混凝土灌注樁在老白沙灘泵站基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720080

摘要：在水工建筑物諸多基礎(chǔ)處理措施中，混凝土灌注樁在經(jīng)濟(jì)上、工期、質(zhì)量控制、承載能力和沉降量控制等方面都有一定的優(yōu)勢(shì)，因而得到了廣泛使用。本文通過對(duì)老白沙灘基礎(chǔ)處理研究，解決了基礎(chǔ)承載力和沉降量問題，為其它類似工程的混凝土灌注樁設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：混凝土灌注樁；承載力；沉降

鉆孔灌注樁施工技術(shù)是水利施工中必不可少的一項(xiàng)技術(shù)[1]，鉆孔灌注樁本身具有施工簡(jiǎn)便、成本較低以及適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用極為廣泛[2]。其更重要的一個(gè)特點(diǎn)是承載性能好。大直徑鉆孔灌注樁的單樁承載力可達(dá)到幾千 kN 甚至幾萬 kN[3]，能滿足水工建筑物對(duì)基礎(chǔ)承載力的要求。在水利工程設(shè)計(jì)中，往往遇到地質(zhì)條件不能滿足設(shè)計(jì)要求。在深基礎(chǔ)處理的比選方案中，樁基礎(chǔ)尤其是混凝土灌注樁基礎(chǔ)在經(jīng)濟(jì)、施工難易程度等方面都優(yōu)于其它方案，而且在控制沉降量方面表現(xiàn)更為突出，因而得到廣泛使用。

本文通過對(duì)嫩江右岸的老白沙灘泵站基礎(chǔ)處理研究，在分析計(jì)算和論證比選的基礎(chǔ)上，采用混凝土灌注樁對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行處理，提出了灌注樁的布置方案，并經(jīng)過施工期的監(jiān)測(cè)，沉降量在控制范圍內(nèi)，滿足了工程設(shè)計(jì)要求。為其他水工建筑物的樁基礎(chǔ)處理提供參考。

1 工程概況及問題

老白沙灘泵站位于吉林省白城市鎮(zhèn)賚縣丹岱鄉(xiāng)東北3100m處的嫩江右岸。泵站建筑物由前池、進(jìn)水池、主泵房、副廠房、出水池、尾渠、安裝間和變電站等幾部分組成。泵站設(shè)計(jì)流量11.0m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程12.00m，總裝機(jī)1890kW。

老白沙灘泵站主泵房基礎(chǔ)坐落在壤土層上，為中等壓縮性土，地基承載力為160kPa，根據(jù)泵站的穩(wěn)定計(jì)算，主泵房基礎(chǔ)最大應(yīng)力為201.28kPa，大于地基承載力1.2倍的192kPa，地基承載力不滿足要求，需對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行處理。

依據(jù)相關(guān)公式對(duì)基礎(chǔ)的沉降量進(jìn)行計(jì)算

s=φs∑ni=1p0Esi（ziα-i-zi-1α-i-1）

式中：

s—地基最終變形量（mm）；

φs—沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取1.3；

n—地基變形計(jì)算深度范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；

p0—基礎(chǔ)底面的附加應(yīng)力（KPa）；

Esi—第i層土的壓縮模量（MPa）；

zi、zi-1—基礎(chǔ)底面至第i層土，第i1層土底面的距離（m）；

α-i、α-i-1—基礎(chǔ)底面計(jì)算點(diǎn)至第i層土，第i1層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)。

經(jīng)計(jì)算基礎(chǔ)最終沉降量為s=256.7mm。根據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，該沉降量不能滿足泵房安全并影響泵房?jī)?nèi)機(jī)組正常運(yùn)行，因此應(yīng)對(duì)泵站基礎(chǔ)進(jìn)行處理。

2 灌注樁設(shè)計(jì)

通過方案比選，確定采用混凝土灌注樁。根據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合須滿足：

Nk≤R

且Nkmax≤1.2R

單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：

Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp

式中：

Nk—荷載軸心豎向力作用下，基樁的平均豎向力；

Nkmax—荷載偏心豎向力作用下，樁頂最大豎向力；

R—基樁豎向承載力特征值；

qsik—樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；

qpk—極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；

u—樁身周長(zhǎng)；

li—樁周第i層土的厚度；

Ap—樁端面積；

設(shè)計(jì)采用灌注樁樁徑0.8m，樁長(zhǎng)15.0m，樁距2.5m，梅花形布置。經(jīng)計(jì)算，Nk=1068kN≤R=1256kN，且Nkmax=1424kN≤1.2R=1507kN，滿足設(shè)計(jì)要求。

圖1 灌注樁平面布置圖

3 沉降變化監(jiān)測(cè)

泵站經(jīng)過七個(gè)月的施工期觀測(cè)，四個(gè)觀測(cè)點(diǎn)施工期沉降量分別為0.007m、0.007m、0.008m、0.004m，說明灌注樁對(duì)基礎(chǔ)沉降量的控制達(dá)到了預(yù)期效果，滿足工程要求。

圖2 泵站四個(gè)觀測(cè)點(diǎn)沉降量變化圖

4 結(jié)論與展望

通過對(duì)白沙灘泵站混凝土灌注樁的應(yīng)用研究得出如下結(jié)論。

（1）對(duì)于某些深基坑基礎(chǔ)處理的水工建筑物，科學(xué)合理的使用灌注樁在經(jīng)濟(jì)、工期、質(zhì)量控制均有一定的優(yōu)勢(shì)。

（2）對(duì)于沉降量要求嚴(yán)格的水工建筑物，混凝土灌注樁是一種良好的處理措施。

（3）通過現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)和施工期監(jiān)測(cè)，灌注樁的承載能力、沉降量控制基本與設(shè)計(jì)值接近。

本文僅考慮了灌注樁在豎向承載力能力和沉降控制方面的研究，但灌注樁在考慮承臺(tái)效應(yīng)和群樁效應(yīng)后，還可承擔(dān)部分水平荷載，值得在某些工程設(shè)計(jì)中進(jìn)一步研究和實(shí)踐。

總之，老白沙灘泵站灌注樁的使用，節(jié)約了資金并縮短了工期，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，為類似工程的建設(shè)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)并提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]張強(qiáng).水利施工鉆孔灌注樁施工技術(shù)解析.建筑與裝飾[J]，2017，1.

[2]孫曉明.鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工中的常見問題及處理手段研究.中國(guó)房地產(chǎn)業(yè)[J]，2016，（11）.

[3]曹國(guó)榮.鉆孔灌注樁技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用剖析.環(huán)球市場(chǎng)[J]，2016，（9）.

作者簡(jiǎn)介：黃影（1985），女，吉林省長(zhǎng)嶺縣人，碩士，工程師，從事水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，現(xiàn)就任于吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院。