溫州地區(qū)某大型倉儲建筑基礎設計優(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)化設計已經成為投資方的重要關注對象。建筑結構設計不僅要做到安全可靠，還要做到經濟效益的最大化。本文以溫州地區(qū)某大型倉儲建筑結構設計為例，講述了本工程在設計過程中的基礎設計優(yōu)化過程。

[關鍵詞]基礎；設計；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，屬于二期用地項目建設。倉儲建筑南臨已建3#生產車間，北臨大型皮革交易市場（多層），東臨通行道路，西臨園區(qū)內職工宿舍。建筑平面尺寸為110m×71m，上部結構主要柱網尺寸為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。建筑內一層標高0.000，室外地坪標高-0.900。

2、地質概況

根據(jù)勘探揭露，場地勘察深度范圍內各土層主要為：2粘土層、2-1淤泥、2-2淤泥質粘土、2-3粘土、3圓礫、4粘土、5圓礫、6粘土、7含粉質粘土角礫、8粘土、g含角礫粉質粘土、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、含粉質粘土碎石層，均不具備單獨做基礎持力層條件；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持力層；下部基巖層埋深相對較深。

3、初步基礎方案

基礎采用C30機械鉆孔灌注樁基礎，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）兼基礎聯(lián)系梁聯(lián)系。

4、基礎梁、承臺優(yōu)化

初步設計為常規(guī)設計，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、樁基方案的調整

預制樁能充分發(fā)揮土層端承力和側阻力，樁身質量易于控制，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、距西側為宿舍樓約9m，距南側為3#車間約10m、東側為市政道路及地下管線，擠土效應和振動效應明顯，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)理等有關單位經過多次討論，充分研究了本工程實施預制樁方案的可行性。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長的預應力管樁，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）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。

2）在房屋四周根據(jù)具體情況設置1.5m寬1m-1.5m深和2m寬1.5m-2.0m深的防震溝。溝內布設孔徑500mm，孔深30m，間距1.5m-2m的單排和雙排釋放孔。孔內設加強的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)，適時調整打樁順序、數(shù)量、采取相應措施。防擠溝外側3m每隔10-15m設置一個觀察點，做好記錄，施工單位應請建設單位和監(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)測和建設單位委托第三方監(jiān)測相結合，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，施工單位應及時和監(jiān)測單位、設計、甲方、監(jiān)理聯(lián)系、分析和采取應急措施。

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

根據(jù)初步設計，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。調整后，采用PC600-110A預應力管樁，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。此項調整，節(jié)約了工程造價654萬元，產生了非常巨大的經濟效益。

6、單樁承載力的提高

本工程位于溫州某工業(yè)區(qū)內，園區(qū)內地質情況變化較為均衡。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報告取值情況和試樁結果。在結合設計的實踐經驗的基礎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。經過設計前試樁，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。本次調整仍采用PC600-110A預應力管樁，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：

本工程基礎部分設計經過多次的優(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，適應社會的發(fā)展，我們必須要對我們的結構設計進行不斷優(yōu)化。

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