淺談惠州環(huán)球公司水泥生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的設(shè)計

1工程地質(zhì)概況     
環(huán)球水泥廠所處場地地貌類型簡單，地形較平坦，位于石炭系隱伏巖分布區(qū)，場區(qū)巖土結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自上而下層系分布有：人工填土；耕植土；第四系沖積土(依次分6個亞層：粉質(zhì)粘土，fak=160 kPa；淤泥質(zhì)軟弱土層，fak：60 kPa；粉土，fak：120 kPa；細砂，。fak：120 kPa；粗砂，fak=140 kPa：礫砂，fak=180 kPa)；粉質(zhì)粘土，’fak=60 kPa，軟塑～流塑，與基巖接觸面常有土洞；石灰?guī)r。其中淤泥質(zhì)軟弱土層和粉質(zhì)粘土層屬高壓縮土，不能作建筑物地基持力層。場地土洞、溶洞、溶孔不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，分布廣泛，鉆孔見洞率達34％，個別子項達到60％，且?guī)r面起伏非常大。場地工程地質(zhì)條件復(fù)雜，場地與地基等級均為一級。     
該場地抗震設(shè)防烈度為六度，設(shè)計基本地震加速度為0．05 g，設(shè)計地震分組為第一組，場地劃分為軟弱場地土，場地類別為Ⅱ類，場地特征周期為0．35 s，場地為對建筑抗震不利地段。     
場地地下水位為賦存于第四系粉細砂、中(粗)砂、礫砂層中的孔隙水及賦存于基巖中的裂隙巖溶水，地下水較為豐富，常年地下水位埋置深度為自然地面下2．O m。 
2基礎(chǔ)設(shè)計   
根據(jù)場地的地質(zhì)情況、建(構(gòu))筑物的結(jié)構(gòu)形式及荷載大小，本工程分別采用了沖孔灌注樁、水泥土攪拌樁、換填墊層、天然基礎(chǔ)。 
2．1 7中孔灌注樁   
水泥廠生產(chǎn)線上的主要建(構(gòu))筑物由于荷載大、對沉降敏感，因而在設(shè)計中采用了沖孔灌注樁。樁端持力層為微風(fēng)化灰?guī)r，天然濕度單軸抗壓強度為24MPa，由于巖面起伏大，將樁端嵌入巖石1 000 rain，單樁豎向承載力特征值按廣東省《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中公式計算：    
 R=Cl。frpAp+“C2frshr，其中Cl=0．3，G=0．035，根據(jù)不同樁徑，樁的配筋率取0．3％～0．65％。   
全廠主要車間如窯尾、窯中、窯頭、生料磨、水泥磨、包裝車間及生料均化庫、熟料庫、水泥庫等均采用了沖孔灌注樁。窯尾基礎(chǔ)采用了4①2 000+8中1 500的大直徑?jīng)_孔灌注樁；2個直徑25 m的熟料庫基礎(chǔ)采用了44根①l 800及16根中1 900的大直徑?jīng)_孔灌注樁；窯中基礎(chǔ)采用了φl 200、φl 400、φ1 600的沖孔灌注樁；其余均為常規(guī)樁徑。     
由于該場地巖溶發(fā)育，設(shè)計要求樁在成孔前應(yīng)進行超前鉆探，查明樁端下不小于3 d(d為樁徑)或5 m范圍內(nèi)基巖性狀，是否有溶洞、溶洞尺寸、頂板厚度，鉆探深度以獲得不小于3D及5 m連續(xù)完整基巖為準。各樁超前鉆探的孔數(shù)根據(jù)《廣東省樁基質(zhì)量檢測技術(shù)規(guī)定》確定：樁徑<φ1 200超前鉆為一孔；樁徑中1 200,-, 
1 600超前鉆為二孔；樁徑>φ1 600超前鉆為三孔。 
2．2水泥土攪拌樁     
由于水泥土攪拌樁適用于處理淤泥質(zhì)土，通過深層攪拌形成水泥土加固體，可作為復(fù)合地基。在該工程設(shè)計中，對荷載較小的建筑物中央控制室、中央化驗室、總降壓站及大型設(shè)備(高溫風(fēng)機、廢氣風(fēng)機)基礎(chǔ)采用了水泥土攪拌樁復(fù)合地基。中央控制室、中央化驗室地基處理前淤泥質(zhì)軟弱土層的承載力特征值為60’kPa，設(shè)計采用了φ550@850×850的水泥攪拌樁，樁布置在獨立柱基范圍內(nèi)，樁長平均lO m，水泥用量不小于55KG ／m，設(shè)計要求處理后的復(fù)合地基承載力應(yīng)達到160  kPa，單樁豎向承載力特征值不小于120 kN，經(jīng)現(xiàn)場淺層平板載荷試驗檢測，處理后的承載力滿足設(shè)計要求。該水泥攪拌樁費用為55元／m，施工較方便，對處理深度不大的復(fù)合地基有較好的經(jīng)濟效果。 
2．3換填法墊層   
換填墊層法適用于處理淺層軟弱地基土及不均勻地基土，由于換填材料取材方便、經(jīng)濟而被廣泛應(yīng)用。該工程的機電修車間為跨度18 m的單層廠房，輕鋼屋面，5 t輕級工作制吊車，考慮到該車間荷載不大，為了節(jié)約造價，采用換填墊層處理地基。地基上覆土層為新近場平填土及耕植土，選用碎石土(碎石占土重的50％)換填，厚度約1．00 m，采用30 t振動碾壓機分層碾壓，每層虛鋪厚度為3 000 rnm，壓實系數(shù)應(yīng)≥0．96，處理后的承載力特征值應(yīng)達到160 kPa。墊層下部土層為粉質(zhì)粘土，局部為軟弱土層時先用大塊石拋填，拋一層壓一層，共計三到五層，直至無法壓人為止。 
2．4天然地基     
部分荷載較小的建筑物如散裝車間、成品庫等采用天然地基，利用粉質(zhì)粘土作持力層，對下臥軟弱層進行驗算，同時采用輕便觸探或釬探查明基礎(chǔ)下部有無土洞，對發(fā)現(xiàn)的土洞進行了開挖，然后填石碾壓處理。 
3基礎(chǔ)方案的修改 
3．1水泥儲庫基礎(chǔ)     
水泥儲庫為6個φ15 m、高46．0 m的儲庫，由于荷載大，基礎(chǔ)設(shè)計采用了沖孔灌注樁，持力層為微風(fēng)化灰?guī)r。在設(shè)計初期尚未確定樁基施工單位，不了解樁基施工單位的技術(shù)及設(shè)備能力，設(shè)計完全按理想情況進行，未考慮施工進度的要求，因而，在樁基直徑選擇時，考慮一般的樁基施工隊伍均具備的施工能力，采用了φ1 000常規(guī)直徑的樁基總計144根?，F(xiàn)場在施工前，需要對進度進行優(yōu)化。因為在正常施工情況下，平均4 d方钷工一根樁(24 h連續(xù)作業(yè))，現(xiàn)場按6臺鉆機考慮，將花費96 d，嚴重影響施工總工期。為此，現(xiàn)場設(shè)計人員根據(jù)樁基施工單位的設(shè)備能力，將樁徑改為32根①1 800及20根①1 300，共計52根樁，極大地縮短了施工時間，進度得到了顯著優(yōu)化，而混凝土用量與原設(shè)計基本相同。在造價上，小直徑的樁基費用為1100元／m。，而大直徑樁基費用為1 050元／M2 和980元/M2 ，同時，由于樁數(shù)量減少，使超前鉆的數(shù)量也相應(yīng)減少，基礎(chǔ)成本有一定程度的降低。    、 
3．2水泥立磨基礎(chǔ)     
由于該子項的位置在設(shè)計時進行了調(diào)整，又未進行補鉆，設(shè)計參考附近鉆孔資料，采用了6φ1000+1φ800的沖孔灌注樁，在施工前進行了超前鉆，超前鉆資料顯示：基巖埋深一般為一6．88m～一14．90m，大部分巖石埋置深度在一8．00 m以內(nèi)，．]t7個超前鉆孔有5個孔發(fā)現(xiàn)溶洞。而立磨基礎(chǔ)設(shè)計時為減小振動，滿足設(shè)備廠家提出的配重要求，磨機基礎(chǔ)設(shè)計埋深已達一7．00 m。根據(jù)實際情況，現(xiàn)場技術(shù)人員決定將樁基取消，采用機械大開挖，對超挖部分采用C。，毛石混凝土回填至一7．00 m設(shè)計標高。因此如何在地下水位高、工程地質(zhì)為砂層及軟土的情況下進行基坑 大開挖成為關(guān)鍵問題。若對坑壁不進行支護，將存在嚴重的安全隱患，且施工環(huán)境差，現(xiàn)場污染重，故決定在施工中坑壁采用噴錨護壁，每開挖1 m隨即用水泥漿噴錨作基坑支護，集水坑降水的施工方法。該方法的開挖時間為20 d左右，噴錨護壁及降水措施費為12萬元左右，機械開挖所需臺班15個，費用2．40萬元，施工總費用約15萬元。如采用樁基方案，原設(shè)計樁數(shù)為7根，根據(jù)作業(yè)面的情況按1臺鉆機考慮，樁基施工約30 d，養(yǎng)護20 d后進行鉆芯檢測，抽芯加上實驗需要7 d，僅樁基施工就將耗費近60 d，其造價估計在20萬元左右。 
3．3聯(lián)合預(yù)均化堆棚、原煤聯(lián)合預(yù)均化堆棚基礎(chǔ)    聯(lián)合預(yù)均化堆棚、原煤聯(lián)合預(yù)均化堆棚為跨度35．00 m及32．00 m的大跨度單層廠房。在設(shè)計初期依據(jù)詳勘報告，其基礎(chǔ)采用沖孔灌注樁。但現(xiàn)場按照設(shè)計圖施工13號沖孔灌注樁時，在沖孔過程中因巖面傾斜度大，導(dǎo)致錘中心與樁中心偏差，引起樁孔傾斜，為此向孔內(nèi)投入了大量片石，其成孔時間超出正常的預(yù)計時間，尤其嚴重的是在成孔后，由于存在土洞、溶洞，灌注混凝土?xí)r出現(xiàn)嚴重的漏漿現(xiàn)象，該樁的理論混凝土用量為4．5 m。，而實際澆筑32．5“，水下混凝土頂面標高仍未達到設(shè)計標高，樁基施工作業(yè)失敗。為此總承包項目部立即會同業(yè)主、地勘、設(shè)計以及監(jiān)理等相關(guān)單位，認真研討了詳勘報告和沖孔超前鉆資料，分析認為，該子項的地質(zhì)情況復(fù)雜，土洞、溶洞和裂隙發(fā)育，分布廣泛，采用樁基施工難度太大。鑒于此情況及地基的不可預(yù)見性，本著控制工期和成本的要求，現(xiàn)場技術(shù)人員將原方案改為柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，以增加基礎(chǔ)的整體剛度。為消除土洞的潛在不良影響，對超前鉆發(fā)現(xiàn)的淺層土洞實施開挖后填充壓實處理，工程進度得到大幅度加快，工程質(zhì)量得到保證，實踐證明該方案達到了預(yù)期效果。 
4樁基檢測及處理     
由于該場地地質(zhì)情況復(fù)雜，土洞、溶洞發(fā)育，水下灌注混凝土施工難度較大，為確保樁基工程的質(zhì)量，灌注樁施工完畢后，對樁基的完整性進行了小應(yīng)變檢測，檢測數(shù)量為一柱一樁1 00％，其余抽檢數(shù)量為20％，單樁的豎向承載力因受設(shè)備限制無法檢測，故采用鉆芯法測定沉渣厚度并鉆取樁端巖石芯樣以檢驗樁端持力層，抽檢數(shù)量為總樁數(shù)的10％。經(jīng)抽芯檢測，僅熟料庫的52號樁發(fā)現(xiàn)樁底巖石下有溶洞，經(jīng)研究，決定采用壓力注漿處理。在①1900的樁上鉆3個孑L，采用高壓旋噴水將溶洞清理干凈，并高壓注漿將樁底下的溶洞充填。 
5 結(jié)束語     
結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)針對不同地區(qū)的巖土工程條件、結(jié)構(gòu)形式、荷載性質(zhì)采取與之相適應(yīng)的基礎(chǔ)形式及地基處理方法，同時，設(shè)計應(yīng)與現(xiàn)場施工緊密結(jié)合，充分考慮施工質(zhì)量、施工進度及費用的因素，綜合效益最優(yōu)的方案。