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岩土研究院

某药厂制剂厂房Ⅱ级自重湿陷性黄土地基

382 2022-10-13 11:17:17

工程概况

西安某药厂是中外合资的大型制药企业,位于西安市东郊。制剂厂房是药厂的主要厂房,地下一层,地上一层,建筑面积约2万m²,桩基最大荷载约1800kN。制剂生产过程中用水量大,同时排出大量废水,属于地基受水浸湿可能大的工业生产建筑。厂房内生产要求洁净度高,不允许厂房发生裂缝。因此,要求采取严格的防水措施和适当的结构措施,同时还要消除地基的部分湿陷量,使剩余湿陷量不超过规范允许值。

建筑场地属Ⅱ级自重湿陷性黄土地基,为西安地区建筑地基条件较差的场地之一。为了消除黄土地基的湿陷性并提高其承载力。设计单位经分析对比后,确定采用灰土桩挤密法处理地基,取得了成功。本工程采用灰土桩,集中了十余台柴油沉桩机同时施工,进度之快及规模之大,在陕西地区亦不多见。

工程地质条件

厂址位于渭河Ⅱ级阶地上,地形平坦,地面标高 414.37~416.41m,最大高差2.04m,由东南向西北微倾。地下水位埋藏较深,一般在地表下 20.78~22.15m 处。整个场地为一典型的自重湿陷性黄土地基,但按地区经验,其自重湿陷性不如陕北及陇东等地区敏感。

根据工程地质勘察资料表明,整个场地呈层状分布,自上而下变化较有规律。各土层的简况如下;

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设计计算

一、地基基础方案的选定

根据制剂厂房建筑使用要求及场地工程地质条件,在选择地基基础设计方案时,曾就下列几种方案进行技术经济分析比较。

(一)钢筋混凝土预制短桩

按工程地质详勘资料,以古土壤(Qa)作桩端持力层,桩径 0.40m,截面面积0.125m²,桩长 10.0m(有效桩长),则计算单桩承载力仅 200kN 左右,其值偏低。如按厂房柱基荷载Nmax=1800kN估算,桩基下需打约10根桩,桩距以4d 排列时,承台边长约 4.0m。显然,承台尺寸较大,需耗用大量钢筋和水泥。

(二)钢筋混凝土预制长桩

桩端持力层选在砂土层上,桩长约 22.0m,单桩承载力可大大提高,并能穿越全部湿陷性土层,但桩基费用将大幅度增加。对制剂厂房这样一个层数不多、上部荷载又不太大的乙类建筑,似无打预制长桩的必要,当地亦无先例。

(三)土桩挤密地基

土桩挤密地基实质上是一个厚度较大的土垫层,在其桩长范围(处理层厚)内的黄土湿陷可基本消除。与灰土桩相比成本较低,不用石灰、工序亦较简便。但土桩挤密对地基承载力的提高幅度较小,一般仅能较天然地基提高约 1.4.倍。同时浸水后地基的承载力及变形模量降低的幅度亦较大。因此,土桩挤密法处理地基在本工程中亦不适用。

(四)灰土桩挤密地基

灰土桩挤密地基是由灰土桩体与桩间挤密土共同组成的一种典型的复合地基,由具有一定胶凝强度的灰土桩与其外围桩间挤密土共同承担基础荷载,因而地基承载力可较大幅度的提高,一般约可提高 2.0倍,达到200kPa 以上。灰土桩与土桩的共同点是使桩间土挤密,能消除处理层厚度范围内黄土的湿陷性。

对上述儿种初步方案,经反复讨论分析,认为前三种方案均因经济或技术效果不理想而不管采用。面灰土桩挤密地基方案虽成本略高于土桩法,但技术效果可。既能消除黄

土的湿陷性又能提高地基的承载力,满足设计要求。被处理土层的含水量较为适中。有莉于挤密成孔。因此,最后制剂厂房地基决定采用灰土桩挤密地基的方案。

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(三)灰土桩挤密地基的承载力

根据有关《规程》的规定,当采用灰土桩时,其承载力可按天然地基承载力的 2 倍确定,但不宜超过 250kPa。根据勘察资料,黄土(Q8)的承载力为130kPa,则灰土桩挤密地基的承载力标准值可以达到 250kPa。但由于灰土桩地基又设有0.70~1.90m 的灰土垫层,其承载力标准值一般为 200kPa,因此灰土桩挤密地基的承载力标准值仍按 200kPa计算。

施工方法

由于工期紧迫、制剂厂房地基处理面积又大,承包单位组织了约12台柴油沉桩机分片同时施工。1.2~1.8t 的柴油沉桩机由履带式起重机带动。桩管直径 0.4m,沉至设计深度后拨出桩管成孔。然后用夯实机分层回填夯实。夯实机包括夹杆式和卷扬式两种,锤重在0.1t左右,人工控制填料,夯实机连续夯击,直至夯填到设计桩顶以上。

施工后期,曾出现下部桩孔缩径的情况,使下部桩孔无法夯填灰土。为保证挤密效果,在桩管沉到预定深度后,在管内装入适量砂石。拔管时砂石即灌入桩孔底部。以上桩孔仍用灰土夯填。承包单位组织专入在现场对成孔质量和夯填料进行了认真的监督与检验,便灰土桩挤密地基的施工质量得到有效的控制和保证。

质量检验

质量检验按施工桩数的 2%抽查。灰土桩孔填料夯实后的干密度 95%以上都大于1.50g/cm³,面室内击实试验求得2∶8灰土的最大干密度 ptax=1.51g/cm³,由此计算桩身灰土的压实系数入=1.50/1.51=0.99。符合规范及设计的要求。现场检验的桩距、桩径及其成孔质量等,也均符合设计要求。

截至 1989年6 月底,制剂厂房的土建结构、建筑装修已全部完成,管道、机械设备安装就序,并已开始试生产,荷载已加到100%。从沉降观测情况看,厂房沉降均匀,平均承降量仅3.8mm左右,厂房宋出现因地基沉降不均而产生的裂缝。该药厂生产至今已八年左右。未发牛任何地基沉陷事故。制剂厂房虽大量用水并长期排放废水。但灰主桩挤褒地基仍安全稳固。

技术经济效果

制剂厂房采用灰土桩挤密法处理Ⅱ级自重湿陷性黄土地基,消除了绝大部分的湿陷量,提高了地基的承载力,保证了建筑物的安全稳定和生产的正党运行,技术效果士分显著。同时在经济方面,比桩基节约投资近百万元,工期缩短近一半,保证了药厂建设早日完成投产。流后。该药厂的其他工程项目中也多次采用灰土桩法处理地基。受到外方和国内投资者的好评。