贵州铁合金厂厂房基础选型.doc

贵州铁合金厂厂房基础选型、设计问题探讨余举学（贵州师范大学,贵州 贵阳550001）摘要: 对该厂扩建厂房基础进行选型对比,认为在溶沟、溶槽、溶洞发育，基岩面高差大，地下水位波动的地质复杂地区,对于荷载大的厂房，宜采用挖孔桩,并对孔桩持力层下软弱夹层，构造破碎带下卧层的桩底距离及桩的锚固深度进行讨论。关键词：厂房、基础选型、软弱夹层、构造破碎带、锚固深度1 建筑物情况对基础选型的影响 该厂房建筑荷载较大，一般每个单柱承重均大于3000KPa，有的高达9000KPa，因室内设有吊车等运动机具，故动荷载也较大,每个单柱所承受的水平力及力矩分别在100KN和1000KNm以上，在此力学条件下可优先考虑采用箱形基础或片筏基础。2 建筑场地工程地质条件建厂区位于长条形岩溶洼地内，洼地内下伏碳酸盐岩中发育溶洞、漏斗、石芽等岩溶地貌，大冶组灰岩属岩溶裂隙含水层，富水性强，地下水位受邻近湖水位影响，地下水较丰富，尤其在红粘土与强风化岩层交接处及构造破碎带、岩溶发育带、地下水极为发育、初见水位较浅 ，属岩溶裂隙潜水型。根据建厂区的工程地质条件，若采用天然地基箱形基础或片筏基础，将会遇到如下困难：（1）因下伏基岩岩溶极为发育，基岩面犬牙交错，相隔咫尺，基岩面高差达17m，溶沟、溶槽、溶洞发育，上覆红粘土层在地下水作用下将软化，降低其承载力，尤其邻近湖水位，随季节波动涨落，使红粘土软化硬化，红粘土的承载力受到极大的影响，故红粘土的地基容许承载力不能满足五层建筑物（35m高）的承重要求，即使对经过宽度和深度的修正后满足承重要求，但整个地基的沉降和高低层的差异沉降也难于满足要求。（2）基坑开挖、放坡、降水等施工问题受施工场地限制。（3）综上所述，可优先考虑桩基础。桩基的选型主要根据上部结构荷重和单桩承载力及布桩要求考虑，在确定采用基岩作持力层，上部结构为框架柱后，设一柱一桩，不设承台的大直径扩底桩，其承载能力较高，且受力简明，安全可靠，技术经济效果显著。3 设计问题探讨3.1.桩基持力层（基岩）下软弱夹层，构造破碎带下卧层到桩底的距离问题。现用计算简图（图一、二）计算各种桩径下的硬持力层冲切力及抗冲切力安全系数。冲切 (式中q为软下卧层在群桩作用下的地基反力，q的最大值为下卧层地基容许强度)，假设q =0（软卧层为溶洞）则QC=N（桩的承载力），QC显然偏大，但对抗冲切计算结果是偏于安全的。应用抗冲切力公式式中Re为岩石的抗拉极限强度Re=0.028Rc（Rc为岩石的抗剪极限强度），建厂区Rc根据地勘部门提供的数据Rc=28.42-68.8MPa，取Rc=28.42MPa计算：S为冲切锥体平均周长扩散角取30令QE= 0.75Resh,则QE=191.23(d+h)h抗冲切力安全系数 现将各种桩径及不同厚度下的安全系数列于下表1：表1：桩径 d(mm)单桩容许承载力N(KN)所选基础说明硬持力层厚度h硬持力层设计抗冲切力(KN)抗冲切安全系数14007000JA-1,2,410JE-1,2,11,171d7496.21.071.5d14055.42.012d27307.63.9015008000JB-14,9JQ-3JC-2,3,131d8605.41.081.5d16135.02.022d25816.13.2316008500JE-121d9791.01.151.5d18358.12.162d29372.93.46200014000JA-31d15298.41.091.5d28684.52.052d45895.23.28由表一计算结果可知，若取抗冲切强度安全系数，则硬持力层厚度h1d已满足，若取K=2.0则h=1.5d 已满足。实际上计算冲切力时已为了简化计算取大了，故桩尖下硬持力层（基岩）厚度只要有1.5d，桩可不必穿越软弱夹层或构造破碎带下卧层。 3.2.关于桩进入硬持力层（基岩）锚固深度的讨论，现根据图三分析桩身和基岩的抗剪强度。 3 2。1 通过桩身混凝土抗剪强度确定桩的锚固长度h 由公式式中Q为剪力，此处Q=N（t），K为混凝土抗剪强度安全系数，Ra为混凝土强度， C25混凝土Ra=15MPa，d为桩径（扩底部分不计），令桩身混凝土设计抗剪承载力则试以各种桩径和不同埋入基岩深度计算桩身抗剪力的安全系数列于表2。322 由基岩抗剪强度确定桩身锚固长度基岩抗剪承载力相当于桩在基岩中的摩阻力，根据公路桥涵设计规范桩的容许抗压承载力公式， 。采用式中第二部分计算（即利用基岩周圈摩阻力，不考虑端承力）。建筑场区RC=29MPa,C2=0.04。故。将计算结果列于表2 表2桩径d(mm)单桩承载力(KN)桩进入基岩深度h(mm)桩设计抗剪承载力(KN)Py=C2UhRc(KN)抗剪安全系数比较值说明140070001.5d9693.210708.71.381.53比较值不是安全系数Py已考虑了安全系数2 d12924.214278.21.852.042.5d16155.317847.82.312.55150080001.5d11127.412293.11.391.542 d14836.516390.81.852.052.5d18545.620488.52.322.562000140001.5d19782.021854.41.411.562 d26376.029139.21.882.082.5d32970.036424.02.362.60323 关于桩进入基岩深度的讨论根据表2计算结果分析，认为当桩进入基岩深度h=1.5d 时，桩已能将本身的承受的荷载安全地传到基岩层中去，同时基岩也 可不用端承力安全地将桩支承，即是说桩已在岩层中锚固，桩不必穿越破碎带，考虑 到工程地质条件的复杂性，可取桩入基岩的深度h=2d ，作为桩的锚固深度和桩不穿越软弱夹层或构造破碎带的条件。参考文献1、现行建筑结构规范大全A，北京中国建筑工