大型货架仓库地面不均匀沉降分析与治理

大型货架仓库地面不均匀沉降分析与治理

白海滨1,汪俊2

 （中机工程有限公司  浙江 杭州 310027， 中机工程有限公司  浙江 杭州 310027）

[摘  要] 根据工程实测沉降数据，分析了建造在软基之上的大型货架仓库地坪不均匀沉降的原因，采取钻孔压浆桩加固技术对仓库地坪进行加固处理，并对加固后的效果进行客观评价。供今后类似工程参考之用。

[关键词] 不均沉降 软基 复合地基 钻孔压浆桩

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随着现代制造业的高速发展，对货物仓储提出了更高要求。立体货架仓库有着节约占地，布置灵活，自动化高等特点。对于江浙地区而言，很多货架仓库都是兴建在软弱地基之上，需要对地基进行处理。因此，往往会出现仓库地坪大规模不均匀沉降的问题，导致存取设备无法正常运作。因此，研究不均匀沉降问题，采取有效处理方法，减少沉降发生，保证仓库正常运行。

本文对某公司物资货架仓库建设过程中出现的地坪不均匀沉降问题展开分析并提出治理方案。通过钻孔压浆桩技术，控制地坪不均匀沉降，结合观测数据对加固效果做出客观评价，供同类型工程参考。

1工程概况

某公司物资仓库，是按照全自动、智能化现代化标准兴建的物资存储仓库。仓库一层平面面积未7503m2，建筑平面如图1所示。西侧约2/3面积为高位货架区；东侧1/3面积为低位设备区；高低库区交界处设置沉降缝。考虑到物资荷载较大，原建筑设计院设计采取水泥搅拌桩的方案加固地坪。其中，货架区基础采用桩长12m，桩径550mm的水泥搅拌桩，由桩土共同作用形成复合地基承载货架及货物荷载。设计复合地基的承载力特征值为110kPa，此区域地坪做法从下至上依次为：砂石垫层，细石混凝土垫层，C25混凝土板等几部分。建筑结构柱下区采用预应力管桩，承台之间采取地梁连接。复合地基和建筑柱基相互独立各自承担上部荷载。

在工程竣工验收时发现，仓库四周柱角与地坪连接处出现宽窄不一的裂缝，同时在货架区发生不均匀沉降，沉降差超过66mm，整个沉降平面呈现‘锅底形’，严重影响了已安装好货架的水平度，不满足货架区自动堆垛机定位要求。仓库无法正常投入使用而必须改造加固。

图1  货架仓库一层平面图

根据项目情况，公司决定成立专家组，从地勘报告、设计图纸，施工材料和施工过程资料等进行调查、分析并提出解决方案。

2场地地质情况

根据场地的地质勘探资料，该建设场地为III类场地土，按照其成因类型和物力力学性质可以划分为四个主要工程地质层，具体详见地勘报告。仓库地基是压缩性较大的淤泥质软弱土层，水泥搅拌桩长度仅12米，只对①至③层土体进行了加固，其下还有6m多的粉质粘土仍属于软粘土，软土在上部荷载作用下整体产生较大沉降。

3不均匀沉降观测

根据观测点的数据可以发现，沉降分布不均匀，四周观测点点沉降量小，平均在12mm左右，且竣工一段时间后已基本稳定；中间部位沉降量最大。中间观测点在竣工25天时沉降速度有所放缓，50天时沉降达到75mm。中间和四周已经脱开并出现较大的裂缝。此外，倘若货架上堆满货物沉降很有可能会继续扩大。

4不均匀沉降原因分析

通过地质勘察报告，设计图纸及施工过程记录，沉降观测数据等资料的详细分析，通过对搅拌桩的取芯试验结果，经专家讨论认为，此次不均匀沉降的主要原因是水泥搅拌桩加固方案选型不当，次要原因是桩体施工质量不佳和周边水位突变。具体分析如下：

（1）设计原因

货架区地坪加固采取水泥搅拌桩复合地基，再将厚度为250mm的双向配筋柔性板放在复合地基上。复合地基的承载力能够达到110kpa的要求，但沉降和变形却没法满足设备安装要求。

设计复合地基水泥搅拌桩的长度统一按照11米考虑，没有过多考虑软弱下卧层的沉降问题。

（2）施工原因

施工人员质量意识薄弱。对水泥参量、提升速度、喷浆等关键控制指标没有建立一套完整的控制方法，没有精确控制搅拌桩进入持力层的深度。施工完毕，没有进行载荷试验和变形试验，没有检测数据评估复合地基的质量是否达到设计要求。

（3）其他原因

仓库周边河流改道，大规模基建施工，以及水泵抽水，使得地下水位迅速下降。另外，货架安装在地坪完工后马上跟进，没考虑桩身和地坪充分硬化的问题，增加了地基负担。

5沉降治理方案

考虑到业主实际使用时间上需要，经多方案比较，选择钻孔压浆桩来进行地坪沉降加固。

 钻孔压浆桩是一种刚性桩钻孔桩，沉降量小，对地质土层适用性广，在水位上下均能成孔成桩，对周围环境影响较少。

钻孔压浆桩采用工程地质钻机湿成孔，利用高压泵，通过高压注浆管向孔内注浆，钻至设计深度后，注入一定稠度的水泥浆，然后用无砂砼（碎石）灌注而成的桩型。其主要机理是高压水泥浆的压入，通过渗入孔的四周，对四周土体起嵌固作用，增大摩阻力，提高桩身的承载力和减小沉降量。

设计采用的钻孔压浆桩有A（Ø300）和B（Ø450）两种，分别布置在I、II两个区域，桩位局部布置图如图2所示。设计桩长为15～18m，桩端持力层为⑤粘土层，桩端进入持力层1~3m，钢筋笼长度为11~14m。A、B型两种钻孔压浆桩单桩承载力特征值分别是140kN和260kN。桩身混凝土强度为C20，主筋 Ø12；封桩混凝土C30并与现有地坪牢固连接。

     图2钻孔压浆桩局部布置图

1）单桩极限承载力标准值Quk按下式计算：

Quk=Qsk+Qpk=uΣqsik li+qpk Ap     （1）

式中，Qsk为单桩桩侧总极限摩擦力标准值，Qpk为单桩总极限桩端阻力标准值，u为桩身周边长度，qsik为第i层土范围内桩周摩擦力标准值，li为第i层土范围内的桩长，qpk为桩端土承载力标准值，Ap为桩身横截面积。

经计算得，设计单桩极限承载力标准值Quk为615.22kPa，满足设计要求。

2）桩顶沉降满足

（2）

根据以上公式结合相关资料，桩顶最终计算沉降量S=0.35cm<1cm，满足要求。

由此可见，按设计采用A、B两种钻孔压浆桩对仓库软基进行加固，理论上是可行的。

6施工过程控制及处理效果

施工前制定并评审压浆桩的施工组织方案，控制材料、工艺措施，对成型桩体进行力学测试。各项指标达到设计要求。

注浆完毕后每半个月进行一次沉降观测，120天后的观测数据表明，地坪沉降已趋于稳定，不均匀沉降得到了有效控制。

7结  论

通过分析和治理，从中得到以下几点结论：

1）.基础类型的正确选择，对预防建筑产生不均匀沉降至关重要。对于变形要求很高且又兴建在软弱地基上的大体量仓库，建议优先考虑钻孔灌注桩或预制桩等刚性基础，若采用水泥搅拌桩等复合地基时，应对整个软土层进行处理。

2）.严格按照规范要求进行基础施工，尽量减少场地周围不利因素的干扰，以免加重不均匀沉降的发生。

3）.钻孔压浆桩对减少软基的不均匀沉降效果显著，在加固后不久即可使地基沉降趋于稳定。是控制沉降较好的方法。

参考文献

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[2].中华人民共和国国家标准。 建筑地基基础设计规范 （GB50007-2011），中华人民共和国建设部，2011，8：66-77

[3].中华人民共和国国家标准。 建筑地基基础工程施工质量验收规范 （GB50202—2018），中华人民共和国建设部，2004，5：21-24

[4].贾冲.建筑桩基工程施工质量控制分析探述[J].工程建设与设计，2023，88（19）：288-289+292.

[5].桩基础的设计方法与施工技术 （第2 版），机械工业出版社2002，3：36-39

[6].顾晓鲁 等主编。地基与基础（第三版）[J]中国建筑工业出版社出版。2003，13：130-168

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