田海水

摘 要：通過簡要說明AM樁技術(shù)在我國的應(yīng)用發(fā)展概況，介紹了結(jié)構(gòu)物主要抗浮設(shè)計方法，進(jìn)一步引出AM樁的抗浮設(shè)計原理并指出其設(shè)計關(guān)鍵，為類似工程AM樁的抗浮設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：AM樁；抗浮；設(shè)計

AM樁又稱為擴(kuò)底灌注樁，AM（英文短語Amplitude Modulation的簡寫）直譯幅度調(diào)制，意即調(diào)整孔徑（擴(kuò)孔）。是由液壓擴(kuò)底鉆機(jī)鏟斗進(jìn)行全液壓切削挖掘，擴(kuò)底時使樁底端保持水平擴(kuò)大，首先用鉆機(jī)將直徑樁（成孔）鉆到設(shè)計深度后，再更換全液壓擴(kuò)底快換鏟斗下降到樁的底端，打開擴(kuò)大翼進(jìn)行擴(kuò)大挖掘作業(yè)，直至滿足設(shè)計要求。

1 AM樁技術(shù)發(fā)展概況

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，伴隨著我們國家大土木行業(yè)的建設(shè)任務(wù)迅猛增加，AM樁即擴(kuò)底鉆孔灌注樁因為這項創(chuàng)新工藝本身自帶的優(yōu)勢特點(diǎn)，使其在大土木基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行業(yè)逐步推廣大面積試用。尤其是國內(nèi)相關(guān)廠家及時開發(fā)出更為先進(jìn)的全液壓自動控制、即視即用的擴(kuò)底樁機(jī)械設(shè)備稱為主流。這種樁基及其適合在按國家現(xiàn)行規(guī)范中有關(guān)抗震方面具體設(shè)防的烈度在Ⅷ度以下的地區(qū)的一般公路橋梁結(jié)構(gòu)物、工業(yè)廠礦及民用建筑結(jié)構(gòu)物、城市高架道路結(jié)構(gòu)物、地鐵、高鐵、港口碼頭、地下空間開發(fā)等大型大土木工程的豎向的承壓或豎向抗浮樁。與傳統(tǒng)的常規(guī)鉆孔灌注樁相比較，AM樁極其適合在沿海、沿江及沿河區(qū)域的軟土地基、對保護(hù)環(huán)境規(guī)范高以及地處大城市中心城區(qū)地域受限等前提下，采用AM樁技術(shù)將帶來極大的便利。

2 AM樁抗浮設(shè)計

2.1 結(jié)構(gòu)物抗浮設(shè)計概況

當(dāng)結(jié)構(gòu)物的本身具有的全部重量（如結(jié)構(gòu)物頂有覆蓋層，覆蓋層重量亦參與計算）在無法抵抗來自地下水產(chǎn)生的浮力的時候，結(jié)構(gòu)物將必然受到向上的浮力大過結(jié)構(gòu)物全部重量而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)物上浮，嚴(yán)重的情況下，甚至?xí)率菇Y(jié)構(gòu)物關(guān)鍵部位受到破壞，由此可見，埋置于土石基底的結(jié)構(gòu)物必須進(jìn)行抗浮設(shè)計。結(jié)構(gòu)物工程抗浮設(shè)計主要包括兩大方面，一方面是結(jié)構(gòu)物整體的抗浮能力驗算設(shè)計，另一方面是結(jié)構(gòu)物局部進(jìn)行抗浮的驗算設(shè)計。在通過對結(jié)構(gòu)物整體性的抗浮能力驗算盡管能夠確定被驗算的結(jié)構(gòu)物不會出現(xiàn)整體的上浮情況，卻無法肯定局部位置特別是結(jié)構(gòu)物直接與浮力接觸部位的底板等結(jié)構(gòu)物重要部位不會出現(xiàn)因浮力原因造成結(jié)構(gòu)物局部損壞現(xiàn)象。故在實際結(jié)構(gòu)物抗浮設(shè)計時，除了進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)物抗浮驗算設(shè)計外，仍需應(yīng)對結(jié)構(gòu)物局部重要部位如結(jié)構(gòu)物的底板等部位進(jìn)行局部的抗浮驗算設(shè)計。在實踐中遇到的各種實際情況，抗浮設(shè)計需充分考慮到施工現(xiàn)場地質(zhì)水文情況、工程主體設(shè)計特點(diǎn)、可能的施工方法工藝選擇以及周邊具體環(huán)境等因素，納入統(tǒng)一的考慮范圍，并實事求是的選擇最適合某一個工程的抗浮設(shè)計。

2.2 抗浮設(shè)計方法

2.2.1 加大荷載法

加大荷載法主要包括通過在結(jié)構(gòu)物主體上方、側(cè)面及下面基礎(chǔ)等部位加大額外荷載量，使得結(jié)構(gòu)物主體在未加大荷載之前，其本身的荷載可能小于等于地下水產(chǎn)生的對主體浮力，而在加大荷載之后，結(jié)構(gòu)物主體含額外加載量絕對的大于地下水產(chǎn)生的對主體浮力。使得結(jié)構(gòu)物加大荷載之后能夠不上浮而避免因上浮造成主體結(jié)構(gòu)物損壞甚至關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位損壞。加大荷載法是廣大地區(qū)最為簡便的設(shè)計和施工方法，能夠有效的解決結(jié)構(gòu)物抗浮問題，但，對于需加大荷載量過大造成極其浪費(fèi)時，這種抗浮設(shè)計因自身的不經(jīng)濟(jì)性將不再適用。

2.2.2 加大阻力法

加大阻力法是利用土體與地面以下的結(jié)構(gòu)物之間產(chǎn)生的摩阻力，人為干預(yù)的提高這種摩阻力，讓他足夠抵抗因地下水產(chǎn)生的對結(jié)構(gòu)物主體的浮力，這種方法巧妙的利用自然物理原理，很好的解決抗浮問題。摩阻力的增大與結(jié)構(gòu)物埋置于地下的形狀和表面粗糙度有關(guān)系，這就需要設(shè)計能獲得更大有效的摩阻力的基礎(chǔ)形式。同時，還需要進(jìn)行結(jié)合實際地層情況進(jìn)行有效的模擬試驗，以獲得可靠的摩阻力具體值。這種抗浮設(shè)計方法試驗難度很大，地層干濕交替變化及季節(jié)性的變化導(dǎo)致有利或者不利的摩阻效果很難量化取得。因此在日常抗浮設(shè)計中，將加大阻力而形成的有效摩阻力作為結(jié)構(gòu)物抗浮的一個安全儲備力，防止因結(jié)構(gòu)物主要抗浮設(shè)計部分失效后的補(bǔ)償，確保主體結(jié)構(gòu)物抗浮能力。

2.2.3 變廢為寶法

變廢為寶法就是把已經(jīng)不再發(fā)揮作用的地下臨時擋土結(jié)構(gòu)物進(jìn)行改造成能夠和主體結(jié)構(gòu)物協(xié)調(diào)受力來抵抗地下水形成的浮力的方法。具體抗浮設(shè)計包括臨時擋土結(jié)構(gòu)物與主體結(jié)構(gòu)物有效受力連接設(shè)計、臨時擋土結(jié)構(gòu)物與土體間增加有效摩阻力的設(shè)計。這種設(shè)計方法構(gòu)思巧妙，但受到實際施工難度的不可控制，故不可作為結(jié)構(gòu)物主要抗浮設(shè)計，可同加大阻力法一并作為結(jié)構(gòu)物抗浮的安全儲備力。

2.2.4 AM樁抗浮法

一般樁基都具有抗浮性能，主體結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)各類支撐樁基自身與土體之間的摩擦力抵抗地下水產(chǎn)生的浮力，但這種樁基承受主體結(jié)構(gòu)物荷載為主要目的，不作為抗浮設(shè)計樁基。而當(dāng)前專門設(shè)計的抗浮樁基形式尤其以AM樁為主，AM樁自身特點(diǎn)能夠很好的解決結(jié)構(gòu)物抗浮問題，既能滿足承受主體結(jié)構(gòu)物自上而下傳遞的荷載，又能因其擴(kuò)底結(jié)構(gòu)這一特殊體抵抗因地下水對結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生的向上的浮力。

2.3 AM樁的抗浮設(shè)計

AM樁的抗浮設(shè)計主要解決擴(kuò)底樁基的抗浮能力設(shè)計。在擴(kuò)底樁基抗浮能力設(shè)計時，當(dāng)主要運(yùn)用抗浮樁作為抵抗地下水產(chǎn)生的對主體結(jié)構(gòu)物浮力時，除了AM樁的設(shè)置及結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足具體設(shè)計規(guī)范文件的同時，還要根據(jù)具體實地場地情況，進(jìn)行AM樁單樁抗浮試驗，確定AM單樁的抗浮能力具體數(shù)值。同時根據(jù)現(xiàn)行抗浮樁設(shè)計規(guī)范要求套入抗浮計算公式進(jìn)行AM樁基抗浮極限標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值計算。具體情況為，根據(jù)該計算公式，認(rèn)真計算好公式中相關(guān)數(shù)據(jù)，如抗浮樁基具體深入土體中n層的層厚、n層的側(cè)向摩阻力的標(biāo)準(zhǔn)值、n層對應(yīng)的摩阻力據(jù)實調(diào)整系數(shù)、AM樁樁徑及樁擴(kuò)底具體數(shù)值等。

3 結(jié)語

AM樁具有較好的運(yùn)用前景，對其抗浮的基本原理和典型抗浮計算公式代入計算及設(shè)計方法進(jìn)行了比較全面的梳理。以期為類似工程AM樁基的抗浮設(shè)計提供參考。

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