商品混凝土攪拌站基礎及地下結構設計

唐玉嬌，陸松倫，任宇霞

（北京凱盛建材工程有限公司，北京 100024）

商品混凝土攪拌站基礎及地下結構設計

唐玉嬌，陸松倫，任宇霞

（北京凱盛建材工程有限公司，北京 100024）

合理的設計商品攪拌站的設備基礎和地下結構能有效的保證商品攪拌站的安全生產和正常使用。作者根據自身從業多年的設計施工經驗，簡單的介紹了商品混凝土攪拌站基礎及地下結構的設計施工要點及相應的注意事項。

混凝土攪拌站； 基礎； 地下結構； 設計

自20世紀80年代以來，隨著我國經濟的騰飛、經濟建設的加速，作為工程建設主要材料的混凝土受到越來越多的關注。為提高混凝土的產量、保證混凝土的質量，商品混凝土攪拌站的建設數量也呈爆發性增長。商品混凝土攪拌站雖為非永久性建筑物，但其因自身結構類型和荷載類型的特殊性，同時考慮到攪拌站的正常使用和工程造價原因，其基礎和地下結構設計的合理性就顯得尤為重要。因此，合理的設計商品攪拌站的設備基礎和地下結構能有效的保證商品攪拌站的安全生產和正常使用。

商品混凝土攪拌站基礎是保證整個商品混凝土攪拌站正常運轉的重要部位。作者根據自身從業多年的設計施工經驗，簡單的介紹了商品混凝土攪拌站基礎及地下結構的設計施工要點及相應的注意事項，以期同廣大設計施工同行探討相關設計經驗與施工工藝，為今后商品混凝土攪拌站設計與施工提供參考與建議。

1 商品混凝土攪拌站基礎及地下結構設計要求

1.1 商品混凝土攪拌站基礎及地下結構設計的準確性要求

商品混凝土攪拌站基礎設計圖樣是商品混凝土基礎及地下結構設計的重要組成部分。在進行設計工作前，設計師必須詳盡的了解設計要求與合同內容，掌握施工場地的工程地質狀況。同時，相關設計人員必須認真學習、掌握相應基礎的設計規范知識，并與機械、電氣設計知識融會貫通。在充分掌握上述知識的前提下，設計人員必須反復計算驗證，以期做出最合理的設計方案，并保證采用標準的制圖、文字表達方法，以滿足工程的施工要求。

商品混凝土攪拌站總體方案圖在征求相應技術主管人員的同意后方可進入后續設計階段。技術部分相關負責人必須始終堅持設計方案和圖紙審查制度的嚴肅性，強化自身的責任感，同時確保混凝土攪拌站基礎圖經過設計和施工人員審核，并簽署姓名及日期，便于后期相關人員對設計人員進行咨詢與討論。

1.2 商品混凝土攪拌站基礎及地下結構設計的清晰性要求

在工期不是十分緊張或者混凝土攪拌站規模不太大的時候，應盡量采用圖幅較大的圖紙以確保基礎施工的準確性，保證混凝土攪拌站基礎及地下結構施工的順利進行。在實際的施工過程中，考慮到工期原因常常采用傳真圖，但受技術條件的限制，傳真圖的圖幅大小受限，清晰度也不足。傳真圖多采用分圖繪制，即分張繪制建筑安裝圖、混凝土基礎平面圖、立面圖、剖面圖等，但是要保證圖形線粗合適，字體清晰。傳真圖應保證統一編號，統一命名，盡量使設計圖清晰明了，以保證后續施工的順利進行。

1.3 商品混凝土攪拌站基礎及地下結構設計的完整性要求

工程實踐表明，商品混凝土攪拌站基礎及地下結構設計的完整在一定程度上能有效保證施工的順利進行。一套詳盡的基礎及地下結構設計圖可準確的知道施工過程，其應包含以下部分：

1）詳盡的圖紙目錄。混凝土攪拌站基礎及地下結構的設計圖紙在保證完整性的基礎上也應編制詳細的設計圖紙目錄，以便后續查詢及歸檔。

2）安裝圖（其應包含平面布置圖、剖面圖，主視及側視圖）。在工程實踐中，若相關圖紙缺失，即不能及時有效為現場的施工技術人員進行施工指導，進而拖慢了施工進度。

3）施工基礎圖，其應包含基礎的平面圖，剖面圖，鋼筋圖和局部放大圖等。

4）獨立設備的基礎圖（如獨立的粉料罐的基礎圖），圖中應根據不同的工程地質條件給出不同基礎的深度和相應要求。

1.4 商品混凝土攪拌站基礎及地下結構設計的安全性要求

根據現場的施工條件和水文地質條件，商品混凝土攪拌站基礎及地下結構的設計應由具有相關從業資質的設計人員進行并審核確認。攪拌站基礎及地下結構的地面許用壓應力一般為0.2～0.3MPa，基礎強度按規范的相應標準進行選用并計算。

當地基強度較大時，基礎開挖后一般只須對基礎底層進行鋪墊處理，其后即可進行混凝土的澆筑作業。基礎混凝土澆筑時，其強度往往控制在C30；當地基強度不足時，在基礎開挖后必須根據開挖后基礎的填實度選擇不同的施工工藝進行二次加固。二次加固時常用的加固方法有打樁或增大基礎面積，其共同的目的為增加基礎的承載力，以防基礎在正常使用階段開裂或下沉，從而對建筑物造成進一步的破壞。

2 商品混凝土攪拌站基礎及地下結構設計要點概述

由于商品攪拌站的規模不同，其組成形式也往往多種多樣。總體上來說，商品攪拌站由粉料罐、進料倉、攪拌主樓及相關附屬結構組成。該文主要討論了商品混凝土攪拌站進料倉和粉料罐的基礎及地下結構設計要點。商品混凝土攪拌站基礎及地下結構設計所需的設計資料應包含以下幾個方面：

1）商品混凝土攪拌站機械設備滿負荷運行時的豎向荷載（包括設備自重及材料重）。

2）商品混凝土攪拌站所在地的水文地質條件，其應包含該地的深／淺地基持力層承載力，下臥層的物理力學性質，地下水位等。

3）其他設計資料，如當地的地震設防烈度，風荷載，雨雪荷載等。

2.1 混凝土攪拌站的基礎及地下結構設計方案

1）商品混凝土攪拌站選址應避開地震斷裂帶及山地邊坡等地質災害嚴重的地區，盡量保證周圍交通便利，在一定程度上也應考慮環境因素。

2）根據當地的地質狀況（土層分布及下臥層承載力狀況）靈活選用基礎形式，合理確定基礎埋置深度。3）充分考慮地震作用下上部結構荷載的動力作用和和地面堆載及大型運砂車對地下側壁的影響。風荷載及雨雪荷載在一定程度上也會影響基礎的受力狀態。

4）基坑開挖時應根據混凝土攪拌站所在地址的土質狀況決定是否應該進行邊坡的支護。

當然，在保證結構充分安全的前提下，可適當改變基礎及地下結構的布置以滿足相關的經濟性要求。

2.2 進料倉的基礎與地下結構的設計

進料倉的地下結構主要有基礎和地下室混凝土側壁兩個部分。考慮到材料基本不參與地面上部受力且材料本身重量與所替換土體的重量不在一個數量級，同時由于地基的補償效應，在不方便計算的情況下，其底部片筏地板的面積可認為等于其建筑面積。且因基底凈反力較小，可按其板跨的長度選擇板厚。進料倉的設計難點在于其地下室混凝土側壁的設計驗算。

1）當地下室混凝土側壁的強頂無梁板連接時，其只能按懸挑板進行設計；當地下室混凝土側壁頂部有梁板連接或者其有剛度足夠大的壓梁作用時，可將其視為上部鉸接、下部固定的單位寬度的單向板進行設計。考慮到經濟方面的因素，常常不采用懸挑板設計。因而在設計過程中，在保證相關設備及設備基礎不影響傳送帶的情況下，盡量采用地下室混凝土側壁梁板連接或采用壓梁結構。

2）地下室混凝土側壁計算時，其荷載的選用應考慮到方方面面的影響因素：土體的性質（包括土體的重度及內摩擦角，地下水位的高度），地面上部結構所傳遞的荷載以及其他原因造成的對地下室混凝土側壁產生的壓力。在實際計算時，應根據土體的物理力學性質，選用合適指標計算土體作用于地下室混凝土側壁的壓力。

3）基于上述荷載的綜合作用，可采用合適的計算軟件進行進料倉地下室側壁的截面和配筋計算。在進行驗算時應注意，在鋼筋總面積達標的情況下，應盡量增大配筋間的間距。特別需要注意的一點是應取連續墻下端彎矩中的較大值進行配筋，以免造成基礎正常使用階段的破壞。

4）每條斜坡傳送帶應設兩排支柱，支柱間距往往控制在1～2m，單根支柱豎向荷載約為50kN，淺基持力層為粉質粘土承載力特征值為15kPa，考慮傳送時的動力系數1.1。當上部結構傳遞來的荷載不大時常采用雙柱聯合基礎，此類型基礎設計可不考慮重心的調整，其雙柱之間地基梁的配筋計算與條形基礎的計算相同。

2.3 粉料罐基礎與地下結構的設計

對于粉料罐的地基，需首先確定其地基的承載力是否可以達到許用要求。粉料罐地基基礎的設計需要考慮建筑物的上部結構和施工場地的地質條件等方方面面的因素而往往不能孤立進行。地基土的性質主要是指地基持力層和下臥層土壤的物理力學性質，當然土壤的重度、地下水的標高、地基土的堆積年代和成因也往往需要考慮在內。在設計人員進行設計和驗算時，需要對地基持力層和下臥層的承載力進行計算。

樁基礎一般由樁和承臺組成，是通過承臺把若干根樁的頂部聯結成整體，共同承受荷載的一種深基礎。樁是設置于土中的豎直或傾斜的基礎構件，其作用在于穿越軟弱的高壓縮性土層或水，將樁所承受的荷載傳遞到更硬、更密實或壓縮性較小的地基持力層上，我們通常將樁基礎中的每根樁稱為基樁。樁基礎具有承載力高、沉陷量小的優點，可以抵抗上拔力和水平力，又是抗地震液化的重要手段，而且適用于機械化施工。但是，樁基礎需要相對較高的投資，打樁過程中的排土、噪音等可能對周圍環境產生不利影響。所以，樁基采用與否，必須經過經濟、技術、施工等多方面的分析比較才能確定。當場地的淺層土體的土質不能滿足粉料罐建設對基礎承載力和變形的要求而又不適宜采用其他地基處理工藝時就往往需要采用樁基礎來傳遞多余荷載。

當我們碰到地基承載力比較低的土壤時，可以采取換土、深基礎、樁基礎等方法來提高承載力，達到許用標準。如遇建筑地基土層軟弱，壓縮性高，強度低，無法承受上部結構荷載時，需經過人工加固處理后作為地基。若上部結構荷載很大，一般淺基礎無法承受，或相鄰建筑不允許開挖基槽施工以及有特殊用途與要求時，可用深基礎。當建筑地基上部土層軟弱、深層土質堅實時，可采用樁基礎。對于低承載力地基上的儲罐基礎設計來說，樁基礎是一個常用的方法。基樁幾何尺寸包括樁長、截面尺寸。確定基樁幾何尺寸也應綜合考慮各種有關的因素。基樁幾何尺寸受樁型的局限，選擇樁型的一些影響因素，也影響基樁幾何尺寸的確定。上部結構荷載通過樁基礎穿過軟弱土層，傳到下部堅實土層。

3 結 語

商品混凝土攪拌站基礎及地下結構的設計應充分考慮商品混凝土攪拌站正常運轉過程中所遇到的各種荷載，同時考慮混凝土攪拌站特殊的構造設計，地震荷載、風荷載、雨雪荷載、行車荷載等諸多方面影響造成的彎矩及配筋的變換均應有所考慮，設計中不能忽略上述任何一個因素。在工程實踐中，商品混凝土攪拌站因規模的不同其形式也往往變化多端，設計人員應結合施工場地狀況靈活變通，使混凝土攪拌站基礎及地下結構的設計更加安全經濟。同時，廣大施工設計人員應認真學習相應規范和施工技術，提高自身專業能力，認真負責的完成屋面工程的建設工作，更好的為社會主義現代化建設服務。

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Design of Foundation and Underground Structures of Concrete Mixing Stations

TANG Yu－jiao，LU Song－lun，REN Yu－xia（Beijing Triumph Building Materials Engineering Co，Ltd，Beijing 100024，China）

Reasonably design of the foundations and underground structures of concrete mixing stations can ensure the goods productive and effective.According to the design and construction experiences，this article simply introduces the design and the construction of foundations and underground structures，and corresponding precautions of commodity concrete mixing stations.

concrete mixing stations； foundation； underground structures； design

10.3963／j.issn.1674－6066.2014.02.024

2014－02－20.

唐玉嬌（1980－），工程師.E－mail：tyj226＠163.com