山东东营隆达股份有限公司主厂房地基处理方案优选

1、 山东东营隆达股份有限公司主厂房 地基处理方案优选-深层搅拌加固法 摘要：山东东营隆达股份有限公司主厂房为三跨单层厂房，跨度均为30.0m，柱距6.0m，南北长165.0m，东西宽90.0m，高度为16.0m，拟建工程位于东营市经济开发区内，工程地质条件场地地层主要以砂土为主，层位基本稳定，但土层物理力学性质变较大，各层土为层土-细砂；层土-含粘性土细砂；层土-细砂；层土-粉土；层土-含粘性土细砂；层土-细砂。场地地震烈度7度，存在液化土层，根据设计要求及岩土工程勘察报告，天然地基不能满足地基土承载力fk200Kpa，因此需进行人工处理，经多方案论证综合考虑后，作者决定采用深层搅拌法地基处理，

2、采用水泥粉喷桩加固法进行地基处理，达到了预期的效果。该工程被东营市建筑工程质量监督站核定为优质结构、东营市优良工程。关键词：深层搅拌；水泥粉喷桩；加固法；地基处理；控制沉降差。1、工程概况山东东营隆达股份有限公司拟建主厂房工程位于东营市经济开发区内，占地面积：206×196=40376.0m2。拟建建筑物主要可分为三部分。主厂房、综合楼、办公楼。作者仅对主厂房的地基处理方案的优选进行论证。该主厂房为三跨单层厂房，跨度均为30.0m，柱距6.0m，南北长165.0m，东西宽90.0m，高度为16.0m。厂部西部内设有一宽8.0m的污水处理车间及实验室，东侧外设有一宽6.0m的循环水泵房

3、和一宽12.0m的空压站。2、工程地质条件根据岩土工程勘察报告，场地工程地质条件主要结论如下：场地地层主要以砂土为主，层位基本稳定，但土层物理力学性质变化较大，各层土及主要物理力学性质简述如下： 层土-细砂黄褐，松散-稍密，局部中砂，厚度0.6-3.0m，层底标高0.47-2.54m，标贯击数4.0-19.0击，平均击数10.15击，最小平均值8.12m，承载力标准值fk=100kpa，压缩模量Es=9Mpa。 层土-含粘性土细砂场地西北为黄-灰褐色，其余部位为灰黑、松散稍密，厚度0.5-2.5m，层底标高-0.74-0.79m，标惯击数0.8-20.0击，平均击数10.50击，最小平均值8.

4、53击，承载力标准值fk=90kpa，压缩模量Es=9Mpa。层土-细砂黄褐-灰褐，结构较匀，上部为松散，向下逐渐密实，厚度0.6-1.36m，层底标高-2.55-0.56，标惯击数6.57-32.76击，平均击数18.32击，最小平均值13.16击，承载力标准值fk=120kpa，压缩模量Es=11.5Mpa。层土-粉土深褐色，厚度0.2-0.4m，硬塑状态，标贯击数13.35-21.89击，平均击数25.46击，承载力标准值fk=240kpa，压缩模量Es=8.6Mpa。层土-含粘性土细砂黄褐-红褐，结构不均匀，上部标贯击数2.82-6.68击，下部标贯击数8.0-25.0击，承载力标准值

5、fk=100kpa，压缩模量Es=7.8Mpa。层土-细砂黄褐，中密-密实状态，标贯击数12.32-76.0击，平均击数29.46击，承载力标准值fk=150-300kpa，压缩模量Es=7.8Mpa。以上各层土承载力标准值fk均小于250Kpa。场地地震基本烈度7度，场地南部ZT24，ZT34，ZT35号孔控制范围，存在液化土层，液化指标I1E=1.79-8.65，属轻微-中等液化。场地地下水位埋深0.45-2.10m，标同为1.78-2.30m。地下水对混凝土无腐蚀性。3、地基处理方案优选根据建筑地基基础设计规范（GB50007-2012）主厂房建筑为二级建筑物。拟建物基础地面海拔标高一般

6、为10.30m（埋深-2.0m），持力层多为层土-细砂，而且主厂房西南部及西部局部原始地形较低，需填土加高。因此基础底面以下的填土需工程后期另行处理。根据设计要求地基土承载力标准值应满足fk200Mpa，因此天然地基不能满足设计要求，需进行人工处理。而采取复事地基强度首先应满足实际基础承载力要求。实际基础承载力标准值设计要求为fk200Mpa。其次，建筑物的地基变形允许值按建筑地基基础设计规范（GB50007-2012）纵向为0.004，横向为0.003，基础沉降差应控制在规范要求范围内。第三，按建筑抗震设计规范（GB50011-2010）主厂房为丙类建筑，可采用部分消除地基液化沉降的措施，经

7、处理后基础以下液化土层的液化指数应不大于4。该主厂房地基处理设计时，地基的强度及变形两个因素应同时考虑。因场地地质条件较复杂，软弱土层埋深及厚度变化大。厂房每跨均为30.0m，纵向长度165.0m，柱距6.0m，纵横向沉降差按规范要求分别为24mm和90mm，所以在设计时主要以控制变形为主。根据该区域工程地质条件以上几个方面的因素，采用浅层地基处理的方法：主要有垫层法、开挖置换法、重锤强夯法等，重锤强夯虽给地基以冲击和振动，从而提高了地基土的强度并降低其压缩性，但是由于该主厂房地质条件较复杂，很难控制强夯参数。而深层搅拌法是用于加固饱和软土地基的一种技术成熟、可操作性强的新方法。它是利用水泥、

8、石灰等材料作为固化剂的主剂。通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂浆液或粉体强制搅拌利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应。使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质强基。成桩过程见工艺流程图。根据软土地基深层搅拌加固法技术规程（YBJ225-91）置换率（m）大于0.2时应按实体基础考虑对桩端以下土层强度及变形的影响。采用42.5普通硅酸盐水泥。4、设计计算桩端持力层及桩长确定：根据岩土工程勘察报告，号土层底部为较硬细砂层，为较理想桩端持力层，有效桩长设计为4.0m，以南部该层较软弱，桩长可根据施工情况适当加长，在有效桩长范围如遇较坚实土层，视情况而定或局部修改地

9、基处理设计。单桩竖向承载力标准（Rkd）计算：因桩间土大部分为砂土但粘粒含量较多，土质不均匀，夹有粘性土薄层，桩间土的平均摩阻力（qs）综合采用10KPa，桩端土天然地基承载力标准（qs）采用120Kpa。Rkd=qsUpL+aApqp=10×1.57×4.0+0.5×0.196×120=74.56KNQs-桩周土平均摩阻力（KPa）UP-桩周长（桩径按0.5m）L-桩长（m）A-桩端土天然地基承载力折减系数（取0.5）Ap-桩的截面积（m2）qP-桩端天然地基土的承载力标准值（KPa）复合地基承载力标准值（fsp.k）为：fsp.k=m（Rkd）/Ap

10、+（1-m）fsp.kM-面积置换率；-桩间土承载力折减系数（取0.4）Fs.k-桩间土承载力标准值（取100KPa）由于复合地基承载力标准值（fsp.k）确定为200Kpa，如仅在基础范围内布桩，置换率（m）较高，单桩承载力发挥不充分，经与建设单位、设计单位协商，在基础底面增加200mm碎石垫层，有利于减小桩土应力比，便于桩土协调工作。因此基础底面积就可按自基础底面应力扩散到桩顶面投影面积计算（应力扩散角取45°）。在实际计算中各独立基础长宽（以a、b表示）二个方向各加0.5m为计算基础尺寸（a1、b1表示）。这样基底反力由于基础地面积增加有所减小，另外相应考虑了增加基地面积后上覆

11、土重的因素，因此基础投影面积的基底反力（P2）可用下式表示：P2=P1ab+PcH(a1b1-ab)÷a1b1P1-实际基础基底反力a、b-实际基础长度及宽度a1、b1-假想基础长度及宽度Pc-基底以上基础及土自重KN/m3H-基础埋深如：J-2基础尺寸为3.6×2.8=10.08m2，假想基础尺寸a1=3.6+0.5=4.1(m) b1=2.8+0.5=3.3(m)P2=200×3.6×2.8+20×2.0（4.1×3.3-3.6×2.8）÷4.1×3.3=159.20Kpa面积置换率（m）计算按照复合

12、地基承载力标准值计算公式，面积换率（m）可按下列计算：m=(fmp.khf-fs.k)÷（RKD÷Ap-fs.k）仍以J-2基础为例m=（159.20-0.5×100）÷（74.56÷0.196-0.5×100）=0.33计算布桩数量（n）n=m×a1b1÷Ap=0.33×4.1×3.3÷0.196=22.8（根）实际布桩数5×5=25根在施工过程中由于地质条件变化，桩端土层软弱或桩长未达到设计要求，则对单桩承载力标准值影响较大时，可视施工情况适当调整桩长及置换率。5、沉降计

13、算计算模型：按有关规范要求当置换率大于0.2时，可将群桩与桩间土作为实体深基础，压缩层厚度自桩端全断面起算，算到附加应力等于土的自重应力的20%处，附加应力应考虑相邻基础的影响。对于被加固土体部分的沉降值，由于桩有效长度较短，压缩量较小，因此可认为是影响不均匀沉降的次要因素。计算方法计算地基变形时，地基的内力分布，按照各向同性均质的直线变形体理论，其最终沉降量按建筑地基基础设计规范（GB50007-2012）的有关公式进行计算。地基应力取值：由于场地部分地势较低，需填土加高，因此在计算时，土的附加应力自±0.0起算，自重应力按一般基础埋深计算，偏于安全，地下水位以上土及基础自重应力，

14、综合取值为20KN/m3，水位以下均按8-10KN/m3。计算时均考虑相邻基础的影响。压缩性指标取值各土层土压缩模量（Es）取值均按岩土工程勘察报告提供参数进行计算。在场地南部，桩底软弱土层较厚地段，计算时考虑到土层不均匀性，其压缩模量较地质报告提供数据Es=7.8Mpa减小至Es=5.0Mpa进行计算。初步计算成果：在场地东南部分地层变化较复杂，桩端下卧层土厚度按1.5m考虑，压缩模量（Es）取20.0Mpa按J-2基础尺寸计算最终沉降量S=32.37mm，据计算结果分析相邻基础附加应力的影响较小。如其它地质条件较好地段其沉降量会更小，据此判定主厂房基础的沉降差，可控制在规范要求范围以内。（

15、详见计算结果）。6、综效分析地基工程全中施工完毕后，由东营市经济开发区建筑工程质量检测站，进行地基承载力检测。检测结论为：合格工程。并经东营市经济开发区建筑工程质量监督站核验，该主厂房地基处理深层搅拌工程为合格工程。该工程竣工验收被东营市建筑工程质量监督站核验为优良工程。采用水泥粉喷桩搅拌法处理地基不仅社会效益良好，经济效益也十分可观。若采用开挖置换法进行地基处理，达到设计要求持力层200Mpa，砂土大约要下挖5.06.0米，平均按5.5米计算，基础底宽5.0米，放坡系数1:0.5，留取400工作面，350宽水沟，机械挖方外排砂土工作量为：156m×9.5m×5.5m

16、15;4=32604m390m×13.5m×5.5m×1=6682.5m390m×9.5m×5.5m×1=4702.5m3小计：43989.0m3该砂土必须全部外排，按东营市经济开发区堆放区域，每m3土方挖运费为28.00元，费用高达：43989.0m3×28.00元/m3=1231692.00元置换土必须全部从外地购买，按东营市经济开发区价格加夯填费用为21.50元/m3。费用：43989.00m3×21.50元/m3=945763.50元挖方、外排、外购、夯填费用为：1231692+945763.50=2177

17、455.50元采用水泥粉喷桩，工程决算价仅为1280500.00元节约费用达：2177455.50-1280500.00=896955.5元参考文献：1建筑地基基础设计规范。（GB50007-2012）2建筑地基处理技术规范。（JGJ79-2012）3软土地基深层搅拌加固法技术规程。（YBJ225-91）4岩土工程勘察规程。（GB50021-2001）5建筑抗震设计规范。（GB50011-2010）6工程地质手册。（第五版）工程名称：山东东营隆达股份有限公司主厂房计算日期：荷载编号基底应力p(KPa)左下角座标（m）右下角座标（m）基础底面标高z(m)自重附加xyxy117.00107.000.0000.0003.6002.8003.300217.00107.006.0000.0009.6002.8003.300317.00107.0012.0000.000