某数字电视产业园配套厂房地基处理优化设计★

赵云辉 孟凡超 肖专文

(防灾科技学院，河北 廊坊 065200)

某数字电视产业园配套厂房地基处理优化设计★

赵云辉 孟凡超 肖专文

(防灾科技学院，河北 廊坊 065200)

根据某数字电视产业园配套厂房场地的工程地质条件，提出了柱锤冲扩桩复合地基的处理方案。根据相关规范要求，对桩的设计参数进行了验算。最后对柱锤冲扩桩的桩径参数进行了优化，为工程提供了可靠的参考数据。

地基处理，柱锤冲扩桩，优化设计

0 引言

柱锤冲扩桩法加固地基广泛的应用于各项建筑工程实例中[1]，某数字电视产业园配套厂房地基处理优化设计，通过合理的方案比较并经过综合分析，最后采取柱锤冲扩桩复合地基方案对该工程地基进行处理。

设计桩长8 m(按实际地层桩长6 m～9 m不等)，桩径为800 mm，桩距为1.6 m，按正三角形布桩，并向基础外扩两排桩，桩体材料采用建筑垃圾。厂房共布置1 273根桩。经该设计处理后复合地基承载力能达到204.4 kPa，沉降量为22.6 mm，满足该设计要求。

本文就柱锤冲扩桩的参数选取和桩径参数的优化方面做了简要阐述。

1 工程概况

该工程地上6层，地下2层设整体车库，框架结构，筏形基础，要求地基承载力设计值180 kPa。拟建的工程场地表层为人工填土，基础埋深7.5 m，基底作用在粉砂层，承载力为140 kPa，为此需要进行地基处理。

1.1 工程地质概况

结合本工程的现场勘察、原位测试及室内试验成果综合分析，各地层情况如下:

①人工填土(杂填土和素填土)：稍湿，稍密，成分以粘质粉土为主，夹有少量碎石，厚0 m～5 m，重度18.5 kN/m3，压缩模量6.0 MPa。

②1粉砂：褐黄色，稍湿，中密，成分以石英，长石为主，含云母碎屑，仅在局部揭露。层厚3 m，重度19 kN/m3，压缩模量10.0 MPa，标贯击数平均值为18，变异系数0.14。

④细砂：黄褐色，饱和，密实，成分以石英、长石为主，层厚2 m，重度20 kN/m3，压缩模量25 MPa，极限侧阻65 kPa，极限端阻1 000 kPa，地基土承载力标准值fka=300 kPa，标贯击数平均值为41，变异系数0.16。

1.2 水文地质概况

拟建建筑场地地下水位埋深9.6 m，地下水类型为潜水，主要受大气降水补给，水质无侵蚀性。

1.3 抗震设防烈度及地震液化

根据中国地震动参数区划图判定，场地抗震设防烈度为8度。依据土质情况，在地震烈度为8度时，地下水位按近3年～5年最高水位计算，拟建场地20 m深度内饱和砂土和粉土不液化。

2 柱锤冲扩桩地基处理方案设计与计算

2.1 承载力计算

根据工程概况，该工程厂房可按100 m×20 m筏板基础计算。本设计按正三角形布桩。

复合地基承载力散体材料计算公式[3]：

fspk=[1+m(n-1)]fs。

其中，m为桩土面积置换率；n为桩土承载应力比；fspk为复合地基的承载力特征值；fs为桩间土的承载力特征值。

根据相关经验取：n=3,且根据勘察报告取fs=140 kPa，计算复合地基承载力得：fspk=[1+m(n-1)]fs=204.4 kPa>180 kPa，满足设计要求。

2.2 沉降计算

根据工程勘察报告，基础底面座落在粉砂层，经过相关分析，桩端持力层选择在细砂层较适宜，此时有效桩长为6 m～9 m。现按照桩长为8 m进行沉降计算：

(1)

其中各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的ζ倍，ζ可按式(2)确定：

(2)

其中，fak为基础底面下天然地基承载力特征值,kPa。

分层总和法沉降计算表见表1。

表1 分层总和法沉降计算表

地基变形计算深度Zn应满足：

(3)

变形计算范围内压缩模量当量值[3]：

(4)

其中，Ai为加固土层第i层土附加应力系数沿土层厚度的积分值；Aj为加固土层下第j层土附加应力系数沿土层厚度的积分值[3]。

沉降计算经验系数见表2。

表2 沉降计算经验系数[3]

计算得Es=14.162，差值后的ψs=0.423。

所以可以得出，在桩长为8 m时，基础最终沉降量为:

(5)

该工程控制的地基沉降量允许值为50 mm，符合要求。

2.3 设计参数优化

根据工程勘察报告，基础底面座落在粉砂层，经过相关分析，桩端持力层选择在细砂层较适宜。当桩土面积置换率相同时，假想处理后桩间土承载力特征值近似相差不多，所以柱锤冲扩桩处理的复合地基承载力相同，沉降量也都相同。现对柱锤冲扩桩的桩径进行优化：

1)当桩径d=500 mm时，此时桩距为l=1.0 m。

(6)

2)当桩径d=600 mm时，此时桩距为l=1.2 m，需要桩数：2 031根。

3)当桩径d=700 mm时，此时桩距为l=1.4 m，需要桩数：1 546根。

4)当桩径d=800 mm时，此时桩距为l=1.6 m，需要桩数：1 226根。

依据以上计算结果绘制如图1所示的桩数和桩身材料体积随桩间距的变化曲线图。

由上述计算结果和图1可知：从桩身材料上考虑，当本工程设计时取桩距是两倍桩径时，桩径越大，桩距越大，消耗的桩身材料也越多，需要的桩的数量越少。但实际上，从计算结果比较可知，其需要桩身材料体积相差的并不明显，但是桩的数量相差很大。所以我们在考虑桩身材料费用的同时，应该更多的考虑机械施工和人工成本。根据实际经验，桩身材料在节省10%的情况下，施工费用提高将近一倍，并且人工成本更多的与施工桩数量有关。由于桩距过近施工成孔困难，容易形成塌孔，地面大面积隆起等问题。又由于施工过程的振动对相邻桩影响较大，对成桩质量有很大的影响，所以本工程选用桩径800 mm即桩距为1.6 m的设计参数。

3 确定合适的设计参数

经过计算，最终确定合适的设计参数：桩径为800 mm，桩间距为1.6 m，桩长为8 m，按三角形布桩，向基础外缘扩2排桩，桩体材料为建筑垃圾，垫层厚度为200 mm。

4 结语

柱锤冲扩桩法加固地基适用于处理杂填土，粉土，粘性土，素填土，黄土等地基[4]，该方法施工简便，振动及噪声小。通过上述的设计及验算，本工程采用柱锤冲扩桩进行地基处理，设计桩长8 m，桩径800 mm。地基经过处理后，复合地基的承载力可以达到204 kPa。基础的最终沉降量为22.4 mm，满足使用要求。同时对桩径参数进行了优化，在保证安全性的前提下，使施工成本大大降低。

[1] 杨永斌.柱锤冲扩桩法在新灵宝车站地基加固中应用[J].山西建筑,2013,39(12)：81-83.

[2] GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[S].

[3] JGJ 79—2012，建筑地基处理技术规范[S].

[4] 陈芳芝.谈仓库地面沉降后的地基加固处理方法[J].建设科技，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★：中央高校基本科研业务费专项资金青年教师资助计划(ZY20160201)

赵云辉(1993- )，男，在读硕士; 孟凡超(1981- )，男，博士，副教授； 肖专文(1963- )，女，博士，教授级高级工程师

TU473.1

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