大型油罐樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)優(yōu)化

大型油罐樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)優(yōu)化摘要：結(jié)合工程實(shí)例，說明油罐采用樁基礎(chǔ)時(shí)，要根據(jù)其負(fù)摩阻力的產(chǎn)生和發(fā)展，具體恰當(dāng)?shù)赜枰钥紤]，采用周邊圓形，中間方形布樁，減少承臺(tái)上的荷載。關(guān)鍵詞：罐基礎(chǔ)樁基負(fù)摩阻力承臺(tái)概況某國家儲(chǔ)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(biāo)高約為4m，場地整平標(biāo)高分別為6.5m、7.5m、8.5m。地基土劃分為9個(gè)工程地質(zhì)層，地表有一個(gè)硬殼層；其下為軟土層，厚薄不均，厚的地方達(dá)50多米，其各土層厚度及物理力學(xué)性質(zhì)見下表：各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)層號(hào)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(qiáng)風(fēng)化晶屑熔結(jié)結(jié)凝灰?guī)r0.3～3.884009③中風(fēng)化晶屑熔結(jié)凝凝灰?guī)r巖石飽和單軸抗抗壓強(qiáng)度標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值（ffrc）35MPPa罐基礎(chǔ)原設(shè)計(jì)要點(diǎn)罐基礎(chǔ)原設(shè)計(jì)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(jì)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(jìn)行預(yù)壓半年以上。在實(shí)際施工時(shí)，先施工的幾個(gè)罐，達(dá)不到預(yù)壓半年的時(shí)間。初步設(shè)計(jì)時(shí)，單罐基礎(chǔ)為550根樁，考慮了負(fù)摩擦力的存在。2.1在施工圖時(shí)，就負(fù)摩擦力進(jìn)行了分析論證。因?yàn)橛?0～40m厚的軟弱土層存在，上部又回填開山土石，會(huì)引起軟弱土層的固結(jié)沉降，也就會(huì)使樁承受負(fù)摩阻力。有時(shí)負(fù)摩阻力會(huì)很大，可以達(dá)到1000kN以上。[1]在本工程建筑基樁檢測(cè)報(bào)告（第一版）[2]中，根據(jù)樁基規(guī)范[3]，計(jì)算出樁的負(fù)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(fù)摩阻力上，使樁的數(shù)量大大增加。但是進(jìn)一步分析負(fù)摩阻力產(chǎn)生的條件和發(fā)展過程，可以清楚地知道，負(fù)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(fù)摩阻力也有一個(gè)由產(chǎn)生到增大，到最后消失的過程，即當(dāng)固結(jié)沉降基本結(jié)束時(shí)，負(fù)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(yù)壓，固結(jié)率可以達(dá)到0.7～0.8。本工程的堆載預(yù)壓的試驗(yàn)研究總結(jié)報(bào)告[4]指出，經(jīng)過3個(gè)多月的預(yù)壓，固結(jié)率達(dá)到0.7以上。當(dāng)油罐滿負(fù)荷試水時(shí)，那將在1年之后，軟土固結(jié)率可以達(dá)到0.9左右，負(fù)摩阻力也就可以不考慮了。根據(jù)以上分析，設(shè)計(jì)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(duì)這樣的布樁進(jìn)行了分析：3.1周圍兩排園形布樁，使承臺(tái)的計(jì)算模型不明確，造成承臺(tái)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(jì)算模型為無梁樓蓋，按柱上板帶，跨中板帶分別計(jì)算，分別配筋，除環(huán)梁外，承臺(tái)鋼筋縱橫向布置，施工方便。在工程實(shí)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(tái)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(yuǎn)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(tái)上墊層的優(yōu)化設(shè)計(jì)最初的承臺(tái)設(shè)計(jì)見圖3，承臺(tái)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(shí)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(shí)要采用水撼砂法，有大量的水流進(jìn)回填土中，土就會(huì)變成泥，難以密實(shí)。因而，將回填的開山土改為回填級(jí)配碎石，而工地上級(jí)配碎石很少，從外地用船運(yùn)進(jìn)來價(jià)格也較貴。最重要的是，承臺(tái)上回填開山土對(duì)基礎(chǔ)來講并不是必需的，可以取消回填土，抬高承臺(tái)，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(tái)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(tái)見圖4。結(jié)語在罐基礎(chǔ)樁基的設(shè)計(jì)施工中，不斷分析、總結(jié)、不斷改進(jìn)、優(yōu)化設(shè)計(jì)，方便施工、節(jié)約投資，有以下幾點(diǎn)體會(huì)：5.1伴隨著油罐的大型化，油罐使用樁基的會(huì)越來越多，已成為不可避免的事實(shí)。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(jìn)，不斷完善，以求安全可靠，節(jié)約投資。5.2當(dāng)有軟土、填土存在的時(shí)候，有可能對(duì)樁產(chǎn)生負(fù)摩阻力，降低樁的有效承載力，但對(duì)樁的負(fù)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(fèi)。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(jì)算模型簡單明確，配筋施工方便。5.4承臺(tái)上盡量減少回填物，減少樁的荷載。在這里對(duì)審閱本文的同志和制圖打字的同志表示感謝！參考文獻(xiàn)：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(chǔ)