某不锈钢容器生产厂房地基基础优化设计

摘要：本文针对南京地区某不锈钢容器生产厂房基础，采用不同方案对比分析计算，针对地基基础部分的地基处理及基础选择的各方案的优缺点，从建筑结构的安全性和经济性两方面进行分析对比计算，从而得出最优的基础设计方案。

关键字：地基处理；基础；成本

中图分类号： TU4文献标识码： A

The foundation design of a steel container factory

Chen Su Zhen

CNNC Xinneng Nuclear Engineering Co.，Ltd Architectural research and design Institute Shanxi Taiyuan

Abstract: According to the foundation of a stainless steel container production plant in Nanjing area, using comparative analysis and calculation of different schemes,the advantages and disadvantages for each scheme of foundation treatment and foundation part of the selection, analysis and comparison of calculated from the two aspects of safety and economy of the structure, the foundation design scheme optimization.

Keywords: steel structure workshop, foundation treatment, foundation, steel roof truss, steel beam.

1.1、工程地质情况

本工程所在场地抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g。厂区的基础，部分位于有塘区域内，有塘区域土层主要表现为2土层，局部为淤泥质粉质粘土，土质特点为饱和、软塑~流塑，承载力为70kpa，较低。饱和场地地下水主要分布在有塘部分，稳定水位埋深0.62~1.9米，水位变幅较大。

由于场地上部土层厚薄不一，地基土不均匀，物理力学性质差别较大，埋置深度层次不齐，且含有塘，这样复杂的地质和地形无疑给本工程地基基础的设计带来很大的难度，如何在满足设计承载力要求的条件下消除地基土的不均匀对上部建筑的影响，合理选择经济安全的地基处理及基础设计方案成为设计的核心问题。

1.2、地基及基础设计方案确定

在本项目地基基础设计中，首先要解决三个问题：一是如何满足地基承载力要求，二是如何消除地基土的不均匀对上部建筑的影响，三是如何合理控制地基基础方案的成本问题，只有合理的结合三方面，才是最优的地基基础设计方案。

1、第一方案：天然地基+柱独立基础：

本厂房绝对标高为14.700m，由地勘报告可知，选取1土层为持力层，地基承载力为200Kpa，且土层埋置较浅，可考虑直接采用天然地基。

具体做法为：厂房基础以1土层为承载力土层。局部未置于处，将基底下1土层上部的填土全部清除,然后用砂夹石（其中石子占全重的30%~50%）换填至设计标高。垫层宽出基础外边缘1.000m。分层夯实，压实系数不得小于0.97，处理后的地基承载力特征值不小于200KPa。

基础底标高为-2.900，依据地勘报告提供的数据，经过计算，换填厚度平均为1.5米左右。

经计算，基础面积最大为：4.7X5.7m2，基础高度2.4m。

2、第二方案：桩基础（预应力混凝土管桩）：

从地勘报告提供桩基设计参数可以得出，钻孔灌注桩桩端阻力仅为预应力管桩桩端阻力的4/15，相同条件下，如果采用钻孔灌注桩，厂房柱基础承台下桩的数量就会相应增加，承台面积也会增大。因此，选取预应力管桩作为桩基础方案。

管桩以第层土为桩基础持力层，（桩基承台底标高-2.500）,根据《南京地区建筑地基基础设计规范》（DGJ32/J 12-2005）公式9.2.3-1计算单桩承载力：

其中：是单桩竖向承载力特征值；

为桩端端阻力、桩周土阻力特征值；

为桩底端横截面面积；为桩身周边长度。

最终确定设计单桩竖向极限承载力标准值为：

由于场地上部土层厚薄不一，根据持力层埋深情况不同，在选取桩径为500mm情况下，最终确定了4种桩长，分别为：

ZH1：有效桩长16m，共92根，型号为PHC-500(100)A-C80-8、8

ZH2：有效桩长20m，共75根，型号为PHC-500(100)A-C80-8、12

ZH3：有效桩长8m，共30根，型号为PHC-500(100)A-C80-8

ZH4：有效桩长12m，共24根，型号为PHC-500(100)A-C80-12

通过计算，柱基础多为2、3、4桩承台，基础面积较小。最大基础面积为3.3X3.4m2，基础高度2.3m,比第一方案独立基础砼可节省40%。

3、方案对比

优缺点分析：

方案一：天然地基+柱独立基础

优点：天然地基及独立基础施工简单，操作方便，造价较低。

缺点：a、地基承载力相对偏低，满足地基与基础变形要求能力较差，本项目吊车荷载较大，如引起不均匀沉降影响吊车正常行车，造成使用麻烦。b、柱基础面积大，影响厂房内设备布置，由于厂房内部设置许多大型设备，设备精密度要求高，一些设备设置防震带周圈隔离，如落地洗镗床等，若设备基础与柱基础相邻过近，吊车运行过程带来的振动就会对设备操作带来影响，给设备生产带来安全隐患。

c、有塘部分水位较高，基础开挖时存在降水、排水问题，给基础施工带来困难。d、位于有塘区域内基础挖填土方较大。

方案二：管桩基础

优点：a、承载力高，桩承台基础面积小，可弥补部分管桩带来的造价问题，对厂房设备布置影响小。b、基础强度大，变形小，可减小大吨位吊车造成的不均匀沉降。给吊车使用提供保障。c、当地管桩运用普遍，施工设备当地就有，能节约部分造价。d、减小部分土方挖、填量，减小部分造价。

缺点是：由于土层厚度不均匀，持力层顶面标高不统一，桩长不易确定；成本较高。

通过概算，基础部分造价：第一方案为300万左右，第二方案为390万左右。

综合上述优缺点，针对厂房吊车吨位大、设备精度要求高这些特点，考虑当地施工技术条件，为了保障厂房使用后生产设备正常运行，与甲方沟通后，最终确定了地基基础方案为第二方案即：预应力管桩方案。

为了检测效果，抽取3根桩进行了单桩竖向抗压静载试验，最后，根据南京某公司工程测试中心有限公司提供的桩检测报告显示试验桩均达到了2400 KN的设计要求，沉降量分别为19.21mm、16.62mm、13.74mm。满足设计要求。

本项目现已开始投入使用，沉降稳定，效果良好，可以满足设备精度要求以及吊车运行要求，证明本地基基础方案切实可行。

参考文献

[1] JGJ79-2002 建筑地基处理技术规范[s] .2002版.北京:中国建筑工业出版社，2002.

[2] GB5007-2011 建筑地基基础设计规范[s].2002版.北京:中国建筑工业出版社，2002.

[3] 黄呈伟 郝进峰 李海旺 钢结构设计 北京 科学出版社，2005

[4]《地基处理手册》编写委员会.地基处理手册[M].第3版.北京:中国建筑工业出版社，2009.

[5]朱炳寅等.建筑地基基础设计方法及实例分析[M].第1版.北京:中国建筑工业出版社，2010.