特征值fak=60KPa;第三層粉質(zhì)粘土，承載力特征值 fak=110KPa;第四層碎石土，承載力特征值fak=160KPa;第五層紅粘土，承載力特征值fak=160KPa;第六層強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r，承載力特征值fak=500KPa;第七層強(qiáng)風(fēng)化輝綠巖，承載力特征值fak=500KPa;第八層中風(fēng)化灰?guī)r，承載力特征值fa=3400KPa�？碧姐@孔見有溶洞、溶溝或溶槽，洞高最小10cm，最大為7m，洞內(nèi)有可塑—硬塑紅粘土充填。大部分在0.1—3.0m內(nèi)見有，最深在中風(fēng)化灰?guī)r面下14.7m處見有，場地內(nèi)溶洞分布位置較分散，無明顯規(guī)律。

    2 地基基礎(chǔ)方案選擇

    由于廠區(qū)內(nèi)建筑物類型繁多，每棟建筑物的層數(shù)、荷載及用途都不同，根據(jù)地層結(jié)構(gòu)的特點選擇不同的持力層。單層或荷載較小的二層建筑選擇第三層的粉質(zhì)粘土為持力層，基礎(chǔ)形式為獨立基礎(chǔ)或鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。三、四層的建筑物采用砂石樁法處理地基，砂石樁直徑500mm，樁長大于4米，處理范圍每邊寬處基礎(chǔ)外邊緣1—3排樁。廠房高度較高，荷載相對較大的建筑、高塔設(shè)備基礎(chǔ)、動力機(jī)器基礎(chǔ)等，根據(jù)土層的情況，采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，持力層為第八層中風(fēng)化灰?guī)r。

    根據(jù)工程具體實例澄清桶樁基礎(chǔ)設(shè)計如下:

    3 樁基礎(chǔ)設(shè)計

    3.1計算簡圖及樁布置

    根據(jù)工藝、設(shè)備專業(yè)的條件要求，計算簡圖及樁布置如圖1。

    設(shè)備重量標(biāo)準(zhǔn)值:58000KN，基礎(chǔ)自重標(biāo)準(zhǔn)值:26500KN。

    3.2樁參數(shù)

    樁直徑φ600mm，樁混凝土標(biāo)號C30，工程樁端持力層為第八層中風(fēng)化灰?guī)r。樁端進(jìn)入持力層的深度宜為600 mm，樁長約為18米。

    3.3承載力特征值

    1)單樁豎向抗壓承載力特征值

    根據(jù)公式估算單樁豎向承載力特征值Ra

    Quk=u∑qsikLi qpkAp

    Ra= Quk/K K—安全系數(shù)，取K=2

    通過估算單樁豎向承載力特征值Ra=2200KN，

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    2)確定樁數(shù)量:軸心豎向力作用下

    n=Fk Gk/Ra=58000 26500/2200=39(根)

    3)單樁豎向抗壓承載力特征值的取值還應(yīng)滿足樁身混凝土強(qiáng)度，即樁身材料強(qiáng)度應(yīng)滿足:Q≤ApfcΨc。

    通過對樁身材料抗壓強(qiáng)度計算，樁身材料強(qiáng)度計算值為3030KN。因此單樁豎向承載力特征值滿足樁身混凝土強(qiáng)度要求。

    3.4水平承載力標(biāo)準(zhǔn)值

    單樁水平承載力特征值按下式(樁身配筋率小于0.65%)估算:

    Rha=(αγmftWo/vm)(1.25 22ρg)(1±Ζnn/γmftAn)

    該工程樁身配筋率為0.48%，樁頂水平位移為3mm時，抗水平力計算值100KN。

    樁基的水平承載力與位移計算，是結(jié)構(gòu)設(shè)計的難點，一般應(yīng)通過實驗來確定。樁的水平承載力計算較為復(fù)雜，相關(guān)計算公式相互聯(lián)系，計算工作量大。水平荷載作用下樁身的變形大致有三種形態(tài)(樁頂在承臺中的嵌固條件不同時，樁身的變形也不一樣):

    1)樁的抗彎剛度遠(yuǎn)大于地基剛度且樁的入土深度很小時，樁將繞某點轉(zhuǎn)動;

    2)當(dāng)?shù)鼗�較好時樁的下部嵌固在土中，只有樁身的上部產(chǎn)生彎曲;

    3)大多數(shù)情況下，樁身的變形如彈性地基梁一樣。影響水平位移的因素很多，承臺剛度、地基情況、豎向荷載的大小等。設(shè)計中應(yīng)盡量避免樁基承擔(dān)過大的水平力和樁頂彎矩，多樁承臺、設(shè)樁頂雙向承臺梁，抵抗承臺頂面彎矩并協(xié)調(diào)各承臺之間的變形，提高對承臺側(cè)面回填土的回填要求，以通過承臺側(cè)面的被動土壓力，消化或部分消化樁頂?shù)乃�平力。本次設(shè)計的澄清桶基礎(chǔ)為群樁基礎(chǔ)，承臺、群樁及土相互作用產(chǎn)生的群樁效應(yīng)的荷載大于上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的水平荷載。

    設(shè)計要求工程樁施工前，必須進(jìn)行單樁靜載荷試驗，確定單樁承載力特征值。試樁數(shù)量不宜少于總樁數(shù)的1%，且不少于3根。工程樁施工結(jié)束后需進(jìn)行樁的承載力及樁身質(zhì)量的檢驗，檢驗數(shù)量按規(guī)范要求執(zhí)行。

    本工程樁承載力檢測時出現(xiàn)問題，由于中風(fēng)化灰?guī)r下有溶洞，檢測時樁掉入溶洞中，失去承載能力，所以基礎(chǔ)又重新補(bǔ)樁。此類地基情況，樁基礎(chǔ)設(shè)計中應(yīng)特別注明必須一樁一勘，樁端以下3-5倍樁徑并不小于5米范圍內(nèi)無軟弱夾層、溶洞、裂縫等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

    總之理論計算需與工程實際相結(jié)合，構(gòu)造上采取必要的措施，使結(jié)構(gòu)具有一定的抵抗外力的能力，滿足工程安全要求。

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