商品混凝土攪拌站基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)設(shè)計

唐玉嬌，陸松倫，任宇霞

（北京凱盛建材工程有限公司，北京 100024）

商品混凝土攪拌站基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)設(shè)計

唐玉嬌，陸松倫，任宇霞

（北京凱盛建材工程有限公司，北京 100024）

合理的設(shè)計商品攪拌站的設(shè)備基礎(chǔ)和地下結(jié)構(gòu)能有效的保證商品攪拌站的安全生產(chǎn)和正常使用。作者根據(jù)自身從業(yè)多年的設(shè)計施工經(jīng)驗，簡單的介紹了商品混凝土攪拌站基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計施工要點及相應(yīng)的注意事項。

混凝土攪拌站； 基礎(chǔ)； 地下結(jié)構(gòu)； 設(shè)計

自20世紀(jì)80年代以來，隨著我國經(jīng)濟的騰飛、經(jīng)濟建設(shè)的加速，作為工程建設(shè)主要材料的混凝土受到越來越多的關(guān)注。為提高混凝土的產(chǎn)量、保證混凝土的質(zhì)量，商品混凝土攪拌站的建設(shè)數(shù)量也呈爆發(fā)性增長。商品混凝土攪拌站雖為非永久性建筑物，但其因自身結(jié)構(gòu)類型和荷載類型的特殊性，同時考慮到攪拌站的正常使用和工程造價原因，其基礎(chǔ)和地下結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性就顯得尤為重要。因此，合理的設(shè)計商品攪拌站的設(shè)備基礎(chǔ)和地下結(jié)構(gòu)能有效的保證商品攪拌站的安全生產(chǎn)和正常使用。

商品混凝土攪拌站基礎(chǔ)是保證整個商品混凝土攪拌站正常運轉(zhuǎn)的重要部位。作者根據(jù)自身從業(yè)多年的設(shè)計施工經(jīng)驗，簡單的介紹了商品混凝土攪拌站基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計施工要點及相應(yīng)的注意事項，以期同廣大設(shè)計施工同行探討相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗與施工工藝，為今后商品混凝土攪拌站設(shè)計與施工提供參考與建議。

1 商品混凝土攪拌站基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

1.1 商品混凝土攪拌站基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)設(shè)計的準(zhǔn)確性要求

商品混凝土攪拌站基礎(chǔ)設(shè)計圖樣是商品混凝土基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分。在進行設(shè)計工作前，設(shè)計師必須詳盡的了解設(shè)計要求與合同內(nèi)容，掌握施工場地的工程地質(zhì)狀況。同時，相關(guān)設(shè)計人員必須認真學(xué)習(xí)、掌握相應(yīng)基礎(chǔ)的設(shè)計規(guī)范知識，并與機械、電氣設(shè)計知識融會貫通。在充分掌握上述知識的前提下，設(shè)計人員必須反復(fù)計算驗證，以期做出最合理的設(shè)計方案，并保證采用標(biāo)準(zhǔn)的制圖、文字表達方法，以滿足工程的施工要求。

商品混凝土攪拌站總體方案圖在征求相應(yīng)技術(shù)主管人員的同意后方可進入后續(xù)設(shè)計階段。技術(shù)部分相關(guān)負責(zé)人必須始終堅持設(shè)計方案和圖紙審查制度的嚴(yán)肅性，強化自身的責(zé)任感，同時確?；炷翑嚢枵净A(chǔ)圖經(jīng)過設(shè)計和施工人員審核，并簽署姓名及日期，便于后期相關(guān)人員對設(shè)計人員進行咨詢與討論。

1.2 商品混凝土攪拌站基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)設(shè)計的清晰性要求

在工期不是十分緊張或者混凝土攪拌站規(guī)模不太大的時候，應(yīng)盡量采用圖幅較大的圖紙以確?；A(chǔ)施工的準(zhǔn)確性，保證混凝土攪拌站基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)施工的順利進行。在實際的施工過程中，考慮到工期原因常常采用傳真圖，但受技術(shù)條件的限制，傳真圖的圖幅大小受限，清晰度也不足。傳真圖多采用分圖繪制，即分張繪制建筑安裝圖、混凝土基礎(chǔ)平面圖、立面圖、剖面圖等，但是要保證圖形線粗合適，字體清晰。傳真圖應(yīng)保證統(tǒng)一編號，統(tǒng)一命名，盡量使設(shè)計圖清晰明了，以保證后續(xù)施工的順利進行。

1.3 商品混凝土攪拌站基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)設(shè)計的完整性要求

工程實踐表明，商品混凝土攪拌站基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)設(shè)計的完整在一定程度上能有效保證施工的順利進行。一套詳盡的基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)設(shè)計圖可準(zhǔn)確的知道施工過程，其應(yīng)包含以下部分：

1）詳盡的圖紙目錄?；炷翑嚢枵净A(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖紙在保證完整性的基礎(chǔ)上也應(yīng)編制詳細的設(shè)計圖紙目錄，以便后續(xù)查詢及歸檔。

2）安裝圖（其應(yīng)包含平面布置圖、剖面圖，主視及側(cè)視圖）。在工程實踐中，若相關(guān)圖紙缺失，即不能及時有效為現(xiàn)場的施工技術(shù)人員進行施工指導(dǎo)，進而拖慢了施工進度。

3）施工基礎(chǔ)圖，其應(yīng)包含基礎(chǔ)的平面圖，剖面圖，鋼筋圖和局部放大圖等。

4）獨立設(shè)備的基礎(chǔ)圖（如獨立的粉料罐的基礎(chǔ)圖），圖中應(yīng)根據(jù)不同的工程地質(zhì)條件給出不同基礎(chǔ)的深度和相應(yīng)要求。

1.4 商品混凝土攪拌站基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性要求

根據(jù)現(xiàn)場的施工條件和水文地質(zhì)條件，商品混凝土攪拌站基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)由具有相關(guān)從業(yè)資質(zhì)的設(shè)計人員進行并審核確認。攪拌站基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)的地面許用壓應(yīng)力一般為0.2～0.3MPa，基礎(chǔ)強度按規(guī)范的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進行選用并計算。

當(dāng)?shù)鼗鶑姸容^大時，基礎(chǔ)開挖后一般只須對基礎(chǔ)底層進行鋪墊處理，其后即可進行混凝土的澆筑作業(yè)?；A(chǔ)混凝土澆筑時，其強度往往控制在C30；當(dāng)?shù)鼗鶑姸炔蛔銜r，在基礎(chǔ)開挖后必須根據(jù)開挖后基礎(chǔ)的填實度選擇不同的施工工藝進行二次加固。二次加固時常用的加固方法有打樁或增大基礎(chǔ)面積，其共同的目的為增加基礎(chǔ)的承載力，以防基礎(chǔ)在正常使用階段開裂或下沉，從而對建筑物造成進一步的破壞。

2 商品混凝土攪拌站基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)設(shè)計要點概述

由于商品攪拌站的規(guī)模不同，其組成形式也往往多種多樣?？傮w上來說，商品攪拌站由粉料罐、進料倉、攪拌主樓及相關(guān)附屬結(jié)構(gòu)組成。該文主要討論了商品混凝土攪拌站進料倉和粉料罐的基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)設(shè)計要點。商品混凝土攪拌站基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)設(shè)計所需的設(shè)計資料應(yīng)包含以下幾個方面：

1）商品混凝土攪拌站機械設(shè)備滿負荷運行時的豎向荷載（包括設(shè)備自重及材料重）。

2）商品混凝土攪拌站所在地的水文地質(zhì)條件，其應(yīng)包含該地的深／淺地基持力層承載力，下臥層的物理力學(xué)性質(zhì)，地下水位等。

3）其他設(shè)計資料，如當(dāng)?shù)氐牡卣鹪O(shè)防烈度，風(fēng)荷載，雨雪荷載等。

2.1 混凝土攪拌站的基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

1）商品混凝土攪拌站選址應(yīng)避開地震斷裂帶及山地邊坡等地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重的地區(qū)，盡量保證周圍交通便利，在一定程度上也應(yīng)考慮環(huán)境因素。

2）根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)狀況（土層分布及下臥層承載力狀況）靈活選用基礎(chǔ)形式，合理確定基礎(chǔ)埋置深度。3）充分考慮地震作用下上部結(jié)構(gòu)荷載的動力作用和和地面堆載及大型運砂車對地下側(cè)壁的影響。風(fēng)荷載及雨雪荷載在一定程度上也會影響基礎(chǔ)的受力狀態(tài)。

4）基坑開挖時應(yīng)根據(jù)混凝土攪拌站所在地址的土質(zhì)狀況決定是否應(yīng)該進行邊坡的支護。

當(dāng)然，在保證結(jié)構(gòu)充分安全的前提下，可適當(dāng)改變基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)的布置以滿足相關(guān)的經(jīng)濟性要求。

2.2 進料倉的基礎(chǔ)與地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計

進料倉的地下結(jié)構(gòu)主要有基礎(chǔ)和地下室混凝土側(cè)壁兩個部分。考慮到材料基本不參與地面上部受力且材料本身重量與所替換土體的重量不在一個數(shù)量級，同時由于地基的補償效應(yīng)，在不方便計算的情況下，其底部片筏地板的面積可認為等于其建筑面積。且因基底凈反力較小，可按其板跨的長度選擇板厚。進料倉的設(shè)計難點在于其地下室混凝土側(cè)壁的設(shè)計驗算。

1）當(dāng)?shù)叵率一炷羵?cè)壁的強頂無梁板連接時，其只能按懸挑板進行設(shè)計；當(dāng)?shù)叵率一炷羵?cè)壁頂部有梁板連接或者其有剛度足夠大的壓梁作用時，可將其視為上部鉸接、下部固定的單位寬度的單向板進行設(shè)計?？紤]到經(jīng)濟方面的因素，常常不采用懸挑板設(shè)計。因而在設(shè)計過程中，在保證相關(guān)設(shè)備及設(shè)備基礎(chǔ)不影響傳送帶的情況下，盡量采用地下室混凝土側(cè)壁梁板連接或采用壓梁結(jié)構(gòu)。

2）地下室混凝土側(cè)壁計算時，其荷載的選用應(yīng)考慮到方方面面的影響因素：土體的性質(zhì)（包括土體的重度及內(nèi)摩擦角，地下水位的高度），地面上部結(jié)構(gòu)所傳遞的荷載以及其他原因造成的對地下室混凝土側(cè)壁產(chǎn)生的壓力。在實際計算時，應(yīng)根據(jù)土體的物理力學(xué)性質(zhì)，選用合適指標(biāo)計算土體作用于地下室混凝土側(cè)壁的壓力。

3）基于上述荷載的綜合作用，可采用合適的計算軟件進行進料倉地下室側(cè)壁的截面和配筋計算。在進行驗算時應(yīng)注意，在鋼筋總面積達標(biāo)的情況下，應(yīng)盡量增大配筋間的間距。特別需要注意的一點是應(yīng)取連續(xù)墻下端彎矩中的較大值進行配筋，以免造成基礎(chǔ)正常使用階段的破壞。

4）每條斜坡傳送帶應(yīng)設(shè)兩排支柱，支柱間距往往控制在1～2m，單根支柱豎向荷載約為50kN，淺基持力層為粉質(zhì)粘土承載力特征值為15kPa，考慮傳送時的動力系數(shù)1.1。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)傳遞來的荷載不大時常采用雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)，此類型基礎(chǔ)設(shè)計可不考慮重心的調(diào)整，其雙柱之間地基梁的配筋計算與條形基礎(chǔ)的計算相同。

2.3 粉料罐基礎(chǔ)與地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計

對于粉料罐的地基，需首先確定其地基的承載力是否可以達到許用要求。粉料罐地基基礎(chǔ)的設(shè)計需要考慮建筑物的上部結(jié)構(gòu)和施工場地的地質(zhì)條件等方方面面的因素而往往不能孤立進行。地基土的性質(zhì)主要是指地基持力層和下臥層土壤的物理力學(xué)性質(zhì)，當(dāng)然土壤的重度、地下水的標(biāo)高、地基土的堆積年代和成因也往往需要考慮在內(nèi)。在設(shè)計人員進行設(shè)計和驗算時，需要對地基持力層和下臥層的承載力進行計算。

樁基礎(chǔ)一般由樁和承臺組成，是通過承臺把若干根樁的頂部聯(lián)結(jié)成整體，共同承受荷載的一種深基礎(chǔ)。樁是設(shè)置于土中的豎直或傾斜的基礎(chǔ)構(gòu)件，其作用在于穿越軟弱的高壓縮性土層或水，將樁所承受的荷載傳遞到更硬、更密實或壓縮性較小的地基持力層上，我們通常將樁基礎(chǔ)中的每根樁稱為基樁。樁基礎(chǔ)具有承載力高、沉陷量小的優(yōu)點，可以抵抗上拔力和水平力，又是抗地震液化的重要手段，而且適用于機械化施工。但是，樁基礎(chǔ)需要相對較高的投資，打樁過程中的排土、噪音等可能對周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響。所以，樁基采用與否，必須經(jīng)過經(jīng)濟、技術(shù)、施工等多方面的分析比較才能確定。當(dāng)場地的淺層土體的土質(zhì)不能滿足粉料罐建設(shè)對基礎(chǔ)承載力和變形的要求而又不適宜采用其他地基處理工藝時就往往需要采用樁基礎(chǔ)來傳遞多余荷載。

當(dāng)我們碰到地基承載力比較低的土壤時，可以采取換土、深基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等方法來提高承載力，達到許用標(biāo)準(zhǔn)。如遇建筑地基土層軟弱，壓縮性高，強度低，無法承受上部結(jié)構(gòu)荷載時，需經(jīng)過人工加固處理后作為地基。若上部結(jié)構(gòu)荷載很大，一般淺基礎(chǔ)無法承受，或相鄰建筑不允許開挖基槽施工以及有特殊用途與要求時，可用深基礎(chǔ)。當(dāng)建筑地基上部土層軟弱、深層土質(zhì)堅實時，可采用樁基礎(chǔ)。對于低承載力地基上的儲罐基礎(chǔ)設(shè)計來說，樁基礎(chǔ)是一個常用的方法?；鶚稁缀纬叽绨堕L、截面尺寸。確定基樁幾何尺寸也應(yīng)綜合考慮各種有關(guān)的因素?；鶚稁缀纬叽缡軜缎偷木窒蓿x擇樁型的一些影響因素，也影響基樁幾何尺寸的確定。上部結(jié)構(gòu)荷載通過樁基礎(chǔ)穿過軟弱土層，傳到下部堅實土層。

3 結(jié) 語

商品混凝土攪拌站基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)充分考慮商品混凝土攪拌站正常運轉(zhuǎn)過程中所遇到的各種荷載，同時考慮混凝土攪拌站特殊的構(gòu)造設(shè)計，地震荷載、風(fēng)荷載、雨雪荷載、行車荷載等諸多方面影響造成的彎矩及配筋的變換均應(yīng)有所考慮，設(shè)計中不能忽略上述任何一個因素。在工程實踐中，商品混凝土攪拌站因規(guī)模的不同其形式也往往變化多端，設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合施工場地狀況靈活變通，使混凝土攪拌站基礎(chǔ)及地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計更加安全經(jīng)濟。同時，廣大施工設(shè)計人員應(yīng)認真學(xué)習(xí)相應(yīng)規(guī)范和施工技術(shù)，提高自身專業(yè)能力，認真負責(zé)的完成屋面工程的建設(shè)工作，更好的為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)。

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Design of Foundation and Underground Structures of Concrete Mixing Stations

TANG Yu－jiao，LU Song－lun，REN Yu－xia（Beijing Triumph Building Materials Engineering Co，Ltd，Beijing 100024，China）

Reasonably design of the foundations and underground structures of concrete mixing stations can ensure the goods productive and effective.According to the design and construction experiences，this article simply introduces the design and the construction of foundations and underground structures，and corresponding precautions of commodity concrete mixing stations.

concrete mixing stations； foundation； underground structures； design

10.3963／j.issn.1674－6066.2014.02.024

2014－02－20.

唐玉嬌（1980－），工程師.E－mail：tyj226＠163.com