更新改造泵站毗鄰建筑物基礎優(yōu)化研究

劉 洋

(安徽省水利水電勘測設計院，安徽 合肥 230088)

目前我國老舊水工建筑物的更新改造和擴建加固更是迫在眉睫。其中更新改造泵站工程最為復雜,存在分布數(shù)量多、環(huán)境局限大、涉及專業(yè)廣等問題。典型問題具體表現(xiàn)為改擴建增加機組,增設副廠房配備電氣設備、改善外觀滿足建筑審美等。其中新老建筑物基礎存在交叉碰撞,常規(guī)設計導致的基礎大偏心、受力不明確、傳力不清晰等問題極不合理,亟待解決。

1 工程實例

1.1 定遠縣爐橋更新改造工程四級站

爐橋四級站經(jīng)鑒定為三類建筑物。原泵站為臥式機組斜坡引水式分基型站房,裝機4臺套,層高8.5m,鋼筋混凝土框架結構。現(xiàn)改建為3臺臥式機組,為節(jié)省空間布置,另一端縱向增建副廠房如圖1所示?？v向增建副廠房層高5m,總長20.70m,寬11.60m。

圖1 爐橋四級站建筑平面圖

1.2 定遠縣爐橋更新改造工程二級站一分站

爐橋二級張一分站經(jīng)鑒定為三類建筑物,二級站一分站原主廠房,鋼筋混凝土框架結構,整體狀況尚可。更換水泵、電機并整體橫向擴建副廠房,層高5m。

1.3 淮南朱集更新改造工程一級站

朱集一站泵房經(jīng)鑒定為3類建筑物,泵房上部結構需維修加固,擴建方式同定遠縣爐橋二級站一分站,橫向擴建副廠房。 新增副廠房緊鄰廠房出水側布置,凈高4.5m。

2 各工程工況分析

各工程的工況表1所列。

表1 工程各工況一覽表

3 偏心基礎優(yōu)化設計及對策

3.1 偏心基礎設計方法

偏心基礎應遵循對稱布置。當偏心較大時,可設計成不對稱的形狀,柱子的形心應盡量與基礎底面形心重合。如必須出現(xiàn)偏心,不宜過大,應盡量控制偏心產(chǎn)生的影響[7]。在偏心荷載作用下應滿足:

(1)非抗震設防條件下。需同時滿足Pk≤fa和Pkmax≤1.2fa。[2]其中,Pk為基底平均壓力;Pkmax為基底邊緣最大壓力;fa為修正后的地基承載力特征值;

(2)抗震設防條件下需同時滿足P≤faE和Pmax≤1.2faE;且基礎底面與地基土之間的零應力區(qū)(相互脫離區(qū))面積滿足相關要求,不宜超過基礎底面面積的15%當有可靠依據(jù)且保證建筑物穩(wěn)定的情況下,適當允許基底出現(xiàn)拉應力,可以放松至30%～50%[2][7]。其中,P為考慮地震作用效應標準組合的基底平均壓力;Pmax為考慮地震作用效應標準組合基底邊緣最大壓力;faE為調整后的地基抗震承載力;

3.2 偏心基礎優(yōu)化設計方案

設計方案的比選如表2所列。

表2 偏心基礎設計方案比選

圖4 爐橋四級站

圖5 爐橋二級站

圖6 朱集一級站

4 結 論

原泵站縱向改擴建時,由于框架柱不占用空間,優(yōu)先選擇梁式聯(lián)合基礎解決偏心基礎問題,應設基礎梁或暗梁(按彈性地基梁方法驗算),并盡量使基礎頂?shù)闹涡呐c基礎底面形心重合。

原泵站橫向改擴建時,新建框架柱緊臨原廠房,新舊基礎碰撞影響較大。上部結構基礎梁懸挑框架柱的方式轉換傳力途徑。偏心荷載按非抗震設防或抗震設防的計算條件進行驗算。獨立基礎面積過大(保證零應力面積小于基底底面面積15%)時,可考慮梁式聯(lián)合基礎。當土質較差,尤其遇到雜填土、淤泥質土或含有軟弱下臥層等情況?？刹捎脴痘A,通過樁承臺懸挑框架柱轉換傳力途徑,同時承臺間橫向設拉梁,增加結構整體性。當上部傳遞荷載較大時,除增加承臺剛度,承臺內框架柱間應設暗梁,防止劈裂破壞。