大型物流仓库地基处理设计分析

大型物流仓库地基处理设计分析

马华伟

马华伟（中国二十冶集团有限公司201900）

摘要：本文通过对某物流仓库的设计施工实例，对地基处理设计方案进行了简单探讨，从沉降效果、施工工期、成本费用等多方面进行比较分析，找出一个与实际情况最适合的地基处理设计方案，为大型物流仓库地基处理提供一个经验数据。

关键词：地基处理地坪最大沉降差异沉降水泥搅拌桩

以某大型物流仓库为实例，对其地基处理进行探讨。该物流仓库长250m，宽200m，高13.5m，预制轻钢结构。仓库内布置高位货架，每片货架大约25mx25m,货架之间的距离大约6-10米。仓库柱网间距为12m×25m，建筑面积约50000m2。室外地坪标高5.0m,室内地坪标高为6.4m,室内地坪高差1.4m，用素土夯实回填，设计地面使用荷载约40kN/m2。

一、地质资料

该物流仓库工程场地原为荒地，地面标高介于4.67～5.61m之间；地表局部分布有碎石路，地下局部有旧基础。地貌单元属海积冲积平原，后又经人工改造填垫。勘察最大孔深为30.0米，揭示了第四系全新统（Q41-4）及上更新统（Ｑ3b-e）的河流相、滨海潮汐相及浅海相交互沉积的一套砂类土与粘性土的沉积地层。按地层形成时代，成因类型及工程地质特征划分为六个工程地质层。物流仓库的地坪荷载及沉降的技术要求如下：

地坪沉降要求最大沉降不大于80mm，不均匀沉降差异不大于0.002。

二、原状土的承载力及沉降验算

2.1、物流仓库地基承载力验算物流仓库内采用高位货架，用于堆放日化用品，地坪上均布荷载标准值为40KN/m2，室内外高差为1.4米根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）承载力计算公式Pk≤faPk=(Fk+Gk)/A地表的第一层土为素填土，比较松散，一般不考虑其承载力，应采用第二层土Ⅱ1粘土作为地坪地基持力层。第二层土以上土层作为荷载考虑进行计算。按最不利的情况考虑素填土的厚度为2.4米。地下水位按位于第一层土以下考虑。

Pk=40xAKN/m2Gk=（2.4x20+1.0x20+0.2x25+0.2x25）xA=78xA对地基承载力特征值进行深度修正：fa=110+1.0x20x(2.4-0.5)=148kPa承载力验算：Pk=(Fk+Gk)/A=(40A+78A)/A=118kPa≤fa=148kPa所以承载力满足要求。

2.2、沉降验算对于物流仓库地坪沉降，可以按大面积堆载考虑，根据法国数学家布辛纳斯克解的理论，将地基视为均质、连续、各向同性的半无限弹性体，表面界面上作用有集中力P时，土中任一点将产生相应的应力和变形。对于均布荷载，将地基分成若干个小面积，把每个小面积上的荷载当成集中力。

仓库地坪尺寸为250mx200m,在进行地基沉降计算时,如果简单地将基底尺寸认为250mx200m，当荷载平面范围远大于竖向作用深度,应力随深度变化很小,沉降计算的需要的计算深度会非常深,这样计算的理论沉降与实际沉降会存在很大偏差,经过对仓库货架布置的认真研究,仓库内货架是分片布置的,每片货架的尺寸大约为25mx25m,货架之间留有6-10米的间距，这样可以假定仓库内有若干个25mx25m矩形面积堆载。

结合《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）和中也有相关规定可以假定地基内的应力分布是各向同性均质线性变形体理论，其最终变形量可按下公式计算：s=ψss'=ψsΣni=1P0/Esi(ziai-zi-1ai-1)地基变形计算深度确定一般有两种：应力法和应变法。《建筑地基基础设计规范》中是采用的应变法确定计算深度。

OCDBRWicosаiWiaiWisinаiH=6m路缘带行车道а=56°аi2θ=40度①应力法——计算深度到附加应力为自重应力的0.1倍即可。

②应变法——计算到第i层土的变形小于总变形的0.025即可，如确定的计算深度下部仍有较软土层时，应继续计算。

经计算，最终沉降值S=ψs*ΣS=293mm这个沉降数值远远大于宝洁的技术标准中最大沉降为80mm,因此对于此物流仓库地坪而言，承载力能满足求，但是沉降不能满足要求，所以必须对地基进行处理，减少仓库地坪的地基变形。

三、地基处理设计方案地基处理设计按处理后土层的刚度分类，可分为三类:刚性地基，半刚性地基，柔性地基。

在物流仓库的地基处理设计过程中，我们依照自己的设计思路和奥雅纳咨询公司的建议，考虑了刚性地基处理设计方案、半刚性地基处理设计方案和柔性地基处理设计方案。

建筑方案中室外地坪标高5.0m,室内地坪标高为6.4m,桩顶位于室内地坪板之下。根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011），在设计桩基础时应将桩端持力层落在相对较硬的土层上，结合地勘资料,桩端持力层为第五层粉土层，因此刚性桩长大约20m左右。

根据原状土的沉降验算，可以看出地基沉降计算深度约为18m，同时结合天津的施工机械情况，水泥搅拌桩处理深度最大为18m，所以考虑18m深的水泥搅拌桩方案。为了便于对比，也将CFG桩和砂石桩考虑为18m长。

奥雅纳咨询公司认为水泥搅拌桩在此是作为土壤改良的措施，而不是为了提高承载力，可以选择改善计算深度内的部分土层。处于节省成本的目的，提出12m长水泥搅拌桩作为备选方案进行考虑。因此特地将12m长水泥搅拌桩方案列入考虑范围之内。

对于预压法而言，考虑地基沉降计算深度为18m，因此选择18m的处理深度。

共列举了八种地基处理设计方案，主要是如下：1、20m长直径300mm的预应力混凝土管桩2、20米长400mmx400m的预制混凝土方桩3、18m长直径500mm的水泥搅拌桩4、12m长直径500mm的水泥搅拌桩5、20m长直径400mm的水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）6、20m长直径600mm的砂石桩法7、堆载预压法(处理深度18m)8、真空联合堆载预压法(处理深度18m)四、沉降、工期、成本对比根据设计方案，对每个设计方案的沉降、工期、成本估算结果如下：沉降、工期、成本对比表

从上汇总表可以看出：工期最短，效果也最好，成本也是最高的；成本最低的，效果一般，工期却是最长的。

五、结束语在质量、工期、成本这三者的比较中，我们认为18m长直径500的水泥搅拌桩是具有最佳性价比的，经业主方审核，最终选择该方案进行地基处理施工。目前该物流仓库已经使用5年，地坪沉降控制在技术标准以内。证明此地基处理方案是可行的。

参考文献：[1]《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）.北京:中国建筑工业出版社,2011.[2]《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008).北京:中国建筑工业出版社,2008.