动力机器基础设计Word文件下载.docx

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2、机器自重及重心位置；

3、机器底座外郭图、辅助设备、管道位置和坑、沟、孔洞尺寸及灌浆层厚度、地脚螺栓和预埋件的位置等；

4、机器的扰力和扰力矩及其方向；

5、基础的位置及其邻近建筑物的基础图；

6、建筑场地的地质勘察资料及地基动力试验资料。

其中第6条就是地质勘察部门所要提供的资料。

动力机器基础勘察要求较高，除了需要提供一般建筑勘察所需的岩土试验成果外，还要提供地基动力特征参数，这些参数主要包括以下9项：

①天然地基抗压刚度系数；

②地基土动弹性模量；

③地基土动剪变模量；

④动泊松比；

⑤天然地基地基土动沉陷影响系数⑥桩周土当量抗剪刚度系数；

⑦桩尖土当量抗压刚度系数；

⑧天然地基竖向阻尼比；

⑨桩基竖向阻尼比。

有关地基动力特征参数如何选择，应考虑哪些因素，如何应用等方面的专题论文很少，有的勘察人员不知道这些参数如何提供，提多大合适，感到困惑不解。

本文通过位于萧山经济技术开发区的“通用电气亚洲水利项目”这一大型工程的详细勘察，按照设计要求，结合场地地质条件，经过公式计算，通过地质类比法，现场测试，参照《动力机器基础设计规范》提供了设计所需的动力参数，施工中又进行了检测，还进行静力触探对比试验，并对试验成果进行评价达到了设计要求。

二、工程概况及地质条件

该工程位于萧山经济开发区，主体建筑物为1栋机器制造联合厂房，单层高24.9m。

1栋二层办公楼及其辅助建筑物；

（1、液氧站2、空压站3、废水处理4、油化库等）还有动力机器基础，总建筑面积60400平方米。

（一）重型厂房、动力机器基础的特点及对勘察的要求

1、重型厂房一层高24.9m，框架结构，屋顶轻钢结构，柱网是12×

24m，厂房内设有两台150T行车，柱下最大轴力设计值8000KN/柱。

2、动力机器基础，基础形式以实体（大块）式基础为主，最大基础面积20×

20m，基础砌置深度4.0m，设计单桩竖向承载力3650KN/柱，主要设备：

液压试验台200～400T油压机，数挖镗洗床，三辊卷板机，其它车、洗、镗、立式钻床等振动方式以垂直振动为主，也有水平回转，大型动力设备基础，拟采取隔振消振措施，对重型厂房，动力设备基础设计拟采用桩基础，办公楼、辅助厂房设计拟采用天然地基。

3、设计对勘察的要求：

1、查明勘察场地的岩土分层、埋深结构构造、工程性质。

2、对天然地基、桩基持力层作岩土工程条件评价，并对桩基型式及持力层提出建议。

3、对岩土的物理力学性质除按常规提供试验参数以外，要求提供动力特性参数。

4、动力机器基础要求查明在静力作用条件下的稳定性，变形性质和承载力，尚要查明地基在动力（反复荷载）

作用条件下的动力稳定性，变形性质，承载力和地基土的各项动力参数。

5、要求提供如下动力特征参数。

（a）天然地基抗压刚度系数Cz（KN/m3）

（b）天然地基阻尼比ξz

（c）地基的动弹性模量Ed（KPa）

（d）地基的动剪变模量Gd（KPa）

（e）动泊松比V

（f）桩基阻尼比ζpz

（g）桩周土当量抗剪刚度系数Cpτ（KN/m3）

（h）桩尖土当量抗压刚度系数Cpz

（i）地基土动沉陷影响系数β

（二）勘察工作的布置

1、根据勘察任务书和有关规范《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）、浙江省标准《建筑地基基础设计规范》（DB33/1001-2003）；

《动力机器基础设计规范》（GB5004-96）、《地基动力特征测试规范》（GB/T50269-97）等制订本工程的勘察大纲。

首先我们搜集了勘察场地附近的工程地质资料，有针对性的确定了勘探孔的深度和原状土样、标准贯入试验、重［Ⅱ］型动力触探试验，波速试验的层位、数量、确定室内土工试验项目，以及需提供上述动力特性参数需进行的测试和试验手段。

1）根据勘察场地已有的地层资料，厂房和设备基础的设计总平面布置图，按岩土工程勘察规范桩基勘察要求和动力机器基础设计规范要求；

动力机器基础地基的勘察可与建筑物地基勘察一起进行。

勘探点是沿建筑物轮廓线结合网格状布设，勘探点、线间距24m，共布设勘探点162个，其中机钻孔99个，静力触探孔63个，控制性孔11个要求钻进圆砾层以下5m，预计孔深70m（圆砾层厚12m）。

技术性孔58个，要求钻进圆砾层5-10m，一般性孔30个要求钻进圆砾层5-8m，静力触探孔要求达到圆砾层顶板为止，取原状土样700件，波速试验3组（单孔法）。

2）勘察工作的目的在于了解拟建场地岩土的工程条件，地基土的构成，物理力学性质及动力性质，特别是软土和可能液化的饱和粉土、砂土的分布情况。

场地土层自上而下为：

层号

岩土埋深（m）

岩土层名称

1

0.00～0.60

耕植土

2-1

0.60～2.10

砂质粉土

2-2

2.10～8.90

2-3

8.90～15.40

粉砂

3

15.40～30.80

淤泥质粘土

4-1

30.80～34.80

粉质粘土

4-2

34.80～42.20

粉质粘土夹粉砂

4-3

42.20～44.00

4-4

44.00～46.80

4-5

46.80～49.70

5

49.70～55.60

圆砾

5夹

55.60～56.90

粉质粘土（粉砂）

56.90～59.40

6

59.40～64.00

细砂

7

6400～

全风化凝灰岩

三、地基动力特征参数的选用

地基动力特征参数，是动力机器基础振动和隔振设计以及在动荷载作用下各类建筑物、构筑物的动力反应及地基动力稳定性分析必需的资料。

动力特征参数可由现场试验确定。

当无条件进行试验并有经验时可按《动力机器基础设计规范》规定确定。

本工程按照设计要求，结合场地地质条件，参照《动规》，通过地质类比法，现场波速测试和公式计算提供了设计所需的地基动力参数，满足了设计要求。

1、天然地基抗压刚度系数Cz：

按天然地基地基土承载力标准值（fk）求取。

2、天然地基阻尼比ξz，《动规》指出由现场试验确定，但由于一般现场不具备测试条件且影响阻尼比的因素较多，而它仅对在共振区，振动时的振幅起着决定性作用。

所以《动规》参照了实测资料，取阻尼比为一定值。

（阻尼比为阻尼系数与临界阻尼系数之比）。

3、天然地基土动沉陷影响系数β1：

参照《动规》，先划分地基土类别，再提供β1值。

天然地基土层为粉土，fk＜160Kpa，对照地基土类别，属于四类土，取β1=3.0。

4、桩基（预制桩）竖向阻尼比ξpz，根据《动规》的建议，对预制桩和打入式灌注桩桩基阻尼比可按下列数值采用：

ξpz=0.20

5、桩周土当量抗剪刚度系数Cpτ：

参照《动规》，结合土层性质及原位测试成果（动探、静探、波速测试）和土工试验成果，综合分析后确定。

6、桩尖土当量抗压刚度系数Cpz：

参照《动规》，分别提供二层桩尖持力层的Cpz值。

7、地基土动弹性模量Ed：

根据原位测试和土工试验成果，参照其它已建工程的Ed值，分别提出各土层的Ed值。

8、地基土动剪变模量Gd

9、地基土动泊松比v

具体本工程的动力机器基础设计参数见表一

动力机器基础设计参数一览表

表1 

通用电气亚洲水利项目

岩土名称

桩周土当量

抗剪刚度系数

桩尖土当量

抗压刚度系数

天然地基

动泊松比

地基土动

弹性模量

剪变模量

阻尼比

桩基

CPτ（KN/m3）

Cpz（KN/m3）

CZ（KN/m3）

ν

Ed（MPa）

Gd（MPa）

ξz

ξp

2-1

8000

22000

0.31

130

30

0.15

0.20

2-2

10000

26000

0.30

147

44

2-2夹

7000

20000

125

28

2-3

15000

30000

0.28

160

52

18000

0.42

115

4-1

7500

0.33

42

4-2

9000

0.32

140

46

4-2夹

0.34

132

43

12000

154

0.35

133

4-4夹

8500

11000

145

48

1000000

0.47

172

62

5夹

0.25

6

1300

0.27

四、基础设计及跟踪服务

1、参加设计施工交底会，会上设计谈了重型厂房及动力设备基础拟采用Φ600的高强度（PHC）预应力管桩，整个厂房和动力设备基础计布桩1245根，其中重型厂房762根，动力设备基础及辅助厂房483根。

并以5层圆砾为桩基持力层，桩长约50m。

根据岩土分布情况及桩长设计准备采用锤击沉桩。

会上我们对设计采用锤击沉桩方案提了几点建议：

1）5层圆砾顶板东西向有一定起伏，建议分区、分段设计桩长，并在沉桩施工中以桩长和贯入度双向控制。

2）场地14m以浅为饱和粉土、粉砂沉桩过程中要采取防液化措施。

如：

合理设计打桩路线，控制沉桩速率。

3）预应力管桩是种挤土型桩，在沉桩施工中会产生挤土效应，使周边桩挤偏，对周围环境和建（构）筑物造成一定影响，建议采取防挤土措施。

打应力释放孔、挖应力释放沟，并在施工过程中对周围环境和建（构）筑物严密进行变形监测。

2、参加沉桩施工中出现的一些问题的讨论会，对基坑开挖参加基坑验槽。

3、沉桩施工结束后，发现群桩基础，有部分桩桩长未达设计要求也就是桩端未达5层圆砾。

据了解这些桩是群桩基础最后施工的1-2支桩（最大动力设备基础最多布桩56根）。

这些桩虽然桩长未达设计要求，但贯入度均已满足设计要求，80锤最后三阵击，每阵击（10击）不超过3-5cm，实际每阵击是小地3cm。

最后在这些桩中抽查6根桩，做静载荷试验单桩竖向极限承载力5200KN，满足设计要求，桩的沉降变形也满足设计要求。

据我们分析认为是预应力管桩在沉桩过程中产生挤土效应，使周边的土产生挤密，联系勘察场地的地基土分布情况，上部14m以浅为粉土、粉砂、粉质粘土夹粉砂挤土后，挤密效果比较明显，为了证实这一点，我们建议在这6支试桩边上再进行静力触探试验，以与施工图勘察的静力触探平均qc值进行对比，试验对比结果，浅部（14m以浅）粉土、砂土，平均qc值提高30%左右，中部淤泥质土平均qc值没有提高，其值基本与施工图勘察平均qc值持平，下部4层粉砂、粉质粘土夹粉砂，平均qc值提高约20%，试验结果表明，沉桩施工后地基土的强度有所提高。

五、结束语

1、本文对动力机器基础的勘察，地基土动力特征参数的提供作了简要介绍。

2、在预应力管桩（沉桩）施工中产生的挤土效应，通过现场试验，提出了定量的概念。

上述资料对勘察设计施工单位有一定的参考价值。