鱼类增殖站基础设计方案探究

引汉济渭黄金峡枢纽鱼类增殖站基础设计方案探讨1、概况：为了节约用地,引汉济渭工程黄金峡鱼类增殖站位于汉江支流良心河渣场,站内建筑物位于黄金峡枢纽工程规划的良心沟弃渣场上游段，距离下游河口1.4～1.8km。

场地设计高程457.5m～460.4m，用地面积67.3亩。

站内建（构）筑物从上游至下游依次布置为：室外仿生态池、综合楼、生活消防水池及泵房、1#厂房（鱼种、鱼苗培育车间和鱼菜共生区）、2#厂房（亲鱼培养车间、催产孵化和开口苗培育车间）、饲料仓库、室外鱼池（亲鱼池、防疫隔离池、野化训练池、饵料培育池）、室外水循环处理系统、蓄水池、废(污)水处理站和人工湿地。

主要建筑物有综合楼为拟建场地内最高建筑物，高18.565m，4层；1、2号厂房高7.95m；污水处理站高11.400m；泵房高8.100m.2.地质勘察成果：为了能作为建筑物地基，回填时进行了分层碾压。

地勘成果显示，渣场回填物主要为风化或机械破碎而成的碎石、角砾和砂构成。

碎石土的碎石含量35-5.%，角砾含量25-35%，其余为砂土，碎石粒径3.0-10.0cm不等，个别粒径30cm。

岩芯采取率80%左右,平均厚度13m，顶层标高457-460.0m，层底标高437-450.0m。

回填时间小于两年，均匀性及密实度差，未完成自重固结。

这一层的修正后的重型动力触探击数N63.5为6.4～11.6，平均值8.4，工程性能差。

地勘报告给出的这一层的承载力为起初为80-110kpa，复核后调整为120-140 kpa，提高了30-40 kpa。

所以,地勘报告建议采用钻孔灌注桩,以强风化闪长岩、中风化闪长岩作为桩端持力层，桩长15-30m。

3.初次的设计方案：设计认为， EL456以下这层碎石土不宜作为建筑物地基，而是将原始的河床砾石作为持力层，承载力选240kpa，选用地质推荐的了钻孔灌注桩方案，共320根桩基，单桩直径80cm，混凝土强度等级C35,总费用约1885万元，较这三栋建筑物的土建费用还多200万元。

另外,设计院也提出了对EL456以下碎石土进行强夯的备选方案，希望强夯后承载力达到120kpa。

为此，业主对这两套基础设计方案提出了质疑，要求设计院进一步复核地基承载力，对基础设计方案进行优化，业主也建议设计单位研究筏板基础的可行性。

4.业主的几点质疑：4.1.对密实度差的质疑：动力触探试验适用于判定一般黏性土、砂类土、碎石类土、极软岩层的物理力学特性。

鉴于碎石土难以取样,规范采用以重型动力触探击数N63.5为主来划分碎石土的密实度，见表1。

地勘结果是N63.5=6.4-11.6之间,平均值为N63.5=8.4，在5< N63.5≤10区间，也属于稍密范畴。

也可以用干容重指标进一步验证密实度的分类,但这不是规范推荐的方法，碎石土最大干容重一般在21-22KN/m3之间(级配良好取上限,反之取下限),压实系数λc≥0.97,当干容重介于20-21 KN/m3区间时,即为中密状态。

地勘的结果是碎石土的干容重平均值已经达到21.1KN/m3,按碎石土的极限干容重22 KN/m3计算,密实度都大于0.96，据此判断绝对属于中密状态以上。

因此。

从两个指标评价,碎石土的密实度是在稍密-中密区间比较合理，保守起见，将密实度定义为稍密。

这里需要指出的是,当初设计要求的碎石土压实系数大于0.97,干容重＞21.4 KN/m3的指标偏高,是不合理的。

碎石土的密实度分类表14.2不均匀性问题质疑:碎石土为坝肩开挖回填料，没有级配要求,碎石的骨架颗粒不连续,这也反映在重型动力触探的试验成果里, 应该是正常的。

关于干容重的不均匀问题，再次强调设计干容重指标21.4是偏高的，实测最大22.25KN/m 3,最小19.21 KN/m 3,平均21.1 KN/m 3,看是不均匀，这一指标主要看平均值，不要拘泥最小值19.21 KN/m 3。

《地基处理技术规范2012》规定，碎石土的干密度不得小于20 KN/m 3，压实系数不低于0.97.参考一下水工混凝土质量评定指标。

SL677-2014通过附录求得最小值和保证率P 两个指标按下表来评定混凝土抗压强度质量标准。

设计龄期混凝土抗压强度质量标准项目质量标准 优良 合格 最小值不低于设计值的 f cu.k ≤20MPa 85%f cu.k ＞20MPa 90%少筋无筋混凝土强度保证率不低于 85% 80%钢筋混凝土强度保证率不低于95% 90%水工混凝土DL/T5144-2015、碾压混凝土DL/T5112-2009要求检验批的混凝土抗压强度平均值、最小值、强度保证率三个指标同时符合规范规定。

项目 常态混凝土（坝体）碾压混凝土 混凝土强度平均值 m fcu ≥f cu.k +0.2t σm fcu ≥f cu.k +Kt σ 最小值 f cu.k ≤20MPa f cu.min ≥0.85f cu.k f cu.min ≥0.75f cu.k f cu.k ＞20MPa f cu.min ≥0.90f cu.kf cu.min ≥0.80f cu.k 保证率 ≥80%（设计要求）至于部分钻孔之间的界面坡度大于10°,规范认为, 条形基础受力层为3B,独立基础受力层为2B,也已超出了持力层厚度的范围,不必要担心.在勘探过程中均未发现有地下洞穴、临空面或软弱夹层。

碎石土经过了分层碾压，以上的2个指标也同时验证了均匀性没有问题。

4.3.对回填时间不足2年，未完成固结的质疑：探讨一下固结情况，众所周知，固结理论的研究主要针对粘性土,而碎石土及砂土压缩性小,渗透性大,变形经历时间很短,在外荷载施加完毕时地基沉降已全部或基本完成(规范认为,对碎石土而言,在施工期间完成的沉降量可达最终沉降量的80%以上)，回填时间加上施工时间将在3年以上，最终沉降量将会趋于稳定，不存在未完成固结的问题(此前有过灌水一月的方案,都是因为固结概念不清的缘故)。

4.4.对力学性能低，工程性能差的质疑：良心河渣场主要为黄金峡左岸边坡开挖料回填而成，主要为砂砾土或碎石土,不是一般的粘性土。

依据规范，重型动力触探N63.5与承载力的关系见表2，也可按f k=36N63.5+32估算。

如前所述，这一层的修正后的重型动力触探击数N63.5平均值8.4，地基的承载力应该在336kpa。

按照规范，也可根据碎石土密实度来确定其承载力f k和变形模量E0，见表3，稍密的碎石土承载力应在300-500kpa，当充填物为黏土时承载力取用表值下限，以砂土为主时取用表值上限，这时含水量对其强度影响不大，且粒径越大，含量越多，承载力越高。

按此原则，取个平均值应该是400 kpa。

另外。

变形模量可通过静载荷试验，由p-s曲线直接求得。

压缩模量Es一般需通过实验室取得，对碎石土而言，Es=1.05-1.11 E0。

对地基承载力还应按照规范6.3.9要求,进行静载荷试验,研究应力与应变的关系,作为设计的依据.碎石土170 200 232 240 280 320 336 360 400密实度与承载力的关系（kpa）表3碎石土状态松散稍密中密密实承载力f k（kpa）200-300 300-500 500-800 800-100 变形模量E0 (Mp a) 10-20 20-30 30-75 75-1204.5对桩端持力层的质疑：拟建场地垂直分布7个地质层，对砾石、砾砂也定性为力学强度一般，工程性能一般，但都可以选作桩端持力层，但在基础方案建议却是以强风化、中风化的闪长岩作为持力层，增加了桩长，值得商榷。

4.6基础换填的意义不大. 当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时(地基承载力或变形不满足要求)，常采用换填土垫层来处理软弱地基，换填层与下部土层的压缩模量一般相差较大(2-3倍）。

换填可以提高承载力，增加地基强度；减少基础沉降。

现在看来，碎石土地基的承载力是足够的，把承载力180 kpa以上的碎石土地基换填层一定级配的碎石地基，(垫层材料模量远大于下卧层模量)意义不大。

4.7设计参数建议值前后变化较大。

（承载力、压缩模量的指标）4.8几个例子请设计研究。

我国的苏、浙、沪等沿江沿海地区有许多建筑在软基上，《建筑基础设计手册》的几个例题的地基承载力也在80-100kpa。

郑芳的《不埋或浅埋墙下筏板基础的设计》一文，杂填土厚5-7m,承载力60-80kpa,刚够GBJ-89规范的下限。

还有西安汉高速皇冠度假村的实例。

综上所述，碎石土作为基础的持力层平均厚度13m是足够，承载力也是足够的，属于中等压缩地基，所以，我们认为，综合楼为4层框架，每米荷载大约在180KN以内，不算较大，这一层的碎石土完全可以作为建筑物的地基，没有必要采用桩基方案，也无需再进行强夯处理，。

地勘结论有关地基的均匀性及密实度差，未完成自重固结，力学性能差，工程性能差的结论是不对的。

5.规范对地基承载力和变形沉降的规定：5.1.地基承载力的修正：鱼类增殖站的基础埋设为2.0m。

依据规范，当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：f a= f ak+ηbγ（b-3）+ηdγm(d-0.5)式中：f a——修正后的地基承载力特征值（kPa）；f ak——地基承载力特征值（kPa），ηb、ηd——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；γ——基础底面以下土的重度（kN/m3），地下水位以下取浮重度；b——基础底面宽度（m），当基础底面宽度小于3m时按3m取值，大于6m时按6m取值；γm——基础底面以上土的加权平均重度（kN/m3），位于地下水位以下的土层取有效重度；d——基础埋置深度（m），宜自室外地面标高算起。

碎石土的ηb=3.0，ηd=4.4，考虑就算fak =140kpa,修正后的承载力fa=100+3×20(4-1)+4.4×(4-0.5)=215.4kpa也足够啦。

5.2.地基变形沉降：鱼类增殖站的主要建筑物为4层框架结构,为丙级的建筑物, 对照表4属于可不作地基变形验算的范围。

业主理解设计对地基变形的担心, 我们建议现场选5-7个点进行静荷载试验，进一步对地基的承载力与变形的关系进行验证，取得数据后也可以作为设计修正的参数。

不做静载验，在那里空担心有个卵用啊。

综合以上分析，业主认为，EL456作为建基面承载力没有问题，持力层厚度也是满足要求的（地基主要受力层系指条形基础底面下深度为3b(b为基础底面宽度)，独立基础下为2b,且厚度均不小于5m的范围。

没有必要选择钻孔灌注桩或强夯方案。

6.基础设计建议：6.1地基处理方案1：由于厂房、综合楼、污水站等的基础埋深为2.0m，建议开挖至设计高程后进行碾压，纵、横各碾压5遍（振动碾压3遍+无振2遍）,可以压实深度约0.8m左右,考虑30°的扩散角，将有效减低地基应力。