某數字電視產業園配套廠房地基處理優化設計★

趙云輝 孟凡超 肖專文

(防災科技學院，河北 廊坊 065200)

某數字電視產業園配套廠房地基處理優化設計★

趙云輝 孟凡超 肖專文

(防災科技學院，河北 廊坊 065200)

根據某數字電視產業園配套廠房場地的工程地質條件，提出了柱錘沖擴樁復合地基的處理方案。根據相關規范要求，對樁的設計參數進行了驗算。最后對柱錘沖擴樁的樁徑參數進行了優化，為工程提供了可靠的參考數據。

地基處理，柱錘沖擴樁，優化設計

0 引言

柱錘沖擴樁法加固地基廣泛的應用于各項建筑工程實例中[1]，某數字電視產業園配套廠房地基處理優化設計，通過合理的方案比較并經過綜合分析，最后采取柱錘沖擴樁復合地基方案對該工程地基進行處理。

設計樁長8 m(按實際地層樁長6 m～9 m不等)，樁徑為800 mm，樁距為1.6 m，按正三角形布樁，并向基礎外擴兩排樁，樁體材料采用建筑垃圾。廠房共布置1 273根樁。經該設計處理后復合地基承載力能達到204.4 kPa，沉降量為22.6 mm，滿足該設計要求。

本文就柱錘沖擴樁的參數選取和樁徑參數的優化方面做了簡要闡述。

1 工程概況

該工程地上6層，地下2層設整體車庫，框架結構，筏形基礎，要求地基承載力設計值180 kPa。擬建的工程場地表層為人工填土，基礎埋深7.5 m，基底作用在粉砂層，承載力為140 kPa，為此需要進行地基處理。

1.1 工程地質概況

結合本工程的現場勘察、原位測試及室內試驗成果綜合分析，各地層情況如下:

①人工填土(雜填土和素填土)：稍濕，稍密，成分以粘質粉土為主，夾有少量碎石，厚0 m～5 m，重度18.5 kN/m3，壓縮模量6.0 MPa。

②1粉砂：褐黃色，稍濕，中密，成分以石英，長石為主，含云母碎屑，僅在局部揭露。層厚3 m，重度19 kN/m3，壓縮模量10.0 MPa，標貫擊數平均值為18，變異系數0.14。

④細砂：黃褐色，飽和，密實，成分以石英、長石為主，層厚2 m，重度20 kN/m3，壓縮模量25 MPa，極限側阻65 kPa，極限端阻1 000 kPa，地基土承載力標準值fka=300 kPa，標貫擊數平均值為41，變異系數0.16。

1.2 水文地質概況

擬建建筑場地地下水位埋深9.6 m，地下水類型為潛水，主要受大氣降水補給，水質無侵蝕性。

1.3 抗震設防烈度及地震液化

根據中國地震動參數區劃圖判定，場地抗震設防烈度為8度。依據土質情況，在地震烈度為8度時，地下水位按近3年～5年最高水位計算，擬建場地20 m深度內飽和砂土和粉土不液化。

2 柱錘沖擴樁地基處理方案設計與計算

2.1 承載力計算

根據工程概況，該工程廠房可按100 m×20 m筏板基礎計算。本設計按正三角形布樁。

復合地基承載力散體材料計算公式[3]：

fspk=[1+m(n-1)]fs。

其中，m為樁土面積置換率；n為樁土承載應力比；fspk為復合地基的承載力特征值；fs為樁間土的承載力特征值。

根據相關經驗取：n=3,且根據勘察報告取fs=140 kPa，計算復合地基承載力得：fspk=[1+m(n-1)]fs=204.4 kPa>180 kPa，滿足設計要求。

2.2 沉降計算

根據工程勘察報告，基礎底面座落在粉砂層，經過相關分析，樁端持力層選擇在細砂層較適宜，此時有效樁長為6 m～9 m。現按照樁長為8 m進行沉降計算：

(1)

其中各復合土層的壓縮模量等于該層天然地基壓縮模量的ζ倍，ζ可按式(2)確定：

(2)

其中，fak為基礎底面下天然地基承載力特征值,kPa。

分層總和法沉降計算表見表1。

表1 分層總和法沉降計算表

地基變形計算深度Zn應滿足：

(3)

變形計算范圍內壓縮模量當量值[3]：

(4)

其中，Ai為加固土層第i層土附加應力系數沿土層厚度的積分值；Aj為加固土層下第j層土附加應力系數沿土層厚度的積分值[3]。

沉降計算經驗系數見表2。

表2 沉降計算經驗系數[3]

計算得Es=14.162，差值后的ψs=0.423。

所以可以得出，在樁長為8 m時，基礎最終沉降量為:

(5)

該工程控制的地基沉降量允許值為50 mm，符合要求。

2.3 設計參數優化

根據工程勘察報告，基礎底面座落在粉砂層，經過相關分析，樁端持力層選擇在細砂層較適宜。當樁土面積置換率相同時，假想處理后樁間土承載力特征值近似相差不多，所以柱錘沖擴樁處理的復合地基承載力相同，沉降量也都相同。現對柱錘沖擴樁的樁徑進行優化：

1)當樁徑d=500 mm時，此時樁距為l=1.0 m。

(6)

2)當樁徑d=600 mm時，此時樁距為l=1.2 m，需要樁數：2 031根。

3)當樁徑d=700 mm時，此時樁距為l=1.4 m，需要樁數：1 546根。

4)當樁徑d=800 mm時，此時樁距為l=1.6 m，需要樁數：1 226根。

依據以上計算結果繪制如圖1所示的樁數和樁身材料體積隨樁間距的變化曲線圖。

由上述計算結果和圖1可知：從樁身材料上考慮，當本工程設計時取樁距是兩倍樁徑時，樁徑越大，樁距越大，消耗的樁身材料也越多，需要的樁的數量越少。但實際上，從計算結果比較可知，其需要樁身材料體積相差的并不明顯，但是樁的數量相差很大。所以我們在考慮樁身材料費用的同時，應該更多的考慮機械施工和人工成本。根據實際經驗，樁身材料在節省10%的情況下，施工費用提高將近一倍，并且人工成本更多的與施工樁數量有關。由于樁距過近施工成孔困難，容易形成塌孔，地面大面積隆起等問題。又由于施工過程的振動對相鄰樁影響較大，對成樁質量有很大的影響，所以本工程選用樁徑800 mm即樁距為1.6 m的設計參數。

3 確定合適的設計參數

經過計算，最終確定合適的設計參數：樁徑為800 mm，樁間距為1.6 m，樁長為8 m，按三角形布樁，向基礎外緣擴2排樁，樁體材料為建筑垃圾，墊層厚度為200 mm。

4 結語

柱錘沖擴樁法加固地基適用于處理雜填土，粉土，粘性土，素填土，黃土等地基[4]，該方法施工簡便，振動及噪聲小。通過上述的設計及驗算，本工程采用柱錘沖擴樁進行地基處理，設計樁長8 m，樁徑800 mm。地基經過處理后，復合地基的承載力可以達到204 kPa。基礎的最終沉降量為22.4 mm，滿足使用要求。同時對樁徑參數進行了優化，在保證安全性的前提下，使施工成本大大降低。

[1] 楊永斌.柱錘沖擴樁法在新靈寶車站地基加固中應用[J].山西建筑,2013,39(12)：81-83.

[2] GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[3] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術規范[S].

[4] 陳芳芝.談倉庫地面沉降后的地基加固處理方法[J].建設科技，2013(22):81-83.

OptimizationdesignoffoundationtreatmentforadigitalTVindustrialparksupportingplant★

ZhaoYunhuiMengFanchaoXiaoZhuanwen

(InstituteofDisasterPrevention，Langfang065200，China)

According to the engineering geological conditions of a digital television industrial park supporting workshop, the treatment plan of the composite foundation of column hammer expanding pile is put forward. In accordance with the requirements of the relevant codes, the design parameters of the pile are checked. Finally, the diameter parameters of the column are optimized, which provides a reliable reference data for the project.

foundation treatment, piles thrusted-expanded with column-hammer, optimization design

1009-6825(2017)23-0055-03

2017-06-05★：中央高校基本科研業務費專項資金青年教師資助計劃(ZY20160201)

趙云輝(1993- )，男，在讀碩士; 孟凡超(1981- )，男，博士，副教授； 肖專文(1963- )，女，博士，教授級高級工程師

TU473.1

：A