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工业厂房 · 方案对比

厂房地坪用预应力结构板,真能减少地坪桩吗?

能不能减,要先看桩端持力层和负摩阻,板刚度大只是其中一个条件,不能直接当成结论。BICP银泰建构的判断是:在桩端持力层可靠、各桩刚度相近的前提下,板刚度提高会改变桩顶反力的分配,减桩是这一步算出来的结果;桩基方案与地坪板方案要放在一起做联合计算和比选。

作者:BICP银泰建构
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适用场景

工业厂房方案对比预应力整体结构板、地坪桩、减桩、桩端持力层、负摩阻、软土地基、桩板共同作用
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导语

最常见的误判,是把刚度直接换算成桩数。板刚度影响的是荷载在各桩之间怎么分,桩端土本身有多容易被压缩,它改不了。如果桩端仍落在压缩模量很低的高压缩性土层,桩距又拉开,沉降仍然会出现,只是分布得比原来均匀。

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适合哪些项目

有几类项目谈减桩比较有基础:

  • 上部存在较厚软土,天然地基不能满足地坪沉降要求,本来就要做桩承地坪;
  • 桩能穿透软土层进入较硬的持力层,桩长有保证;
  • 荷载以大面积均布为主,货架柱位、设备基础这类集中荷载可以靠局部加密或局部加厚处理;
  • 项目还在方案或初步设计阶段,桩型和地坪板构造可以一起比选。

减桩空间很小、甚至减不下来的情形也要先摆出来:

  • 桩端落在高压缩性土层、桩长不足以穿透软土;
  • 软土存在负摩阻,单桩承载力特征值被大幅折减;
  • 桩距放大后单桩承担面积成倍增加,单桩承载力先到限值;
  • 板厚加到抗冲切仍然吃紧;
  • 设备、货架或自动化物流对总沉降量有明确限值;
  • 桩已经施工完成,只剩板可以选。
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怎么核对

  1. 先把控制指标分清:要控的是总沉降,还是差异沉降。设备和货架怕的常常是不均匀沉降,而总沉降主要由桩端土层和置换率决定,板刚度对这一项作用有限,两个指标要分开算。
  2. 核桩端持力层与桩长。减桩首先要过的一关,是桩能不能穿过软土、落到较硬的土层上;穿不透的话,能减的桩很有限,这时要先处理持力层和置换率,桩距放到后面再说。
  3. 扣掉负摩阻再算单桩承载力。软土在固结过程中会对桩身产生向下的拖拽,这部分拖拽力就是负摩阻;把它扣掉以后,一根桩还剩多少承载力,决定了桩距最多能拉到多大。
  4. 按放大后的桩距复核板。桩距拉开后,板承受的弯矩和桩顶附近被冲切穿透的风险都会变,板厚、配筋和预应力布置要跟着重新算;张拉端和锚固区的局部承压也要一并复核,张拉槽、分仓缝的位置要和桩位对得上。
  5. 算总账。把桩数、板厚、垫层和地基处理、工期以及后期维修放在同一张表里比较,只数桩的根数说明不了问题。
比较项 桩承地坪+普通钢筋混凝土板 桩承地坪+预应力整体结构板
收缩与温度应力 靠切缝释放、配筋控制 预压应力抵抗,切缝少
桩间荷载分配 由板厚、配筋与桩基条件共同决定,按桩板共同作用计算 可通过板厚与预应力布置调整桩顶反力分配,效果随桩基条件变化
桩距与桩数 由单桩承载力、沉降与板厚配筋共同控制 可放大,受抗冲切、抗弯与单桩承载力控制
差异沉降 常规水平 桩端持力层可靠时更好
总沉降 由桩端土层与置换率决定 同样由桩端土层与置换率决定
造价构成 桩多、板薄 桩少、板厚,需结合项目条件综合比选
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参考依据

  • 某动力电池厂房项目,软土场地:地坪活荷载按 5t/m² 考虑,原地坪桩的桩端落在高压缩性土层,地坪出现了不均匀沉降和开裂;方案阶段将桩基与预应力整体结构板放在一起比选,先把桩端持力层和置换率定下来,再讨论桩距和桩数。

这类项目也给出了一线判断:软土场地上板厚和桩距相互牵制,桩距一旦放大,板厚通常也要加,加到某个程度,少打桩省下的钱会被加厚的板、增加的配筋和更高的施工难度抵掉一部分。因此银泰建构在方案阶段的处理方式,是让桩基和地坪板共用一套计算,先算清持力层、负摩阻和荷载分配,再判断哪些区段有减桩余地。在这类地坪中,预应力首要处理的是板自身的收缩和温度应力、减少切缝,减桩只是刚度提高后可能带来的附带效果,需要单独验算。

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常见问题

Q1 减桩能减多少,有没有大概比例?

能减多少,要看桩距放大后板的抗弯、抗冲切和单桩承载力哪一项先到限值,分区不同、荷载不同,结果差别很大,没有通用比例可套。可行的办法是拿同一套地勘和荷载,对桩基与地坪板做联合计算,把能减掉的桩数算清楚。

Q2 板刚度大,桩距放大一倍行不行?

多数情况下不行。桩距放大一倍,一根桩要管的面积就是原来的四倍,单桩承载力和板的抗冲切通常会先后逼近限值。桩距只能一级一级试算,不存在固定的放大倍数。

Q3 软土很厚,还谈得上减桩吗?

先判断桩能否穿过软土、进入较硬的持力层。穿得透、负摩阻又控制得住,减桩才有讨论的余地;穿不透或者负摩阻偏大,就先把持力层和置换率处理好,这时可减的桩很有限。

Q4 减桩一定省钱吗?

不一定。桩数减少,板通常要加厚,配筋和预应力布置也要改,工期和后期维修同样要算进去。只有把桩、板、地基处理和停产损失合在一起比较,才能看出究竟哪一段省了钱。

Q5 既有厂房地坪已经沉降,能靠改成预应力板解决吗?

先做检测评估,把沉降的成因区分清楚。若问题出在桩端持力层和置换率上,桩基要先行处理;板的做法起配合作用,只换一层板,桩端土的问题依然存在。

减桩能不能成立,要看持力层、负摩阻、单桩承载力和板厚这几项能否同时通过验算。把地勘报告、荷载条件(含货架柱位和设备动载)、桩型与单桩承载力、平整度与运行要求发过来,工程师帮你看减桩的余地在哪里、卡在哪一项条件上。

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