某厂房基础选型及地基处理方案分析

孙莉

摘要：随着科学技术的不断提升，房屋工程建设也有了较大的进展。在大型、重型厂房建设过程中，遇复杂地质情况时应就基础选型、地基处理方式进行分析比较。本文针对某工程产业园内建筑物基础选型及地基处理方案分析，通过对场地土层的勘察，然后制定浅基础形式、桩基础形式等方案，通过将厂房基础选型及地基处理方案进行比较，从而选择最佳的方案，既保证工程质量，又实现将工程造价控制在合理范围内。

关键词：某厂房；基础选型；地基处理；方案

在工程建设过程中，地基基础工程量和工程造价对整个工程而言具有重要作用，地基选型、地基处理的合理性，将影响整体建筑工程质量。同时，在地基处理过程中，必须考虑到项目的安全性和经济性，将工程造价控制在合理范围内。因此在某工程产业园工程在建设过程中，必须加大基础选型和地基处理的力度，进而保证厂方房结更加合理，而且确保工程更加经济。因此，必须对园区内厂房基础选型及地基处理方案分析，并结合工程地质条件，选择切实可行的地基处理方案，然后做好基础选型，从而使得地基的承载能力和变形都符合要求，确保厂房地基工程质量有所保障。

一、工程概况

某工程产业园拟建工程场地位于兰州市七里河区彭家坪，场地以农田为主，由南向北地势下降，高差最多为10m。对于工程产业园拟建设钢筋混凝土框架结构的办公楼一幢，钢结构工业厂房三座。办公楼的平面轴尺寸为18.0m×55.0m，总体高度为38m，包含地上10层，地下1层，建筑面积13040m2；采用框架结构，基础用钢筋混凝土柱下条形基础；对于三座工业厂房，均采用钢结构，平面轴线尺寸分为1号车间：120.0m×144.0m，建筑面积18120 m2，屋下弦高度12.0m；2号车间：180.0m×120.0m，建筑面积33480 m2，屋下弦高度12.0m；3号车间：90.0m×150.0m，建筑面积13910 m2，屋下弦高度30.0m；基础拟采用柱下桩基础或复合地基钢筋混凝土条基础。

根据勘察单位提供的《某工程工业园场地岩土工程勘察报告》显示，在对工程地质深度勘察过程中，场地地层主要由厚层风积相黄土状粉质粘土、冲洪积形成的混合土层和卵石构成，第一层是素填土，层厚0.7～2.0m，主要成分由黄土状粉质粘土和漂石或卵石组成，粗颗粒约占总体积40%，成分是黄土状粉质粘土和漂石或卵石，该层土质松散，层厚较薄，均匀性差，不能作为建筑物基础的持力层；第二层是黄土状粉质粘土（Q4eol），层厚为47.3～51.1m，层面标高1604.54～1609.01m，由于厚度较大，在洪水的影响下将导致平面分布不均匀，所以必须对浅部土层进行地基处理后，才能作为建筑物的基础持力层；第三层是混合土（Q4al+pl），主要以透镜体形式分布，该层为碎石层，不连续，层厚较薄，层面埋深较深，不考虑作为建筑物持力层。总之，这些土层粘土的承载能力较低，并不能满足建筑承载能力和变形要求，因而需要对地基进行处理，并做好基础选型工作，从而确保工程基础选型和地基处理更加合理。

二、工程地质情况

根据勘察队提供的地质勘查报告可以得知，该工程地质的土质比较松软，而且土质饱和，是中性压缩和可塑性土，而且地下水位在自然地面的0.99m，也可以说明地下水埋藏的比较浅。各土层容许承载力标准值为：I1杂填土层fk=70kpa，I2粉质粘土层fk=80KPa，II1粉质粘土层fk=160Kpa，II2粉质粘土层fk=180KPa，该场地抗震设防裂度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，场地地基土部分力学指标参考值如表1所示。

三、厂房基础选型及地基处理方案分析

（一）基础选型比较

根据某工程产业园现场地基和工程特征来看该厂房基础选型建议有如下几个方案：第一，浅基础形式。该基础需要用十字交叉的条状筏板基础，在地基处理过程中，需要用强夯法、换填垫层法或预浸水法，对黄土状粉质粘土予以处理后，才能作为基础持力层。第二，桩基础形式。当采用桩基础时，若用夯扩载体桩，用非湿陷的②层作为桩底持力层，桩底在进行持力层时要采用大于3倍的桩徑，采用该桩时，要考虑到湿陷性土层的负摩阻力对桩的影响。如果采用该桩型，施工质量将难以保证，因而需要慎重选择。若采用机械机械旋挖混凝土灌注桩基础，必须用卵石层作为桩底持力层，桩底进入卵石层深度不小于1倍的桩径。若考虑采用人工挖孔混凝土灌注桩基础，因桩孔深，成孔难度大且夹混合土，人员安全不易保证，浇注混凝土易产生离析等因素而慎重选择。

需要用机械或人工成孔灌注桩水泥粉煤灰碎石桩（CFG）三种地基基础形式。因此，在基层选型过程中，必须对如上几个基础形式进行比较，然后选择最佳的基础选型。

（二）基础选型方案的选择

相关人员通过对某工程产业园现场进行勘察，通过勘察报告得知，持力层的承载能力偏低，且场地位于地区二级自重湿陷土层，5mc以内多呈高压缩性，5至11m多呈中压缩性，11m以下多呈低压缩性。由于该建筑厂房的上部载荷很大，厂房跨度大，多为36米一跨，长度长，内设吊车数辆较多，特别是3号车间，内设吊车多达十余台，其中最大起重吨位为200吨，最小起重吨位为10吨。

根据《门式刚加轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002表3.4.2-1刚架柱顶位移设计值的限值为h/400；《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002表5.3.4桥式吊车轨面倾斜（按不调整轨道考虑）纵向0.004、横向0.003。

若采用浅基础，需对基础下天然地基湿陷性进行处理。换填法处理深度达不到要求。灰土挤密桩适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，可处理地基的深度为5～15m。但该场地局部湿陷性土层厚度为16.5～23.0m，不满足消除基底湿陷性的要求。

根据钢结构对变形要求以及所在场的地质情况考虑采用机械或人工成孔灌注桩、柱锤冲扩桩（孔内深层强夯法DDC）、水泥粉煤灰碎石桩（CFG）三种地基及基础形式。

1）、机械成孔或人工成孔灌注桩，以③层卵石层作为持力层，桩端进行卵石层不少于1倍的桩径。该基础的优点是易满足设计要求，工期相对较短。由于该工业厂房为四跨相连、三跨相连，每跨跨度为36m，且厂房内设置有吊车，对厂房的变形要求较严格。该基础形式地基变形较小，基本不产生不均匀沉降。缺点是桩长较长（53米），施工难度较。由于该基础形式为柱下桩基础，需对厂房内房心土及厂房四周土层进行处理，处理采用换填垫层法或灰土挤密桩进行处理，处理费用较高。2）、柱錘冲扩桩（孔内深层强夯法DDC），是通过孔道将强夯引入到地基深处，用异型重锤对孔内填料自下而上分层进行高动能、超压强、强挤密的孔内深层强夯作业，使孔内的填料沿竖向深层压密固结的同时对桩周土进行横向的强力挤密加固。技术适用范围广，可适用于大厚度杂填土、湿陷性黄土、软弱土、软硬不均等各种复杂疑难的地基处理。该技术可根据不同的地质情况和设计要求，就地取材，如：建筑碴土、素土、砂、毛石、砂卵石、粉煤灰、土夹石、灰土和混凝土等材料均可做成各种 DDC桩。该地基处理的优点为大幅度降低工程造价，施工质量容易控制、地面振动小、施工噪音低、施工速度快。房心土也可以采用该方法处理，处理费用较经济。基础采用形式为柱下条形基础。缺点是该方法处理后柱下条形基础基础梁配筋较大。3）、水泥粉煤灰碎石桩（CFG）适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。该桩采用承载力相对较高的土层作为桩端持力层，可在基础范围内布置。基础形式可采用柱下承台梁或承台基础。缺点是由于本场地湿陷性土层厚度不一致，非湿陷性土层层顶标高变化较大，因此在该场地施工时CFG桩处理深度及质量较难保证。同时还需对房心土及厂房四周土层进行处理，采用换填垫层法或灰土挤密桩进行处理，但处理时对已施工完成的CFG桩身产生侧向压压，容易造成桩身移位，且施工费用较高。

（三）基础选型及地基处理方案

某工程产业园工程要想取得良好的效果，必须采取最佳的地基处理方案及基础选型，从而保证地基工程建设质量有所保障。由于该建筑物所在位置位于二级自重湿陷土层，而且局部为Ⅳ级自重湿陷土层，因而湿陷深度会达到23.0m。通过对机械成孔或人工成孔灌注桩、柱锤冲扩桩（孔内深层强夯法）、水泥粉煤灰碎石桩等基础型式施工难度、所需时间、经济费用等比选分析，并针对本园区内具体情况、施工条件、施工时间等具体情况，最终选择采用机械成孔或人工成孔灌注桩，从而确保三座厂房不应地基变形而影响厂房内设备、吊车的正常使用。

同时，对厂房内大型设备基础底采用灰土挤密柱进行地基处理。桩径400mm，桩深7.0m，间距800mm，呈梅花状布置。灰土配置按3：7的比例，压实系数≮0.95，进而确保地基处理符合规范。厂房内房心土采用换填法进行地基处理，重载面层下做1.5m厚的3：7灰土垫层，灰土垫层下原土翻夯1.5m，压实≮0.97。因此，从综合角度考虑，最终基础选型及垫层地基处理方案，确保某工程产业园地基工程质量达到标准。

四、结束语

在某厂房工程建设过程中，需要对基础选型及地基处理方案分析，通过勘察施工现场，选择最佳的基础形状，并选择合理的地基处理方案，对各个方案进行周密的分分析，然后选择工程造价较低而且保证工程质量的方案，从而确保厂房地基工程取得良好的效果。

参考文献

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