大型油罐樁基礎(chǔ)的設(shè)計優(yōu)化

大型油罐樁基礎(chǔ)的設(shè)計優(yōu)化摘要：結(jié)合工程實例，說明油罐采用樁基礎(chǔ)時，要根據(jù)其負摩阻力的產(chǎn)生和發(fā)展，具體恰當?shù)赜枰钥紤]，采用周邊圓形，中間方形布樁，減少承臺上的荷載。關(guān)鍵詞：罐基礎(chǔ)樁基負摩阻力承臺概況某國家儲備油庫位于沿海地區(qū)，三面環(huán)山，中間為一簸箕形山溝。溝中間自然地面標高約為4m，場地整平標高分別為6.5m、7.5m、8.5m。地基土劃分為9個工程地質(zhì)層，地表有一個硬殼層；其下為軟土層，厚薄不均，厚的地方達50多米，其各土層厚度及物理力學性質(zhì)見下表：各土層物理力學性質(zhì)指標層號巖性名稱層厚（m）含水量ω天然重度kN/m3孔隙比e塑性指數(shù)IP液性指數(shù)IL壓縮系數(shù)MPa-1壓縮模量MPa內(nèi)聚力CkPa)內(nèi)摩擦角Φ度承載力特征值kpa1素填土0～1.002淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土土2.20～5..4045.417.71.24515.91.480.882.5516.48.6503淤泥質(zhì)粘土7.1～39..8048.617.31.35417.21.501.152.0515.58.3554含粘性土粗砂0.80～4..9023.919.5零星分布2005粘土1.8～21..4028.119.60.79917.90.350.35.9444.617.12006粘土0.9～8.0037.718.41.05720.10.690.484.2231.714.31107粉質(zhì)粘土5.10～299.130.219.30.85114.70.750.355.1232.317.42108含粘性土角爍3.10～211.819.520.50.58112.20.440.1610.032309eq\o\aac(○,2)強風化晶屑熔結(jié)結(jié)凝灰?guī)r0.3～3.884009③中風化晶屑熔結(jié)凝凝灰?guī)r巖石飽和單軸抗抗壓強度標標準值（ffrc）35MPPa罐基礎(chǔ)原設(shè)計要點罐基礎(chǔ)原設(shè)計為嵌巖灌注樁，樁直徑Φ800mm，單樁承載力特征值為5000kN。單罐公稱容積為10×104m3，罐體直徑80m，高為21.2m。設(shè)計地基處理方案，在有軟土存在的地區(qū)，打塑料排水板，然后堆土6m進行預壓半年以上。在實際施工時，先施工的幾個罐，達不到預壓半年的時間。初步設(shè)計時，單罐基礎(chǔ)為550根樁，考慮了負摩擦力的存在。2.1在施工圖時，就負摩擦力進行了分析論證。因為有30～40m厚的軟弱土層存在，上部又回填開山土石，會引起軟弱土層的固結(jié)沉降，也就會使樁承受負摩阻力。有時負摩阻力會很大，可以達到1000kN以上。[1]在本工程建筑基樁檢測報告（第一版）[2]中，根據(jù)樁基規(guī)范[3]，計算出樁的負摩阻力約為350kN。這樣，樁的承載力有很大一部分消耗在抵抗負摩阻力上，使樁的數(shù)量大大增加。但是進一步分析負摩阻力產(chǎn)生的條件和發(fā)展過程，可以清楚地知道，負摩阻力的產(chǎn)生是由于土的固結(jié)沉降超過了樁的沉降。負摩阻力也有一個由產(chǎn)生到增大，到最后消失的過程，即當固結(jié)沉降基本結(jié)束時，負摩阻力也就消失了。根據(jù)本工程的具體情況，打了排水板，經(jīng)過半年的預壓，固結(jié)率可以達到0.7～0.8。本工程的堆載預壓的試驗研究總結(jié)報告[4]指出，經(jīng)過3個多月的預壓，固結(jié)率達到0.7以上。當油罐滿負荷試水時，那將在1年之后，軟土固結(jié)率可以達到0.9左右，負摩阻力也就可以不考慮了。根據(jù)以上分析，設(shè)計出了305根樁的布樁圖，見圖1：樁的平面布置圖樁的平面布置圖開始為外圍有兩圈園形布置的樁，中間為正方形布置，見圖1。對這樣的布樁進行了分析：3.1周圍兩排園形布樁，使承臺的計算模型不明確，造成承臺周圈為環(huán)形和徑向配置受力鋼筋，而中間為縱橫向布筋。為此，改為沿圓周一圈為園形布樁，其余中間全為正方形布樁，見圖2。這樣受力明確，計算模型為無梁樓蓋，按柱上板帶，跨中板帶分別計算，分別配筋，除環(huán)梁外，承臺鋼筋縱橫向布置，施工方便。在工程實例中，也有采用八角形布樁的，這樣的布樁，受力也不明確，承臺加大，砼增加，邊梁設(shè)置困難，也不如圖2的布樁方式。3.2油罐基礎(chǔ)下的樁，承受的荷載是不完全相同的，邊梁基樁承受的荷載要遠低于中間樁。因此，沿周邊的樁的樁距應(yīng)該比中間樁的樁距大一些，以環(huán)梁受力合理，來確定周邊樁的樁距。經(jīng)過這樣的調(diào)整，樁數(shù)為289根，見圖2。4、承臺上墊層的優(yōu)化設(shè)計最初的承臺設(shè)計見圖3，承臺上有500mm厚的回填開山土，要求其中的碎石粒徑小于等于3cm，壓實系數(shù)大于等于0.94。在回填土的上面為砂墊層，施工中，為將砂墊層密實要采用水撼砂法，有大量的水流進回填土中，土就會變成泥，難以密實。因而，將回填的開山土改為回填級配碎石，而工地上級配碎石很少，從外地用船運進來價格也較貴。最重要的是，承臺上回填開山土對基礎(chǔ)來講并不是必需的，可以取消回填土，抬高承臺，在罐壁下方設(shè)置下沉式邊梁即可。取消回填土，還可以減少承臺上多余的荷載，使樁的受力減小?？梢詼p少樁的用量，修改后的承臺見圖4。結(jié)語在罐基礎(chǔ)樁基的設(shè)計施工中，不斷分析、總結(jié)、不斷改進、優(yōu)化設(shè)計，方便施工、節(jié)約投資，有以下幾點體會：5.1伴隨著油罐的大型化，油罐使用樁基的會越來越多，已成為不可避免的事實。樁基雖然是一種成熟的地基處理技術(shù)，但還有很多問題，要不斷改進，不斷完善，以求安全可靠，節(jié)約投資。5.2當有軟土、填土存在的時候，有可能對樁產(chǎn)生負摩阻力，降低樁的有效承載力，但對樁的負摩阻力產(chǎn)生的條件、發(fā)展過程要全面分析，合理地確定樁的承載力，避免造成大的浪費。5.3園形油罐布樁，以周邊罐壁下布一圈園形樁，中間正方形布樁較為合適，計算模型簡單明確，配筋施工方便。5.4承臺上盡量減少回填物，減少樁的荷載。在這里對審閱本文的同志和制圖打字的同志表示感謝！參考文獻：1、《地基處理》葉書麟中國建筑工業(yè)出版社2004年7月24日2、《舟山國家石油儲