广州南沙NJY10地块项目基坑水泥罐基础讲解.docx

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广州南沙NJY10地块项目基坑水泥罐基础讲解

一、概述

1、本工程基本概况

序号

项目

内容

1

工程名称

广州南沙2015NJY-10地块项目基坑支护（含场地处理）工程

2

建设地点

广州南沙蕉门滨水大道边

3

建设单位

广州南恒房地产开发有限责任公司

4

设计单位

广东省建工设计有限公司

5

监理单位

2、建筑概况

建筑设计概况

场地位于广州市南沙区蕉西路的西侧，北为规划一路；基坑西侧及西南侧，用地红线距广州地铁4号线线路桥墩约20.4m。

场地现状为鱼塘，西侧、南侧施工前统一平整至绝对标高5.35m，东侧滨水大道。

项目设2层地下室，±0.00=9.20m，桩基使用旋挖成孔灌注桩，在地面施工止水及支护桩。

本基坑周长约378m，面积约7684m2，基坑开挖深度6.80～9.90m。

本基坑北侧支护结构的安全等级为二级，西南侧、东侧支护结构安全等级为一级，有效使用期为1年。

，本工程基坑支护及场地处理包括：

三轴水泥搅拌桩，钻孔旋挖灌注桩、花管压密注浆、土钉喷锚等处理。

3、水泥罐设置

为了满足广州南沙2015NJY-10地块项目基坑支护（含场地处理）工程现场三轴搅拌桩、灌注支护桩、深层搅拌桩、花管、格构柱、支撑等的施工需要，拟安装4台水泥罐，每2个合成一个基础。

每台水泥罐自重为6.5吨，可装最大水泥重量为60吨。

水泥罐参数：

水泥罐总高10.8m，其中罐身高9.3m，罐脚高4m。

出料口离地1.5m，罐身宽2.9m。

采用20mm厚钢板，水泥罐参数详见图一。

图一

二、基础设计方案

1、基础形式

水泥罐采用钢筋混凝土基础，尺寸为8000×5000×800mm（长*宽*厚），混凝土强度为C30，配筋为双层双向Φ16@200，钢筋保护层为25mm，详见图2、图3：

5000

5000

图2

5000

800

图3

2、地基处理

基础座落在场地经回填的砖渣上，在地面上施打322条尾径为100mm、长6米的松木桩，再回填100mm石粉，后做水泥罐基础。

3、埋件

水泥罐采用脚底板与基础预埋件烧焊连接（满焊），焊缝高度与钢板同厚，脚底板由厂家提供，预埋脚底板尺寸为500×500×20mm。

预埋件锚板采用与脚底板材质相同的钢板。

锚筋采用4Φ20圆钢筋。

钢筋与锚板连接采用焊接，采用E43型焊条，焊缝长度为500mm，焊缝高度与钢板同厚，采用双面焊。

预埋件做法详见图5：

图5

三、基础验算

1、荷载计算

C30混凝土轴心抗压强度fc=14.3Mpa，轴心抗拉强度ft=1.43Mpa。

（1）恒荷载

基础自重：

F1＝8×5×0.8×24＝768kN，水泥罐空载时自重F2＝65KN，水泥罐满载时自重F3＝600KN。

（2）风荷载

把风荷载简化为集中荷载计算：

风荷载基本风压取w0＝0.5KN/m2，受风面积S＝B/2×H＝3.14×2.9/2×10.8＝49.17m2（B为罐身周长，H为罐高度），则风荷载F风＝S×w0＝＝49.17×0.5＝24.59kN,风荷载产生弯距M＝F风×h＝24.59×7.20＝177.05kN.m（h为风荷载作用点离基础面的距离）。

荷载简图

2、地基承载力验算：

地基为现有施工场地，下部为砖渣回填的填料，根据现场地质勘察报告：

淤泥层fak可取45kPa，淤泥质砂土层fak可取55kPa，细中砂层fak可取80kPa，粉质粘土层fak可取140kPa，综上所述，填砖渣加松木桩地基承载力取值f＝80KN/m2。

受偏心荷载作用时，基础底面的压力应满足（依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第5.2.1和5.2.2条）：

Pk≤fa

Pkmax≤1.2fa

式中：

Pk---相应于荷载效应标准组合时基础底面处的平均压力值；

fa---修正后的地基承载力特征值；

Pkmax---相应于荷载效应标准组合时基础底面边缘的最大压力值；

Pk＝（F+G）/A＝（768+65+65+600+600）/（8×5）＝52.45KN/m2＜fa＝80KN/m2，满足要求！

偏心距e=M/（F+G）=177.05/（768+65+600）=0.12355

Pkmax＝Pk（1+6e/l）=52.45×（1+6×0.12355/5）=60.23KN/m2＜1.2fa＝96KN/m2，满足要求！

3、抗冲切验算

依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.2.7条。

验算公式如下:

式中

hp──受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，

hp取1.0，当h大于等于2000mm时，

hp取0.9，其间按线性内插法取用。

本工程取

hp＝1.0。

ft──混凝土轴心抗拉强度设计值，取ft=1.43N/mm2；

h0──基础冲切破坏锥体的有效高度，为h0＝800；

am──基础冲切破坏锥体最不利一侧计算长度:

at──冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当计算柱与基础交接处的受冲切承载力时取柱宽；本工程at＝2.05。

ab──冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，计算柱与基础交接处的受冲切承载力时取柱宽加两倍基础有效高度。

本工程ab＝2.05+2×0.80＝3.65。

故am=（2.05+3.65）/2=2.85m。

Pj──扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力：

基础受偏心作用，Pj=Pkmax＝60.23KN/m2

Al──冲切验算时取用的部分基底面积；

Al＝（5/2-2.05/2-0.80）×5-（5/2-2.05/2-0.80）2＝2.7m2

则实际冲切力

Fl=60.23×2.7=162.621kN。

允许冲切力：

0.7×1.00×1.43×2600×800

=2082080N=2082.08kN

实际冲切力小于允许冲切力设计值，所以能满足要求！

4、基础抗弯计算

依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.2.7条。

计算简图

（1）抗弯计算，计算公式如下:

式中a1──截面I-I至基底边缘的距离，取a1=1.225m；

P──截面I-I处的基底反力:

P=60.23×（3×2.05-1.225）/（3×2.05）=48.233kPa；

a──截面I-I在基底的投影长度,取a=2.05m。

经过计算得M=1.2252×[（2×5+2.05）×（60.23+48.233-2×768/8×5）+（60.23-48.233）×5]/12=98.985kN.m。

（2）配筋面积计算

式中

1──系数，当混凝土强度不超过C50时，

1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时，

1取为0.94,期间按线性内插法确定；

fc──混凝土抗压强度设计值；

h0──基础的计算高度。

经过计算得

s=98.985×106/（1.00×14.3×5×103×7502）=0.00246

=1-（1-2×0.00246）0.5=0.00246

s=1-0.00246/2=0.9987

As=98.985×106/（0.9987×750×300.00）=440mm2。

由于最小配筋率

＝0.15%,最小配筋面积为As＝0.15%×800×5000（8000）＝6000（9600）mm2。

现配筋为26*（41）Φ16双层双向（钢筋间距为200），As＝5200（8200）mm2，满足要求。

5、抗倾覆验算

把水泥罐看成一个整体进行抗倾覆稳定性验。

为了保持基础的稳定状态，基础上的稳定力矩与倾覆力矩之比应大于1.5，即：

K＝Mk/Mp>1.5

式中K――基础抗倾覆安全系数；

Mk――基础的稳定力矩；

Mp――作用于基础上的倾覆力矩；

水泥罐空载时为倾覆最不利状况，稳定力矩是罐身自重和基础自重对基础底板边缘的力矩，而倾覆力矩则为风力对基础底板边缘产生的力矩，即：

Mk＝（F1+F2）×L=1.2×（768+65）×5＝4998KN.m

Mp＝M风＝177.05KN.m

Mk>1.5Mp＝265.57KN.m，满足要求！

6、局部受压验算：

局部受压区的截面尺寸应符合下列要求：

Fl≤1.35βcβlfcAln

式中　Fl———局部受压面上作用的局部荷载或局部压力设计值；

fc———混凝土轴心抗压强度设计值；

βc———混凝土强度影响系数；

βl———混凝土局部受压时的强度提高系数；

Al———混凝土局部受压面积；

Aln———混凝土局部受压净面积；

Ab———局部受压的计算底面积。

则1.35×1.0×1.732×14.3×500×500＝8359065N＝8359.065KN>Fl＝1/4×1.2×（65+800）＝259.5KN，满足要求。

7、预埋件抗拔验算：

预埋件受风荷载和空载时自重组合时的产生的应力。

风荷载产生的应力：

σ1＝M风/W＝177.05×106/（500×500×500/6）＝8.50N/mm2

空载罐自重产生的应力：

σ2＝F2/Aln＝65×1000/（500×500）＝0.26N/mm2

σmin＝σ1－σ2＝8.24N/mm2

预埋件的地脚螺栓采用

20钢筋，抗拉强度为50N/mm2>σmin，钢筋直径满足要求。

在大偏心荷载的作用下，地脚螺栓承受向上的拉力，为了防止螺栓从混凝土中拔出，螺栓应有足够的锚固长度，以保证地脚螺栓与混凝土之间的粘结作用。

对于带有锚固板的地脚螺栓，锚固长度为：

；

l＝1/4×8.24/（4×6×1.43）×800＝48.02mm

按混凝土标号，C30锚入，设计锚固长度为600，满足要求！

8、焊缝验算：

水泥罐与基础预埋件采用焊接连接，焊条采用E43型手工焊，焊缝长度500mm，厚度20mm。

计算简图

（1）端焊缝

σf——垂直于焊缝长度方向的应力；

he——角焊缝有效厚度，直角角焊缝等于0.7hf，hf为焊脚尺寸，现场为16mm；

lw——角焊缝计算长度，每条角焊缝取实际长度减10mm（每端减5mm）；

fwf——角焊缝强度设计值；

βf——系数，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，bf=1.22，直接承受动力荷载bf=1.0。

N=F风＝24.59KN

he＝0.7×20mm＝14mm

lw＝500-10mm＝490mm

βf＝1.0

fwf＝160N/mm2

σf＝24.59×1000/（2×14×490）＝1.79N/mm2

βf×fwf＝1.0×160＝160N/mm2>σf，满足要求！

（2）侧焊缝

τf——沿焊缝长度方向的剪应力。

he＝0.7×20mm＝14mm

lw＝500-10mm＝490mm

βf＝1.0

τf＝24.59×1000/（2×14×490）＝1.79N/mm2

四、基础施工及水泥罐安装总流程

基础施工及水泥罐安装总流程具体如下。

五、基础施工

1、将基础位置范围的场地清理干净。

2、清理基面后，绑扎钢筋，同时埋设好预埋件。

基础配双层钢筋网Φ16@200，钢筋底垫好垫块。

3、安装模板，采用木胶合板，并采用钢管和木枋保证模板体系的稳定性。

4、质量要求：

钢筋规格、尺寸、间距、混凝土强度等级符合说明书要求。

基础表面平整允许偏差：

3mm；基础截面尺寸允许偏差：

＋4mm，－5mm；预埋件轴线偏差：

5mm。

5、浇筑基础混凝土：

1）砼分层振捣，一次性浇筑，不留施工缝。

2）浇筑混凝土时，应注意防止混凝土的离析。

3）支护桩砼振捣采用插入式振捣器，插入式振动器移动间距不宜大于30cm，振捣时间不得小于15秒，延续时间至振实和表面露浆为止。

使用振动器要快插慢拔，振捣时避免碰撞预埋件、模板。

4）混凝土浇筑过程中，要保证混凝土保护层厚度及钢筋位置的正确性。

不得移动预埋件原来位置，如发现偏差和位移，应及时校正。

5）要安排专人负责振动机的振捣，专人负责看模，发现模板、钢筋、埋件有变形移位及破坏情况应立即进行整修。

6）砼浇筑后要及时浇水养护，保证砼表面湿润一周，使砼充分达到设计强度。

6、混凝土浇筑完成后加强养护，待混凝土强度达到100％以后方可开始安装。

六、安全注意事项

1、做好安全技术交底，教育施工人员遵守施工现场安全生产的各项规章制度。

2、施工前必须进行安全教育，作到不违章作业，不冒险蛮干，施工人员有权拒绝违章作业。

3、正确使用和爱护用品和安全设施、工具、安全标志，服从分配、坚守岗位，严格遵守操作规程，禁止随便开动他人使用的机械、电力设备，无证不得操作特殊工种。

4、经常检查作业的工作环境及使用的工具，作好文明施工，树立“安全第一”的思想，牢记“安全生产、人人有责”的观念。

5、有关施工人员必须严格遵守工地有关施工规章制度。

各工种严格按照有关的操作章程进行施工。

进入施工现场必须穿戴好工作服、工作鞋、安全帽及其它保护用品。

七、验收及相关要求

1、水泥罐基础施工，在预埋件安装完成后，浇筑混凝土之前，必须先复核预埋件的准确位置，经监理工程师验收通过，确定与水泥罐的支腿尺寸一直，才允许浇筑混凝土。

2、浇筑混凝土施工完成后，需养护。

3、水泥罐进场，需进行报验手续，才准许吊装以及焊接加固。