溫州地區(qū)某大型倉儲建筑基礎(chǔ)設(shè)計優(yōu)化分析

[摘要]隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑工程的優(yōu)化設(shè)計已經(jīng)成為投資方的重要關(guān)注對象。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要做到安全可靠，還要做到經(jīng)濟效益的最大化。本文以溫州地區(qū)某大型倉儲建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計為例，講述了本工程在設(shè)計過程中的基礎(chǔ)設(shè)計優(yōu)化過程。

[關(guān)鍵詞]基礎(chǔ)；設(shè)計；優(yōu)化

1、工程概況

本工程為一幢5層高層倉儲建筑，一層層高5.4m，二～五層5.1m。項目用地面積11939.5m2，倉儲總建筑面積39997.33m2。工程位于溫州某工業(yè)區(qū)內(nèi)，屬于二期用地項目建設(shè)。倉儲建筑南臨已建3#生產(chǎn)車間，北臨大型皮革交易市場（多層），東臨通行道路，西臨園區(qū)內(nèi)職工宿舍。建筑平面尺寸為110m×71m，上部結(jié)構(gòu)主要柱網(wǎng)尺寸為9m×10m。建筑樓地面均布活荷載一層地面：15kN/m2；二層一五層：10kN/m2。建筑內(nèi)一層標高0.000，室外地坪標高-0.900。

2、地質(zhì)概況

根據(jù)勘探揭露，場地勘察深度范圍內(nèi)各土層主要為：2粘土層、2-1淤泥、2-2淤泥質(zhì)粘土、2-3粘土、3圓礫、4粘土、5圓礫、6粘土、7含粉質(zhì)粘土角礫、8粘土、g含角礫粉質(zhì)粘土、10全風化凝灰?guī)r。場地上部土層主要為第四紀全新統(tǒng)表層粘土、淤泥、含粉質(zhì)粘土碎石層，均不具備單獨做基礎(chǔ)持力層條件；中部地層為黏性土、圓礫、含粘性土碎（角）礫石互層，可組合作為本工程擬建建筑物的樁基礎(chǔ)持力層；下部基巖層埋深相對較深。

3、初步基礎(chǔ)方案

基礎(chǔ)采用C30機械鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑600mm，有效樁長59m，同時要求樁端進入持力層6-粘土層≥1.2m為控制條件，單樁豎向承載力特征值為1400kN，樁數(shù)858根。柱下獨立承臺，主要為9樁承臺，承臺高度1.7m，主要部分承臺頂標高為-1.000。一層主框架梁（350x1300）兼基礎(chǔ)聯(lián)系梁聯(lián)系。

4、基礎(chǔ)梁、承臺優(yōu)化

初步設(shè)計為常規(guī)設(shè)計，考慮到本工程體量較大，整體性較好，除周邊承臺按原方案外，其余樁承臺均可改為高承臺，樁頂標高由-1.000改為-0.050（同一層地面標高）。調(diào)整后，由于考慮承臺影響，一層主框梁的計算跨度大幅先減小，一層主框架梁均由350x1300改為350x900，節(jié)約了大量的混凝土和鋼筋用量。此次土方開挖方面節(jié)約了近60萬元費用。

5、樁基方案的調(diào)整

預(yù)制樁能充分發(fā)揮土層端承力和側(cè)阻力，樁身質(zhì)量易于控制，與鉆孔灌注樁相比，具有運輸?shù)跹b方便、施工速度快、對周邊環(huán)境污染少、造價低等特點。本工程場地距北面皮革交易市場約15m、距西側(cè)為宿舍樓約9m，距南側(cè)為3#車間約10m、東側(cè)為市政道路及地下管線，擠土效應(yīng)和振動效應(yīng)明顯，易對周邊建筑物和市政工程造成不良影響。

機械鉆孔灌注樁在施工過程中基本無噪音、無振動，無濃煙排放，對環(huán)境的影響小。灌注樁沒有樁接頭，避免了處理樁接頭的過程，對樁的整體受力也較好。鉆孔灌注樁在樁長、樁徑及持力層確定和選擇上自由度較大，但造孔須采用泥漿護壁，對環(huán)境污染較大，地基土承載力發(fā)揮較差，基礎(chǔ)造價較高且施工周期長，單樁承載力受施工影響較大等特點。

地勘上建議采用機械鉆孔灌注樁，這也是常規(guī)上的選擇。不過由于本工程規(guī)模較大，機械鉆孔灌注樁和預(yù)制樁的費用會在工程造價上占據(jù)極具分量的地位。我們會同甲方、施工單位、監(jiān)理等有關(guān)單位經(jīng)過多次討論，充分研究了本工程實施預(yù)制樁方案的可行性。為了盡可能減小對臨近建筑的影響，我們選取的有效樁長56m長的預(yù)應(yīng)力管樁，樁數(shù)為722根。節(jié)約造價的前提是必須保證工程的安全，為此我們編制了控制樁基施工對鄰周建（構(gòu)）筑物影響的防護方案。

防護方案主要有如下幾個方面：

1）樁基施工由兩臺樁機同時進行，采用隔跳打法，每臺樁機每天施工2-6根，每天總數(shù)量一般不超過8根，按劃定區(qū)域施工。靠近臨近建筑的區(qū)域嚴格控制打樁速度，如2鼻機的3區(qū)、4區(qū)、5區(qū)每天上午和下午各打1根樁，1#機-6區(qū)每天數(shù)量控制在4個以內(nèi)。

2）在房屋四周根據(jù)具體情況設(shè)置1.5m寬1m-1.5m深和2m寬1.5m-2.0m深的防震溝。溝內(nèi)布設(shè)孔徑500mm，孔深30m，間距1.5m-2m的單排和雙排釋放孔。孔內(nèi)設(shè)加強的30m長毛竹籠。毛竹籠分節(jié)放置，以防塌孔。

3）采取加強的監(jiān)測措施：密切監(jiān)測已建、在建建筑物動態(tài)，適時調(diào)整打樁順序、數(shù)量、采取相應(yīng)措施。防擠溝外側(cè)3m每隔10-15m設(shè)置一個觀察點，做好記錄，施工單位應(yīng)請建設(shè)單位和監(jiān)理單位認可，及時觀察水準變化。施工期間每天觀測不于一次，并書面上報監(jiān)理單位。監(jiān)測內(nèi)容為管樁施工時隆起和水平位移量，如有異常情況停止施工。并通報建設(shè)單位和監(jiān)理單位共同采取措施。本工程采取自行監(jiān)測和建設(shè)單位委托第三方監(jiān)測相結(jié)合，根據(jù)第三方監(jiān)測單位提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)，適時調(diào)整打樁順序和打樁數(shù)量。初步監(jiān)測位移報警值3mm/天就暫停施工，當累計到一定程度出現(xiàn)異常（建筑物裂縫、地面隆起、投訴等）時也要暫停，施工單位應(yīng)及時和監(jiān)測單位、設(shè)計、甲方、監(jiān)理聯(lián)系、分析和采取應(yīng)急措施。

4）編制樁基施工應(yīng)急預(yù)案：包括發(fā)生坍（倒）塌事故措施、應(yīng)急預(yù)案和周邊建筑物、道路、管線破壞措施、預(yù)案。

根據(jù)初步設(shè)計，采用C30、600徑鉆孔灌注樁，有效樁長59m，單樁承載力特征值1400kN，樁數(shù)858根，樁基費用約為1524萬元。調(diào)整后，采用PC600-110A預(yù)應(yīng)力管樁，有效樁長56m，單樁承載力特征值1600kN，樁數(shù)722根，樁基費用約為870萬元。此項調(diào)整，節(jié)約了工程造價654萬元，產(chǎn)生了非常巨大的經(jīng)濟效益。

6、單樁承載力的提高

本工程位于溫州某工業(yè)區(qū)內(nèi)，園區(qū)內(nèi)地質(zhì)情況變化較為均衡。為此，我們充分比較了同類地區(qū)以往的多個工程項目的地質(zhì)報告取值情況和試樁結(jié)果。在結(jié)合設(shè)計的實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上提出提高單樁承載力特征值的要求，建議單樁承載力特征值由1600kN提高至2200kN。經(jīng)過設(shè)計前試樁，承載力均能滿足要求。樁數(shù)再一次大大減少，不僅能有效控制對臨近建筑的影響可能性，而且進一步降低了工程造價。本次調(diào)整仍采用PC600-110A預(yù)應(yīng)力管樁，有效樁長改為55m，單樁承載力特征值改為2200kN，樁數(shù)573根，樁基費用約為678萬元。

總結(jié)：

本工程基礎(chǔ)部分設(shè)計經(jīng)過多次的優(yōu)化，僅已知部分的造價估算已節(jié)省了900萬元以上，創(chuàng)優(yōu)設(shè)計效果非常顯著。這也啟發(fā)我們?yōu)榱烁玫臐M足人們的要求，適應(yīng)社會的發(fā)展，我們必須要對我們的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行不斷優(yōu)化。

通過不斷加深結(jié)構(gòu)理論的認識和總結(jié)工程的實踐經(jīng)驗，茌合理設(shè)計方式的選擇和各方共同努力下把我們的結(jié)構(gòu)設(shè)計成果做到安全、合理并且盡可能發(fā)揮出最佳的經(jīng)濟效益。