王西青

(安徽省阜陽(yáng)市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，安徽 阜陽(yáng) 236000)

水閘軟土地基處理的設(shè)計(jì)可以采用換填墊層、水泥土攪拌樁、剛性樁復(fù)合地基等多種方案。換填墊層法適用淺層軟軟土層，黑茨河閘地基軟土層厚為4.50～9.40m，平均7.01m，因此不適用此方案；水泥土攪拌樁施工工期長(zhǎng)、靜載等待時(shí)間長(zhǎng)，施工完成后養(yǎng)護(hù)期28d；管樁施工不受雨季、氣溫等因素的影響，樁身混凝土強(qiáng)度高，單樁承載力高，管樁施工完成后周邊土應(yīng)力釋放期7d，試驗(yàn)周期短，對(duì)持力層起伏變化較大的地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，設(shè)計(jì)選用范圍廣。由于工程工期緊，地質(zhì)復(fù)雜、不可預(yù)見(jiàn)因素多，經(jīng)綜合分析，擬采用預(yù)制管樁。

1 工程概況

黑茨河閘工程規(guī)模為大(2)型水閘，主要建筑物級(jí)別為2級(jí)；5年一遇設(shè)計(jì)排澇流量717m3/s；20年一遇校核行洪流量1114m3/s；50年校核排洪流量1330m3/s。該閘共7孔開(kāi)敞式結(jié)構(gòu)，閘孔總凈寬78m；中間5孔分2聯(lián)，每孔凈寬10m；兩側(cè)通航孔共2孔，每孔凈寬14m。閘室底板坐落在第(3)層重粉質(zhì)壤土層，該層土強(qiáng)度較低，承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求。

2 工程地質(zhì)

表1 土層參數(shù)取值表

3 地基處理方案

黑茨河閘地基采用預(yù)制高強(qiáng)混凝土管樁進(jìn)行處理，規(guī)格PST-HCF400-60管樁，混凝土等級(jí)為C80，外徑400mm，內(nèi)徑280mm，壁厚60mm。根據(jù)各部位對(duì)地基承載力的要求不同，閘室段正方形布置(間距1.8m)，共計(jì)520根樁；岸墻段正方形布置(間距1.4m)，共計(jì)234根樁；上下游翼墻正方形布置(間距1.5m)，共計(jì)436根樁；樁端進(jìn)入4層重粉質(zhì)砂壤土層不小于1m。

樁頂設(shè)400mm厚塑性混凝土褥墊層，保證樁、土共同承擔(dān)荷載，調(diào)整樁垂直及水平荷載的分擔(dān)比例，減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中，解決抗滑穩(wěn)定及滲透變形方面的特殊要求，如圖1所示。

圖1 黑茨河閘復(fù)合地基加固橫剖視圖

4 樁的設(shè)計(jì)計(jì)算

JGJ 79—2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》復(fù)合地基承載力特征值按公式：

(1)

單樁豎向抗壓承載力特征值按公式：

Ra=up∑(qsili)+αpqpAp

(2)

公式中參數(shù)選擇：樁端端阻力發(fā)揮系數(shù)0.9，樁體豎向抗壓承載力修正系數(shù)1.0，樁間土地基承載力修正系數(shù)0.70，地基承載力允許值70.0，樁端截面積0.126。設(shè)計(jì)計(jì)算成果見(jiàn)表2。

表2 管樁承載力計(jì)算表

5 試驗(yàn)檢驗(yàn)

(1)單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表3，單樁靜載荷試驗(yàn)點(diǎn)的荷載與沉降量關(guān)系曲線(Q—s)、s—lgt關(guān)系曲線如圖2所示(因篇幅有限，試驗(yàn)數(shù)據(jù)較多，統(tǒng)計(jì)表中只列出主要數(shù)據(jù)，每根樁的關(guān)系曲線較類似，故僅附1個(gè)圖)。單樁豎向抗壓承載力特征值均滿足設(shè)計(jì)要求。

表3 單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表

圖2 2聯(lián)閘室7-4單樁Q—S、S—lgt曲線

(2)單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表4，單樁靜載荷試驗(yàn)點(diǎn)的荷載與沉降量關(guān)系曲線(Q—s)、s—lgt關(guān)系曲線如圖3所示。單樁復(fù)合地基承載力特征值均滿足設(shè)計(jì)要求。

圖3 右岸墻復(fù)合地基P—S、S—lgt曲線

表4 單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表

(3)基樁高應(yīng)變檢測(cè)成果匯總表見(jiàn)表5，高應(yīng)變動(dòng)擬合曲線如圖4所示。各樁實(shí)測(cè)單樁承載力均不小于設(shè)計(jì)單樁承載力特征值的2倍，單樁豎向承載力特征值均滿足設(shè)計(jì)要求。

圖4 2聯(lián)閘室ZS2基樁曲線

表5 高應(yīng)變檢測(cè)成果匯總表

(4)基樁低應(yīng)變共計(jì)抽檢243根基樁，其中I類樁210根，占所測(cè)樁數(shù)的86.4%，I類樁33根，占所測(cè)樁數(shù)的13.6%，樁身完整性均符合規(guī)范要求。

6 結(jié)語(yǔ)

本文重點(diǎn)從設(shè)計(jì)計(jì)算與試驗(yàn)檢測(cè)兩方面進(jìn)行對(duì)比分析，利用單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)、單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)、基樁高應(yīng)變檢測(cè)驗(yàn)證設(shè)計(jì)單樁承載力，利用基樁低應(yīng)變檢驗(yàn)樁身完整性，確保預(yù)制高強(qiáng)混凝土管樁在水閘工程軟土地基基礎(chǔ)加固處理的合理性與適用性，在設(shè)計(jì)與試驗(yàn)方面積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可為讀者在其他水利工程的建設(shè)時(shí)應(yīng)用管樁進(jìn)行地基處理設(shè)計(jì)提供參考借鑒，以利于管樁技術(shù)更廣泛的推廣。