朱佳莉
(安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院,安徽 合肥 230088)
雙擺渡泵站位于扁擔(dān)河口,該泵站為城市排澇泵站,兼顧抽排和自排功能。泵站抽排設(shè)計(jì)流量101m3/s,總裝機(jī)容量為10010kW,為Ⅱ等大(2)型泵站。泵站主要有引水渠、進(jìn)水閘、前池、泵房、匯水箱、排澇出水涵等組成。站身底板建基面高程-4.1m,位于②3層砂壤土夾粉質(zhì)壤土和②4層粉細(xì)砂夾砂壤土上,地質(zhì)報(bào)告推薦承載力標(biāo)準(zhǔn)值為110~140kPa,站身基底應(yīng)力大于天然地基承載能力。因此,站身部位的地基需加固處理。
地基加固措施在水利工程中應(yīng)用較多的主要有采用鋼筋混凝土灌注樁和井格型釘型樁復(fù)合地基加固兩種。本工程從節(jié)省投資和技術(shù)可靠的角度,對(duì)以上2個(gè)加固方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。
(1)方案1—鋼筋砼灌注樁。鋼筋混凝土灌注樁主要用于對(duì)地基承載力較大的建筑物,該樁施工工藝成熟,不受地層變化限制,可以同時(shí)承受豎向力和水平力,承載力提高幅度較大,且成樁質(zhì)量好,可有效減小基出沉降變形,但該樁造價(jià)較高;灌注樁樁徑選為1.2m,單根樁長(zhǎng)為15m,共需布置189 根灌注樁,工程造價(jià)約832.6萬(wàn)元。
(2)方案2—井格型釘型樁。型釘形樁為釘形水泥土雙向攪拌樁頂部擴(kuò)大頭相臨貼在一起,樁頂擴(kuò)大頭形成連續(xù)的墻體,相對(duì)于傳統(tǒng)的梅花型布置的釘形樁井格型的墻體可以有效的限制基礎(chǔ)下部土體的側(cè)向變形,能很好的起到加固地基的作用,也可以減小地基的沉降。井格型釘形水泥土雙向攪拌樁充分利用土中應(yīng)力傳遞規(guī)律,加強(qiáng)土體上部復(fù)合地基強(qiáng)度;攪拌樁類(lèi)似釘子形狀,上部擴(kuò)大頭起到類(lèi)似承臺(tái)的作用,可以降低對(duì)上部褥墊層的要求。本方案共需釘形樁1393根,單根長(zhǎng)10m,工程造價(jià)約221.5萬(wàn)元。
方案2比方案1節(jié)省600多萬(wàn)元,從加固效果看,2種方案均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求,因此選用方案2井格型釘形樁作為站身地基加固處理方案。
圖1 井格型釘型樁平面布置圖
站身釘形水泥土雙向攪拌樁擴(kuò)大頭段樁徑1.0m,下部樁徑0.50m;單根樁長(zhǎng)為10.0m,其中擴(kuò)大頭長(zhǎng)5.0m,井格型布置,樁端進(jìn)入③層細(xì)砂約5m。采用井格型釘形樁加固處理后,復(fù)合地基承載力為196kPa,站身最大地基反力為194kPa(完建期),滿(mǎn)足要求,樁基布置如圖1所示。
在正式施工前,必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工藝性試樁,一般情況下,同一場(chǎng)地試樁根數(shù)不少于3根,根據(jù)工藝性試樁檢測(cè)結(jié)果編寫(xiě)施工組織設(shè)計(jì),報(bào)總監(jiān)及業(yè)主審查后方可開(kāi)工。本設(shè)計(jì)采用的水泥土無(wú)側(cè)向抗壓強(qiáng)度平均值為1.5MPa,施工前應(yīng)根據(jù)不同的水泥摻入量16%、18%、20%,在工程樁范圍以外選取與加固地基地質(zhì)條件相同的位置進(jìn)行工藝樁成樁試驗(yàn),每種摻入量試樁不少于3根。根據(jù)地質(zhì)情況本工程推薦采用水泥土漿噴攪拌法成樁。根據(jù)成樁情況,選擇合理的攪拌時(shí)間、次數(shù)、噴漿量、提升速度、電流等技術(shù)參數(shù),確定攪拌樁的成樁工藝,作為控制工程樁施工質(zhì)量的依據(jù)。
釘形水泥土雙向攪拌樁為新型地基處理工藝,在深層攪拌樁施工工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),采用2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的攪拌頭,當(dāng)攪拌頭反轉(zhuǎn)時(shí)攪拌葉片可加長(zhǎng)形成擴(kuò)大頭,主要施工工序?yàn)閿嚢铏C(jī)就位、噴漿下沉、下部樁體施工、提升攪拌、伸展葉片、切土下沉、提升攪拌。攪拌樁施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按確定的工藝進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制,施工現(xiàn)場(chǎng)宜采用同一種型號(hào)的施工機(jī)械,當(dāng)機(jī)械型號(hào)不同時(shí)應(yīng)對(duì)每種型號(hào)機(jī)械進(jìn)行工藝試驗(yàn)。
為保證攪拌樁取得良好的加固效果,同時(shí)減小對(duì)地基的擾動(dòng),攪拌樁施工平臺(tái)頂面距建基面距離控制在2m左右,攪拌樁施工期間降水深井應(yīng)連續(xù)運(yùn)行,將深層地下水控制在安全位置。
檢測(cè)內(nèi)容如下:
(1)輕便觸探。成樁后24h,可用輕型動(dòng)力觸探(N10)檢查每米樁身的均勻性,檢驗(yàn)數(shù)量為施工總樁數(shù)為0.1%,且不少于3根,由于每次落錘能量較小,連續(xù)觸探一般不大于4m。觸探桿宜用鋁合金材料,可不考慮桿長(zhǎng)的修正。
(2)目測(cè)。成樁7天后,采用淺部開(kāi)挖樁頭,目測(cè)檢查攪拌的均勻性,量測(cè)成樁直徑,作好記錄,檢查頻率為0.1%,且不少于3根。
(3)標(biāo)貫試驗(yàn)。釘形樁成樁28d后,應(yīng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn),并取芯進(jìn)行室內(nèi)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試。為保證試塊尺寸,鉆孔直徑不小于108mm。檢驗(yàn)樁數(shù)應(yīng)隨機(jī)抽到總樁數(shù)的0.5%,且不少于3根。對(duì)釘形水泥土雙向攪拌樁擴(kuò)大頭部分宜在小直徑樁外取芯,通過(guò)芯樣對(duì)樁長(zhǎng)、擴(kuò)大頭長(zhǎng)度、強(qiáng)度、均勻性等綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)文[3]規(guī)定,“對(duì)承重?cái)嚢铇对噳K國(guó)內(nèi)外都取90d齡期為標(biāo)準(zhǔn)齡期”。因此,各樁體標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試也可以在成樁90d后進(jìn)行,90d齡期試塊的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值不應(yīng)小于1.5MPa。
(4)載荷試驗(yàn)。載荷試驗(yàn)必須在樁身強(qiáng)度滿(mǎn)足試驗(yàn)荷載條件時(shí),并宜在成樁28d后進(jìn)行(根據(jù)上述理由,樁身載荷試驗(yàn)也可以在成樁90d后進(jìn)行),檢驗(yàn)數(shù)量為樁總數(shù)的0.1%~0.2%,且每個(gè)單項(xiàng)工程不應(yīng)少于3點(diǎn)。復(fù)合地基承載力應(yīng)不小于196kPa。
(5)質(zhì)量評(píng)定。施工過(guò)程中經(jīng)常檢查施工記錄,對(duì)每根樁進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定,對(duì)不合格的樁應(yīng)與設(shè)計(jì)單位聯(lián)系,根據(jù)其位置和數(shù)量等具體情況采取補(bǔ)樁加強(qiáng)等措施。
(6)檢驗(yàn)。在樁體質(zhì)量進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)價(jià)后,再將基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程并檢驗(yàn)樁位、樁數(shù)、樁頂高程及樁頂質(zhì)量,如不符合設(shè)計(jì)要求,及時(shí)與設(shè)計(jì)單位聯(lián)系采取有效的補(bǔ)救措施。
雙擺渡泵站井格型釘形樁于2016-12月底施工完畢,2017-06月泵站抽水運(yùn)行。建成后對(duì)建筑物沉降進(jìn)行了觀測(cè),發(fā)現(xiàn)沉降量非常小,加固效果良好。
井格型釘形樁地基加固技術(shù)在雙擺渡泵站地基加固中取得了良好效果,該技術(shù)造價(jià)相對(duì)較低,能較好的限制上部土體的側(cè)向變形,樁身均勻性較好,且沉降很小,可供類(lèi)似水利工程施工和設(shè)計(jì)參考。
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