沿海地区储罐高承台桩基基础的设计

2023年12月19日发(作者：广汽丰田v6报价及图片)

_________基础工程设计Ground the of Design Engineering沿海地区储罐高承台桩基基础的设计The Pile Foundation Design for High Bearing Platform of

Storage Tank in Coastal Area高娜(华陆工程科技有限责任公司，西安710065 )GAONa(Hualu Engineering & Technology Co. Ltd., Xi\'an 710065, China)【摘要】以沿海地区工程为例，介绍了基于m法的储罐高承台桩基基础设计方法，其中涉及水平承栽力、竖向承栽力的计算，并

总结了高承台桩基在工程设计中应注意的问题，可为同类型工程提供参考。【Abstract】

Taking the engineering in coastal area as an example, this paper introduces the design method of pile foundation based

on m method, which involves the calculation of horizontal and vertical bearing capacity, and summarizes the problems that should be

paid attention to in the engineering design of pile foundation of high pile cap, which can be a reference for similar engineering.【关键词】储罐基础设计；高桩承台；m法;水平承栽力【Keywords】

basic design of storage tank; high pile cap; m method; horizontal bearing capacity【中图分类号】TU473.1 【文献标志码】A 【文章编号】1007-9467(2021)03-0025-03【DOI】10.13616/j.2021.03.009础已经开始尝试采用高承台式罐基础。1引言2储罐高承台粧基基础设计目前，国内储罐正日趋大型化，桩基础由于具有承载高、

沉降量小且均匀、抗震性能较好、抗拉能力强等优点,所以越

储罐桩基基础设计包括单桩水平承载力和竖向承载力

来越多的罐基础开始采用承台式罐基础形式。为了适应建构

计算。钢制储罐结构水平荷载主要考虑地震作用，水平承载

筑物功能的需要，桩基础根据桩顶承台的位置分为低承台桩

力估算采用m(地基土水平抗力系数)法。基与高承台桩基。2. 1

m法计算假定大多数工程中的承台式罐基础都采用承台环墙式基础。

计算过程如下：（1)假定基础的承台板为刚性，即受力后

随着社会发展，国家对环境要求越来越高，很多罐区都属于

的弯曲变形很小，可以忽略不计；（2)桩侧土为弹性变形介

重点污染防治区，重点污染防治区的罐基础需采取抗渗措

质，具有沿深度成正比增长的地基系数：（3)计算中不考虑桩

施。采用低承台环墙式罐基础设计，其工艺要求较多,施工措

与土之间的黏着力和摩阻力，外荷载均考虑由桩侧土的受压

施费用增加。相反采用高承台罐基础不但费用经济，施工也

弹性抗力来抵抗。简单。从项目的经济性和施工进度要求方面考虑，部分罐基

2. 2结构计算【作者简介】高娜（1986 ~ )，女，湖南长沙人,工程师，从事结构设

2.2.1储罐水平地震作用规范法计算计与研究。根据GB 50191 —2012《构筑物抗震设计规范》[1 ],储罐水25

工程建设与设计(Mrulruction& Design For Project平地震作用标准值FEX见式⑴：Fex=

atri ( 1)式中,《,为水平地震影响系数;7为罐体影响系数，可取1.1;

A4为罐内储液总质量,kg; 为动液系数:g为重力加速度，9.8m/s2。2.2.2储罐基础规范法验算根据JG』94—2008《建筑桩基技术规范》P1(以下简你‘规

范”)，睹罐单桩水平承载力验算见式(2):i?ha=0.75

aEIx0a/vx (2)式中，a为桩的水平变形系数:?/为桩身抗弯刚度,Nmm3:

&为桩顶允许水平位移，mm;

vx为桩顶水平位移系数。3工程实例某项目硫酸罐区位于沿海地区业产业园内，立式圆筒

形钢储罐，规格0 12.5m，主要物料是硫酸。项目

所在地区抗震设防烈度7度，第二组，设计基本地震加速

度为0.15g,

III类场地，特征周期为0.55s,桩基设计等级为乙级。3. 1地质条件根据项目岩土工程勘察报告(详细勘察阶段）,拟建场地

范围内基底以下土层分布为：1层—粉砂（QD: 2层一

粉质黏土（Q4rae); 3层—粉砂（Q/+pl); 4层—粉质黏土

(Q广\');5层——粉砂(Q/l+pl): 6层——粉质黏土 (Q广V

地下水对混凝土结构具中腐蚀性,场地地基土对混凝土

结构具弱腐蚀性。根据储罐荷载情况，天然地基不能满足设计对地基承载

力的要求,项目采用预应力高强混凝土管桩。3. 2粧基布置与设计

3.2.1确定桩长、桩径及桩间距根据项目所在地情况，采用PHC500B125管桩。标准组合

时，储罐上部结构传至基础顶面的竖向力为34 050kN,假定承

台外直径为14.5m，高1.1m。桩端位于第5层，有效桩长25m,

根据规范计算得出单桩竖向抗压承载力特征值为1 200kN。在

荷载效应标准组合竖向力作用下，求得桩数《=33,本项目按

37根桩设计。根据地勘资料基桩属于饱和黏性土挤土桩，按桩

间距2.25m设计。3.2.2管桩基础设计1)单桩水平承载力估算。根据规范及地勘报告确定土水26平位移Xo^lOmm,桩侧土水平抗力系数的比例系数m=8:由

预应力混凝土管桩图集得到桩身配筋率pg=l .02%，钢筋弹

性模量与混凝土弹性模量比值％=5.26,桩直径t^OOmm，

扣除保护层厚度的桩直径A=400mm,混凝土弹性模量

?E=3.8〇Xl〇4N/mm2,则桩身换算截面受拉边缘的截面模

量％=7^[#+2(?-1)/?8式]/32=12 947 821.41111112。桩身换算

截面惯性矩/〇=WW2=2 589 564 280mm4;桩身抗弯刚度

X 1

OuNTnm3,结合公式(2)求得水平承载力

特征值札.=67.44kN。2)储罐水平地震作用。承台外直径D= 14.5m,储罐

设计最高液位//w=l〇.5m，则??///?=1.38,依据文献[1]得

到?=0.699-再结合公式（1),求得fEX=3072.85kN，桩顶

最大水平力桩顶最大水平力标准值

//,k矣1.25心，因此,本项目单桩水平承载力满足要求。在水平荷载较大情况下,根据规范可考虑承台、桩群、土

的共同作用，利用世纪旗云计算软件，根捱规范，输入计算参

数与岩土情况后得出：(1 )桩身最大弯矩位置、?= 1.632 2m;最大弯矩

财_=//。,/〇1?),,= 155.04kN_m,其中,为复合基桩的水平力，

kN;JD?为最大弯矩系数。(2)37根桩桩身内力结果。编号第11桩的轴向力

最大：1 190.841 8kN,最大弯矩154.895 9kN_m,最大剪力

84.308

lkN。编号第33桩轴向力最小:693.793 2kN,最大弯矩

l54.8959kN.m,最大剪力 84.3〇8

lkN。3.2.3设计结果根据以上计算分析,最大剪力与用m法计算得出的剪力

误差为2.7%,采用m法对水平力的估算是可行的，根据计算

满足设计要求，竖向承载力、水平承载力要求。3.2.4检测验证根据项目的试桩报告结果,PHC500B125单桩水平极限

承载力为210kN,单桩水平临界荷载120kN,单桩抗拔承载

力特征值为500kN,单桩竖向抗压承载力特征值为1 200kN。

故布置37根桩，满足设计要求。4高承台桩基基础在工程设计中的注意事项高承台桩基基础与低承台桩基基础相比,由于其承台在

地面之上，考虑基础美观性，不能根据荷载情况增加过多桩，

所以当布桩数量一定时，根据不同情况进行设计。

基础工程设计Ground the of Design Engineering4.1粧基承受水平荷载5结语综上所述，论文结合项目实例，总结了储罐高承台桩基高承台桩基的桩在选择上应考虑桩身的抗剪、抗弯能力。实际工程中应优先采用混凝土灌注桩、预制方桩等抗弯刚度较好的桩型。项目如有特殊要求只能采用管桩这种抗弯、抗剪性能差的桩，设计时可采取构造措施增加抗剪能力。如通过增加填芯长度，来强化管桩桩顶，采用较大壁厚的管桩。根据工程实例计算得出，m值(土质情况不同)越大，水平承载力特征值越大。故当场地土为软土场地或液化场地时优先进行场地处理，消除液化层，提高土层水平抗力系数值。4. 2基础的设计方法，并提出设计时的注意事项，可供类似工程参考。在应用中，应根据桩基受力特点选择桩型，预制方桩比预应力管桩承载力好，灌注桩比预制方桩抵抗承载力好。当工程应用中只能采用预应力管桩时，必须采取一些措施来提高管桩的抗剪能力，如增加填芯长度(填芯长度为反弯点以下1.5m),在同桩径的情况下,采用较大壁厚的管桩。办【参考文献】【1】GB/T 50191—2012构筑物抗震设计规范[S].【2】JGJ 94—2008建筑桩基技术规范[S].桩承受的负摩阻力本工程采用的管桩属于摩擦型基桩，未考虑负摩擦阻力

引起基桩的下拉荷载。但当采用端承型基桩时，由于大面积

的填土在自重作用下产生固结，同时使桩周土层压密，此时

土的自重荷载将通过负摩阻力传给桩，这对桩的受力是不利

的,在设计中桩的承载力计算上除了考虑填土的自重荷载，

还应考虑下拉荷载的影响。当桩承受的负摩阻力时,可以对

自然地面以上粧的表面采用涂上一层沥青的方法，来降低土对其产生的负摩阻力。(上接第23. 51页）【收稿日期】2020-丨2-01同城市环境、地质和交通等因素的影响，采用不同的设计施工方案，保证地铁车站基坑结构的安全性及周围建筑物的稳定性。di?加强地铁深基坑深层搅拌桩加固施工深层搅拌桩是地铁深基坑围护结构固定的主要方式之

一。具体加固措施是:加固材料选用深层搅拌桩抽条，加固【参考文献】【1】林少华.地铁车站深基坑围护结构设计研究[J].居舍，2019(丨7):89.【2】肖金花，何亮,刘正明，等.地铁车站深基坑开挖对围护结构和周围环境的影响分析[J].科技创新导报,2019,16(7):75-77.【3】贾建忠.地铁车站深基坑围护结构设计[J].砖瓦世界,20丨9(16):96.侧重点放在井段和深基坑的端头以及侧围护，因为加强侧围护结构的刚度可以有效地减小深基坑的偏移;加固方法采用裙边加固，在加固过程中运用立柱和支撑杆可以很好地加强偏载深基坑的整体支撑性能。在操作过程中，应当计算工程

的标准承受压力程度，考虑到实际深基坑所承受的荷载与压

力，深基坑土体区域挖掘深度至少为3m。由于水泥硬化可以

在一定程度上增加深基坑围护结构的受力强度，提高深基坑

的稳定性，所以，在地铁车站深基坑围护结构建设中，应当掺

入适量的水泥,使结构建设更具有安全性。4结语随着我国城市化进程的加快，为了适应社会高速发展，

必须加强地铁车站深基坑围护结构设计与施工质量，结合不【收稿日期】2020-12-0127