溫州地區(qū)某大型倉(cāng)儲(chǔ)建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)化分析

[摘要]隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為投資方的重要關(guān)注對(duì)象。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要做到安全可靠，還要做到經(jīng)濟(jì)效益的最大化。本文以溫州地區(qū)某大型倉(cāng)儲(chǔ)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，講述了本工程在設(shè)計(jì)過程中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)化過程。

[關(guān)鍵詞]基礎(chǔ)；設(shè)計(jì)；優(yōu)化

1、工程概況

本工程為一幢5層高層倉(cāng)儲(chǔ)建筑，一層層高5.4m，二～五層5.1m。項(xiàng)目用地面積11939.5m2，倉(cāng)儲(chǔ)總建筑面積39997.33m2。工程位于溫州某工業(yè)區(qū)內(nèi)，屬于二期用地項(xiàng)目建設(shè)。倉(cāng)儲(chǔ)建筑南臨已建3#生產(chǎn)車間，北臨大型皮革交易市場(chǎng)（多層），東臨通行道路，西臨園區(qū)內(nèi)職工宿舍。建筑平面尺寸為110m×71m，上部結(jié)構(gòu)主要柱網(wǎng)尺寸為9m×10m。建筑樓地面均布活荷載一層地面：15kN/m2；二層一五層：10kN/m2。建筑內(nèi)一層標(biāo)高0.000，室外地坪標(biāo)高-0.900。

2、地質(zhì)概況

根據(jù)勘探揭露，場(chǎng)地勘察深度范圍內(nèi)各土層主要為：2粘土層、2-1淤泥、2-2淤泥質(zhì)粘土、2-3粘土、3圓礫、4粘土、5圓礫、6粘土、7含粉質(zhì)粘土角礫、8粘土、g含角礫粉質(zhì)粘土、10全風(fēng)化凝灰?guī)r。場(chǎng)地上部土層主要為第四紀(jì)全新統(tǒng)表層粘土、淤泥、含粉質(zhì)粘土碎石層，均不具備單獨(dú)做基礎(chǔ)持力層條件；中部地層為黏性土、圓礫、含粘性土碎（角）礫石互層，可組合作為本工程擬建建筑物的樁基礎(chǔ)持力層；下部基巖層埋深相對(duì)較深。

3、初步基礎(chǔ)方案

基礎(chǔ)采用C30機(jī)械鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑600mm，有效樁長(zhǎng)59m，同時(shí)要求樁端進(jìn)入持力層6-粘土層≥1.2m為控制條件，單樁豎向承載力特征值為1400kN，樁數(shù)858根。柱下獨(dú)立承臺(tái)，主要為9樁承臺(tái)，承臺(tái)高度1.7m，主要部分承臺(tái)頂標(biāo)高為-1.000。一層主框架梁（350x1300）兼基礎(chǔ)聯(lián)系梁聯(lián)系。

4、基礎(chǔ)梁、承臺(tái)優(yōu)化

初步設(shè)計(jì)為常規(guī)設(shè)計(jì)，考慮到本工程體量較大，整體性較好，除周邊承臺(tái)按原方案外，其余樁承臺(tái)均可改為高承臺(tái)，樁頂標(biāo)高由-1.000改為-0.050（同一層地面標(biāo)高）。調(diào)整后，由于考慮承臺(tái)影響，一層主框梁的計(jì)算跨度大幅先減小，一層主框架梁均由350x1300改為350x900，節(jié)約了大量的混凝土和鋼筋用量。此次土方開挖方面節(jié)約了近60萬元費(fèi)用。

5、樁基方案的調(diào)整

預(yù)制樁能充分發(fā)揮土層端承力和側(cè)阻力，樁身質(zhì)量易于控制，與鉆孔灌注樁相比，具有運(yùn)輸?shù)跹b方便、施工速度快、對(duì)周邊環(huán)境污染少、造價(jià)低等特點(diǎn)。本工程場(chǎng)地距北面皮革交易市場(chǎng)約15m、距西側(cè)為宿舍樓約9m，距南側(cè)為3#車間約10m、東側(cè)為市政道路及地下管線，擠土效應(yīng)和振動(dòng)效應(yīng)明顯，易對(duì)周邊建筑物和市政工程造成不良影響。

機(jī)械鉆孔灌注樁在施工過程中基本無噪音、無振動(dòng)，無濃煙排放，對(duì)環(huán)境的影響小。灌注樁沒有樁接頭，避免了處理樁接頭的過程，對(duì)樁的整體受力也較好。鉆孔灌注樁在樁長(zhǎng)、樁徑及持力層確定和選擇上自由度較大，但造孔須采用泥漿護(hù)壁，對(duì)環(huán)境污染較大，地基土承載力發(fā)揮較差，基礎(chǔ)造價(jià)較高且施工周期長(zhǎng)，單樁承載力受施工影響較大等特點(diǎn)。

地勘上建議采用機(jī)械鉆孔灌注樁，這也是常規(guī)上的選擇。不過由于本工程規(guī)模較大，機(jī)械鉆孔灌注樁和預(yù)制樁的費(fèi)用會(huì)在工程造價(jià)上占據(jù)極具分量的地位。我們會(huì)同甲方、施工單位、監(jiān)理等有關(guān)單位經(jīng)過多次討論，充分研究了本工程實(shí)施預(yù)制樁方案的可行性。為了盡可能減小對(duì)臨近建筑的影響，我們選取的有效樁長(zhǎng)56m長(zhǎng)的預(yù)應(yīng)力管樁，樁數(shù)為722根。節(jié)約造價(jià)的前提是必須保證工程的安全，為此我們編制了控制樁基施工對(duì)鄰周建（構(gòu)）筑物影響的防護(hù)方案。

防護(hù)方案主要有如下幾個(gè)方面：

1）樁基施工由兩臺(tái)樁機(jī)同時(shí)進(jìn)行，采用隔跳打法，每臺(tái)樁機(jī)每天施工2-6根，每天總數(shù)量一般不超過8根，按劃定區(qū)域施工?？拷R近建筑的區(qū)域嚴(yán)格控制打樁速度，如2鼻機(jī)的3區(qū)、4區(qū)、5區(qū)每天上午和下午各打1根樁，1#機(jī)-6區(qū)每天數(shù)量控制在4個(gè)以內(nèi)。

2）在房屋四周根據(jù)具體情況設(shè)置1.5m寬1m-1.5m深和2m寬1.5m-2.0m深的防震溝。溝內(nèi)布設(shè)孔徑500mm，孔深30m，間距1.5m-2m的單排和雙排釋放孔。孔內(nèi)設(shè)加強(qiáng)的30m長(zhǎng)毛竹籠。毛竹籠分節(jié)放置，以防塌孔。

3）采取加強(qiáng)的監(jiān)測(cè)措施：密切監(jiān)測(cè)已建、在建建筑物動(dòng)態(tài)，適時(shí)調(diào)整打樁順序、數(shù)量、采取相應(yīng)措施。防擠溝外側(cè)3m每隔10-15m設(shè)置一個(gè)觀察點(diǎn)，做好記錄，施工單位應(yīng)請(qǐng)建設(shè)單位和監(jiān)理單位認(rèn)可，及時(shí)觀察水準(zhǔn)變化。施工期間每天觀測(cè)不于一次，并書面上報(bào)監(jiān)理單位。監(jiān)測(cè)內(nèi)容為管樁施工時(shí)隆起和水平位移量，如有異常情況停止施工。并通報(bào)建設(shè)單位和監(jiān)理單位共同采取措施。本工程采取自行監(jiān)測(cè)和建設(shè)單位委托第三方監(jiān)測(cè)相結(jié)合，根據(jù)第三方監(jiān)測(cè)單位提供的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，適時(shí)調(diào)整打樁順序和打樁數(shù)量。初步監(jiān)測(cè)位移報(bào)警值3mm/天就暫停施工，當(dāng)累計(jì)到一定程度出現(xiàn)異常（建筑物裂縫、地面隆起、投訴等）時(shí)也要暫停，施工單位應(yīng)及時(shí)和監(jiān)測(cè)單位、設(shè)計(jì)、甲方、監(jiān)理聯(lián)系、分析和采取應(yīng)急措施。

4）編制樁基施工應(yīng)急預(yù)案：包括發(fā)生坍（倒）塌事故措施、應(yīng)急預(yù)案和周邊建筑物、道路、管線破壞措施、預(yù)案。

根據(jù)初步設(shè)計(jì)，采用C30、600徑鉆孔灌注樁，有效樁長(zhǎng)59m，單樁承載力特征值1400kN，樁數(shù)858根，樁基費(fèi)用約為1524萬元。調(diào)整后，采用PC600-110A預(yù)應(yīng)力管樁，有效樁長(zhǎng)56m，單樁承載力特征值1600kN，樁數(shù)722根，樁基費(fèi)用約為870萬元。此項(xiàng)調(diào)整，節(jié)約了工程造價(jià)654萬元，產(chǎn)生了非常巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

6、單樁承載力的提高

本工程位于溫州某工業(yè)區(qū)內(nèi)，園區(qū)內(nèi)地質(zhì)情況變化較為均衡。為此，我們充分比較了同類地區(qū)以往的多個(gè)工程項(xiàng)目的地質(zhì)報(bào)告取值情況和試樁結(jié)果。在結(jié)合設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出提高單樁承載力特征值的要求，建議單樁承載力特征值由1600kN提高至2200kN。經(jīng)過設(shè)計(jì)前試樁，承載力均能滿足要求。樁數(shù)再一次大大減少，不僅能有效控制對(duì)臨近建筑的影響可能性，而且進(jìn)一步降低了工程造價(jià)。本次調(diào)整仍采用PC600-110A預(yù)應(yīng)力管樁，有效樁長(zhǎng)改為55m，單樁承載力特征值改為2200kN，樁數(shù)573根，樁基費(fèi)用約為678萬元。

總結(jié)：

本工程基礎(chǔ)部分設(shè)計(jì)經(jīng)過多次的優(yōu)化，僅已知部分的造價(jià)估算已節(jié)省了900萬元以上，創(chuàng)優(yōu)設(shè)計(jì)效果非常顯著。這也啟發(fā)我們?yōu)榱烁玫臐M足人們的要求，適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，我們必須要對(duì)我們的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷優(yōu)化。

通過不斷加深結(jié)構(gòu)理論的認(rèn)識(shí)和總結(jié)工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，茌合理設(shè)計(jì)方式的選擇和各方共同努力下把我們的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成果做到安全、合理并且盡可能發(fā)揮出最佳的經(jīng)濟(jì)效益。