岩溶地区工业建筑论文

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岩溶地区工业建筑论文

一、工程实例

1、工程概况。某变电站站址场地为规则长方形,长、宽分别为120m和70m,主要建(构)筑物包括主控通信楼、配电装置楼、主变及其它相应配套设施。根据工程地质勘察报告描述,该场地上部主要土层为冲洪积粘土层,下部为残坡积土层,基岩基岩面埋藏变化大(最浅处基岩埋深4.1m,深处钻至13m仍未见底),溶洞、沟槽和土洞软土等有发育。根据现场物探和勘探揭露,该场地地质情况如下:场地地下水分布情况:上层滞水:主要分布在上部粘性土层中,水位埋深在3.6m~4.4m之间,静止水位埋深约在2.9m~3.2m之间。岩溶裂隙水:主要分布在下部基岩的溶洞及裂隙中,具有承压性,因岩石裂隙发育,故该层含水量较丰富。以上两种类型地下水主要补给来源为大气降水及地表水体,地下水对混凝土无侵蚀性。

2、岩层的物理力学性质。(1)粘性土。共分为五层,由上至下分别为:①填土层:浅红、灰黄色,厚度在0.5m~2.2m,以粘性土为主,含有少量碎石及有机质,土质松散,压缩性高,强度低。②硬塑粘土层:浅红色,场地分布范围广,厚度为1m~2.3m。含有铁锰氧化物及少量砾石,呈硬塑状,中高压缩性。③可塑粘土层:浅红色,与硬塑粘土层交错出现,厚度为1.2m~2.4m。裂隙面有锰质薄膜,局部含砾石,程可塑状态,高压缩性。④软塑粘土层:浅黄色,厚度为1m~2.8m,该层土遇水易分散成颗粒,饱和状,土质松散,呈软塑状态,高压缩性。⑤流塑粘土层:浅黄色,主要分布在岩石裂隙及溶洞发育处,厚度为2.2m~3.5m,呈流塑状态,高压缩性。(2)灰岩。为上泥盆系的融县灰岩,岩石面起伏变化较大,有溶沟、溶洞、裂隙的存在。石灰岩为浅灰、灰白色,细晶体结构。

3、基础选型。通常而言,岩溶地区的桩基,可采用钻孔灌注桩或人工挖孔灌注桩。但由于该岩溶地区地下水丰富,导致挖孔桩施工困难,而冲孔桩又因为溶洞的影响难以施工。且在该场地内具有一定可塑的粘土层,地质条件较好,并且考虑到下覆溶洞的影响,所以在基础方案选择时采用了阀板基础,地基则采用Φ400的CFG桩复合地基,CFG桩桩身强度等级为C20。CFG桩的特点是有桩身和桩间土、褥垫层共同构成复合地基,并承担上部的荷载,而不需要桩端深入到岩层。考虑到该工程场地岩溶地质的特点,采用CFG桩复合地基可取得较好的施工效果,保证建筑上部结构的安全和正常使用。

二、岩溶地区建筑基础的设计要点

1、桩基的单桩承载力计算。工程中桩基的单桩承载力计算,分别是按照桩身材料强度和岩土层对桩的承载力来求解,并取其中的较小者。其中,岩土层对桩的承载力的计算方程式为:R=0.5ψfcA-------------------------(1)在式(1)中R为单桩容许承载力,单位为kN;ψ为钢筋混凝土受压构件的稳定系数;fc为混凝土的轴向抗压强度设计值;A为桩身的截面积,单位为m2。结合式(1)及桩身材料强度,并考虑到该工程场地的岩面变化较大,取CFG桩桩底到岩面的桩长不超过20m,当桩长度在10m~20m之间时,单桩承载力取值450kN,桩间距为1.0m×1.0m;当桩长度小于10m时,单桩承载力取300kN,桩间距为0.8m×0.8m。

2、CFG桩复合地基的承载力特征值计算。桩间土承载力特征值,按照工程地质报告取值250kPa,CFG桩复合地基的承载特征值计算可根据《地基基础设计规范》中的公式进行计算。对于本工程,上部结构要求复合地基强度达到600kPa,根据桩长的不同可分为两种情况,通过计算复合地基均能满足上部结构的要求。

3、复合地基的沉降计算。(1)对于桩长在10m~14m,桩间距为1.0m×1.0m的单桩,褥垫层沉降为3.27mm,复合地基桩范围内沉降为2.37mm,复合地基总沉降为5.64mm。(2)对于桩长在10m以内,桩间距为0.8m×0.8m的单桩,褥垫层沉降为3.27mm,复合地基桩范围内沉降为1.52mm,基础总沉降量为4.79mm。

三、静载试验检测结果

在CFG桩施工结束后,进行了静载试验检测。在场地内共设置了16个检测点,按天然地基进行荷载试验,复合地基承载力特征值为600kPa,采用面积为0.64m2的承压板,最大加载量为768kN。根据检测结果显示,共有13个检测点合格,3个检测点不合格。通过检测报告和现场压板的情况分析得知,在工程中桩身质量均符合设计要求。根据施工记录和现场反映情况,分析造成沉降过大造成不合格的原因主要为:由于该工程中CFG桩桩长较短,且场地内石灰岩岩面凹凸不平,而CFG桩端部为尖锥形,桩底与岩面的接触面较小,在上部荷载作用下,接触面容易出现压碎或滑移问题,从而导致基础沉降量过大。根据上述分析得到的原因,对于桩长短于6m的桩,在荷载较大的桩位下,工程中适当补设了一定数量的钢管桩,以提高基础的安全度。

四、总结

本文结合某岩溶地区变电站建设的工程实例,分析和探讨了在岩溶地区工业建筑基础设计和基础选型方面的问题。在岩溶较为发育的地区兴建工业建筑,需要详细了解场地内岩溶发育的程度,并通过全面的地质分析与评价,因地制宜,采取针对性基础方案选型与设计,以确保工程建设的安全、经济与可靠。

作者:张莉 单位:贵阳铝镁设计研究院有限公司