工业厂房工程的基础设计应用范文

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摘要：本文以某厂房工程为例，根据地勘及上部结构的形式、荷载特点、施工条件，对各厂房基础选型逐一描述，同时对施工过程中出现的一些如塌孔、漏浆，钢筋笼无法下沉等问题进行阐述，提出相应的防范和处理措施。最后通过设计和施工中总结的一些经验，希望能以此为类似岩溶地区的基础设计和施工提供参考。

关键词：岩溶地区；厂房；基础设计；桩基

1概述

某汽车厂房工程位于云南嵩明县，总建筑面积16.8万m2，由6栋厂房和2栋宿舍组成。

2地质条件

拟建场地位于嵩明盆地边缘西北侧，地势总体西高东低，呈缓坡状，场地经整平后，地势相对较为平缓。根据地勘报告，场地存有岩溶不良地质现象和填土外，场地地质结构相对简单，地势较为平缓，岩土体的工程特性较好，属中等溶蚀场地。从地勘报告知，1～3#厂房区域存有8m厚回填土，回填时间约1年，自重固结尚未完成。该场地下均揭露有溶洞，见洞率20%，其中4#、5#厂房揭露有土洞，分布在-9.0~-22m处，多为浅层洞体、洞内充填物大多为软塑状粘土，且不具备形成土洞的条件，经对场地调查未发现有落水洞及洞顶板坍塌现象，岩溶地基处于基本稳定。

3基础选型

对于基础形式选择，应根据地勘报告、结构荷载的大小，周边的条件依次选用天然地基、复合地基、桩基础。本场地的基础设计如下：

3.1浅基础设计

本工程4#~6#厂房采用门式刚架结构，跨度为24m、32m两种，无工艺吊挂，荷载较轻，选择浅基础是最经济的基础形式。根据勘察报告，场地虽揭露有溶洞，均在地面15m以下，符合相关规范可不考虑岩溶对地基稳定性的影响条件。且场地无人工填土层，如采用独立基础，基底可坐落②粉质粘土层，地基承载力特征值为170kPa，可满足设计要求。但地勘报告4#、5#厂房局部地段揭露土洞，其埋深在12.8~22.0m，目前地基虽处于稳定状态，但随着时间的推移，土洞会受地表水影响，逐渐向四周扩展，使土层尚失稳定，从而危及上部结构的安全。如采用独立基础需对土洞进行处理，通长会根据土洞的大小、埋深、发育程度采用灌注砂石、素混凝土进行充填后，再进行高压双液灌浆自下而上对其封堵、固结或采用高夯击能的夯机，将土洞夯塌等几种方法[1]。经讨论本场地的土洞采取充填素混凝土的方式。

3.2桩基础设计

3.2.1长螺旋灌注桩长螺旋钻孔灌注桩特点是成孔不用泥浆或套管护壁，施工无噪声、无振动，对环境无污染；机具设备简单，装卸移动快速，施工准备工作少，工效高，降低施工成本等。本工程宿舍楼为5层框架-剪力墙结构，单栋建筑面积8500m2。柱底最大轴压力约为2800kN，最小轴力约为-1300kN。根据地勘报告，本场地揭露溶洞率较低，且岩石出露较深，但拟建建筑物场地下存在层叠交替有机质软土层，地基承载力和压缩模量过小，而上部荷载较大，天然基础难以满足设计要求。勘察报告建议采用长螺旋灌注桩或旋挖钻孔灌注桩。

3.2.2钻孔灌注桩设计1#、3#厂房为大跨度双向钢桁架结构，2#厂房为多层钢框架结构，荷载大，承载力和沉降要求高。浅基础和摩擦桩难以满足要求，需考虑采用端承桩，市面存在的主要桩型有预应力管桩、预制混凝土方桩、人工挖孔桩、钻孔灌注桩。从适用性看，8度区不宜采用预应力管桩；预制方桩存量少，制作周期长；人工挖孔桩适用基岩埋深浅和地下水不丰富的情况下，本工程虽符合以上两点，但场地存在4~8m人工回填土，回填时间短，压缩尚未固结，存在塌孔的风险也不易采用。而钻孔灌注桩能提供的承载力大，且所需桩数又少，当地对此种桩型比较熟悉，施工经验丰富，亦适用于岩溶地区。综合分析1~3#厂房采用钻孔桩基础，以白云岩为持力层。在设计中我们采取如下几项措施：（1）嵌岩桩基础，岩土工程勘察规范相关规定要求，易逐桩布置勘探孔进行岩溶专项施工勘察，查明桩端下3-5d且不小于5m深度范围内是否存在溶洞裂隙等不良地质情况，以确保建筑安全。（2）根据详勘数据，对每一个桩分别计算单桩承载力，合理采用不同的桩径，减少桩数。最终1#厂房Ⅱ区、2#厂房采用多桩布置方式，1#厂房Ⅰ区、3#厂房采用一柱一桩布置方式。（3）对于溶洞顶板岩石厚度小于3d且小于5m时，桩穿透溶洞，嵌入稳定白云岩不小于1倍桩径且≥1m，持力层的斜面时，入岩深度从斜面最低处算起。

3.3桩基础施工

3.3.1长螺旋灌注桩施工长螺旋灌注桩施工存在的主要问题有桩位偏移，钢筋笼无法沉入等。分析原因：（1）桩机对位不准，场地表层存在一定厚度的有机质软土层，造成钻机移位。对此桩机就位后需要进行复检，偏差不得大于规范允许值，下钻时速度缓慢。（2）混凝土的配合比不合理、塌落度不符合要求、钢筋笼底收口角度过大导致钢筋笼不能下沉。应改善配合比，保证级配满足要求，控制钢筋笼收口角度。

3.3.2钻孔灌注桩施工岩溶地区桩基施工相对复杂，尤其1~3#厂房存在回填土，对桩基的施工增加了难度。在勘察阶段，结合柱的布置，对每一根桩下均做钻探，以保证桩端以下5m范围内无断裂破碎带和洞穴分布。在施工中，部分桩因塌孔、缩径、漏浆、导致成孔困难。结合现场实际情况采取多种措施。如3#厂房，最初采用干坐业成孔，下钢筋笼期间，在洞下5m处出现塌孔现象，分析原因是上层的回填土固结度不够，且清孔后未能及时灌注混凝土，放置时间过长。后改为泥浆护壁钻孔桩，合理控制泥浆密度、粘度解决了塌孔问题。虽然每个桩下均做探孔，但勘探所用钻的直径与桩直径相比较小，不能准确的揭露土层中溶洞分布状况及大小，造成个别桩的在成孔过程中出现掉钻、漏浆等现象。遇到这种情况我们对桩周边再次补勘发现，部分是由于初勘察未能揭露的地下溶洞、溶槽等。关于溶洞的处理通常有以下几种方法：当溶洞较小时可向孔内回填大量粘土、水泥、封堵溶洞间隙，减少漏浆现象；较大时可采用灌注砂石、素混凝土进行充填后，再进行高压双液灌浆自下而上对其封堵、固结处理；当溶洞深度较大时可采用下钢护筒方式处理。

4结论和建议

本项目根据地质情况并结合上部结构特点、荷载的大小以及施工因素，分别采用了独立基础、长螺旋灌注桩基础以及钻孔灌注桩基础。既满足了工程设计的需要，又取得了良好的经济效果。通过对岩溶地区基础的设计，以下几点需注意：（1）岩溶地区的地质情况复杂，有溶沟、溶槽、石芽等，选用基础形式时，必须对场地地质情况做出准确的勘探。（2）当基础下有土洞存在时，土洞会受地表水影响，逐渐向四周扩展，使土层尚失稳定，从而危及上部结构的安全。对此需查明土洞的分布情况及大小，通长采取灌注砂石、水泥砂浆、充填素混凝土或用强夯机夯塌土洞等措施进行处理。（3）岩溶地区采用桩基础时，应做一桩一勘，查明地下溶洞的分布情况及大小，确保桩端以下3倍桩径和5m范围内无软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布，且在桩底应力扩散范围内无岩体临空面。（4）岩溶地区当桩身范围内存在溶洞时，可根据溶洞大小分别采取回填粘土、水泥、灌注砂石、素混凝土或下钢护筒方式处理。

参考文献

[1]郑伟国.岩溶地区基础选型的思路和建议[J].建筑结构，2012，42（7）：115-118.

[2]代万品.岩溶地区某深基坑工程勘察设计实践[J].工程技术研究，2019，4（10）：198-199.

作者：关洪成 单位：北京市工业设计研究院有限公司