蒙 進(jìn),徐 江,王銀軍,楊元紅

(1.貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,貴州貴陽(yáng) 550002;

2.貴州省喀斯特地區(qū)水資源開(kāi)發(fā)利用工程技術(shù)研究中心,貴州貴陽(yáng) 550002)

大噸位挖孔灌注樁在黔中水利樞紐連續(xù)剛構(gòu)渡槽中的應(yīng)用

蒙 進(jìn)1,2,徐 江1,2,王銀軍1,楊元紅1

(1.貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,貴州貴陽(yáng) 550002;

2.貴州省喀斯特地區(qū)水資源開(kāi)發(fā)利用工程技術(shù)研究中心,貴州貴陽(yáng) 550002)

為確保黔中水利樞紐一期工程4座高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)渡槽在施工及運(yùn)行期的安全,采用大噸位挖孔混凝土灌注樁作為結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)?；谙嗨菩栽瓌t,借鑒公路以及建筑行業(yè)樁基的建設(shè)經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合結(jié)構(gòu)自身受力特點(diǎn),對(duì)渡槽工程大噸位挖孔灌注樁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì);同時(shí)采用聲波投射法和鉆芯法對(duì)工程樁進(jìn)行完整性檢驗(yàn),采用自平衡法對(duì)工程樁進(jìn)行豎向抗壓承載力檢驗(yàn)。這4座連續(xù)剛構(gòu)渡槽的樁基已于2012年12月全部完成施工,質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果表明,樁基結(jié)構(gòu)安全可靠,完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

連續(xù)剛構(gòu)渡槽;大噸位挖孔灌注樁;聲波透射法;自平衡法;黔中水利樞紐

1 工程概況

黔中水利樞紐一期工程是以灌溉、城市供水為主,兼顧發(fā)電等綜合利用的大型跨流域調(diào)水工程。該工程由水源工程、灌區(qū)工程、貴陽(yáng)供水工程和安順供水工程組成,總庫(kù)容10.89億m3,設(shè)計(jì)灌溉面積4.34萬(wàn)hm2,給貴陽(yáng)、安順及沿途鄉(xiāng)鎮(zhèn)年供水3.22億m3。水庫(kù)電站裝機(jī)容量136MW,總發(fā)電量3.41億kW·h,是迄今為止貴州省最大的水利樞紐工程。

黔中水利樞紐輸水總干渠上共有26座渡槽,總長(zhǎng)13.4 km。其中,渠線(xiàn)上的草地坡、徐家灣、河溝頭、焦家4座渡槽總長(zhǎng)3.66 km,主槽均采用連續(xù)剛構(gòu)渡槽這一新型水工渡槽結(jié)構(gòu)。為確保整個(gè)結(jié)構(gòu)在施工及運(yùn)行期的安全,采用大噸位挖孔灌注樁作為結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。

國(guó)內(nèi)很多學(xué)者在人工挖孔嵌巖灌注樁荷載傳遞機(jī)理、模型試驗(yàn)、承載力計(jì)算方法、工程質(zhì)量檢驗(yàn)等領(lǐng)域有比較深入的研究,研究成果可供借鑒[1-6]。本文在介紹4座連續(xù)剛構(gòu)渡槽總體技術(shù)指標(biāo)、人工挖孔灌注樁應(yīng)用情況的基礎(chǔ)上,以徐家灣連續(xù)剛構(gòu)渡槽為例介紹了大噸位挖孔灌注樁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量檢驗(yàn)等方面內(nèi)容,可為同類(lèi)工程提供參考。

經(jīng)綜合考慮受力能力、結(jié)構(gòu)整體剛度、施工難度等因素,草地坡、徐家灣、河溝頭、焦家4座連續(xù)剛構(gòu)渡槽槽身斷面選擇箱形斷面。各渡槽的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。由于連續(xù)剛構(gòu)渡槽自重及所受的水荷載、風(fēng)荷載較大,整個(gè)結(jié)構(gòu)傳遞至底部的荷載極大,采用板式基礎(chǔ)需要花費(fèi)巨大的代價(jià)才能滿(mǎn)足承載力要求;同時(shí),渡槽上部箱梁采用掛籃懸臂施工,存在大懸臂狀態(tài)下不平衡的可能性,為確保整個(gè)結(jié)構(gòu)在施工及運(yùn)行期的安全,采用樁基作為結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。4座渡槽共有11個(gè)主墩,每個(gè)主墩下設(shè)置12根樁,總計(jì)132根大直徑嵌巖樁,其中,徐家灣連續(xù)剛構(gòu)渡槽GG2墩1號(hào)和9號(hào)樁基豎向設(shè)計(jì)力最大,為32910.1 kN。

2 樁基設(shè)計(jì)

由于水利行業(yè)暫無(wú)渡槽結(jié)構(gòu)、樁基等相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),基于相似性原則,經(jīng)綜合分析水利與公路行業(yè)有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),并結(jié)合4座連續(xù)剛構(gòu)渡槽自身荷載效應(yīng)及結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn),確定了相應(yīng)的荷載效應(yīng)組合、計(jì)算方法及抗力控制指標(biāo)等內(nèi)容[7-10]。以下以徐家灣連續(xù)剛構(gòu)渡槽為例重點(diǎn)介紹樁基的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.1 樁基地質(zhì)概況

4座連續(xù)剛構(gòu)渡槽樁基沿線(xiàn)地質(zhì)條件較為復(fù)雜,從灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖、砂巖、泥質(zhì)白云巖到煤層等均有出現(xiàn)。徐家灣連續(xù)剛構(gòu)渡槽主墩的地質(zhì)情況如下:①GG1主墩基礎(chǔ)位置基巖基本裸露,局部覆蓋層厚最深達(dá)2.0m。下伏基巖上部地層巖性為T(mén)1y1-2n中厚至厚層灰?guī)r,下部為T(mén)1y1-1n中厚至厚層狀泥質(zhì)條帶灰?guī)r、含泥質(zhì)灰?guī)r夾泥灰?guī)r。僅1個(gè)鉆孔(總計(jì)8個(gè)鉆孔)局部遇充填黏土的小溶穴,其余未發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大溶洞或溶隙。強(qiáng)風(fēng)化帶厚2.0～5.0m。GG1主墩距陡崖約20m,陡崖卸荷裂隙發(fā)育,發(fā)育深度3～5m。②GG2主墩基礎(chǔ)位置基巖基本裸露,巖性為T(mén)1y1-1n中厚至厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r。僅1個(gè)鉆孔(總計(jì)8個(gè)鉆孔)局部發(fā)育溶洞,充填黏土夾碎石,其余鉆孔未發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大溶洞或溶隙。強(qiáng)風(fēng)化帶厚2.0～5.0m。③GG3主墩基礎(chǔ)位置覆蓋層厚2.5～4.2m,下伏基巖為T(mén)1y1-1n中厚至厚層泥質(zhì)灰?guī)r。鉆孔未發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大溶洞或溶隙,強(qiáng)風(fēng)化帶厚2.0～5.0m。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1 渡槽總體布置

結(jié)合槽址處的地形、地質(zhì)、水文、河道斷面等因素,經(jīng)計(jì)算采用(95.95+2×180+95.95)m的跨徑布置連續(xù)剛構(gòu)渡槽箱梁,跨中梁高4.6m,是主跨徑的1/39.1,墩頂梁高13.8m,是主跨徑的1/13.04,梁高沿縱向呈1.5次方拋物線(xiàn)變化。下部依次設(shè)置3根主墩,GG1主墩、GG3主墩為雙肢薄壁空心墩,縱槽向?yàn)?.5m,橫槽向?yàn)?m,縱向壁厚0.7m,橫向壁厚1.4m,兩肢凈距為5m;GG2主墩也為雙肢薄壁空心墩,縱槽向?yàn)?.5m,橫槽向?yàn)?m,縱向壁厚0.7m,橫向壁厚1.9m,兩肢凈距為3m。主墩墩身上端與箱梁0號(hào)梁段固結(jié),下端與承臺(tái)固結(jié)。

表1 黔中水利樞紐4座連續(xù)剛構(gòu)渡槽主要技術(shù)參數(shù)

圖1 徐家灣連續(xù)剛構(gòu)渡槽總體布置示意圖(單位:m)

GG1、GG2、GG3主墩基礎(chǔ)為樁基承臺(tái)結(jié)構(gòu),承臺(tái)尺寸為19m×14m×5m;GG1樁長(zhǎng)15.7m,GG2樁長(zhǎng)16.7m,GG3樁長(zhǎng)15.7m,槽墩樁基均采用12根直徑為2m的圓形樁基,樁基采用人工開(kāi)挖成孔,按嵌巖樁設(shè)計(jì)。徐家灣連續(xù)剛構(gòu)渡槽總體布置見(jiàn)圖1,樁基承臺(tái)單樁豎向壓力計(jì)算示意圖見(jiàn)圖2,承臺(tái)橫向?qū)挾?、縱向?qū)挾确謩e為14m和19m;角樁至承臺(tái)縱橫向邊緣的水平距離為2m;樁徑為2m;樁基縱向布置間距、橫向布置間距均為5m。

圖2 樁基承臺(tái)單樁豎向壓力計(jì)算示意圖(單位:m)

2.2.2 承臺(tái)底面單樁豎向壓力計(jì)算

渡槽采用公路橋梁設(shè)計(jì)系統(tǒng)GQJS V9.7進(jìn)行靜力計(jì)算。靜力計(jì)算按施工過(guò)程分階段建立承臺(tái)、槽墩、箱梁、預(yù)應(yīng)力筋等模型,并按規(guī)范[7-8]對(duì)結(jié)構(gòu)施工階段、成槽階段及運(yùn)行階段進(jìn)行驗(yàn)算。根據(jù)上述計(jì)算,獲取傳遞至承臺(tái)底面的最不利內(nèi)力組合。計(jì)算表明,GG1、GG3主墩承臺(tái)單樁豎向設(shè)計(jì)壓力受控于自重+設(shè)計(jì)流量水荷載/空槽+徐變收縮+溫降+橫向風(fēng)荷載組合,承臺(tái)底面將同時(shí)承受巨大的豎向力Fd、縱向彎矩Mxd(由徐變收縮、溫降引起)及橫向彎矩Myd(由橫向風(fēng)引起);GG2主墩承臺(tái)單樁豎向設(shè)計(jì)壓力受控于自重+加大流量水荷載/空槽+徐變收縮+溫升+橫向風(fēng)荷載組合,承臺(tái)底面將同時(shí)承受巨大的豎向力Fd、橫向彎矩Myd(由橫向風(fēng)引起),具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。按照J(rèn)TGD62—2004《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》[8]中5.3.1條的有關(guān)規(guī)定,承臺(tái)底面以上的荷載全部由樁承受,單樁豎向壓力按式(1)計(jì)算,具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

式中:n為承臺(tái)下面樁的總數(shù);yi為第i排樁中心至x軸的距離;xi為第i排樁中心至y軸的距離。

2.2.3 豎向承載力計(jì)算

GG1、GG2、GG3主墩樁基分別嵌入弱風(fēng)化灰?guī)r、弱風(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r、弱風(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r之中,設(shè)計(jì)嵌入最小深度分別為10m、10.7m、10m。依據(jù)公路、建筑行業(yè)的有關(guān)規(guī)定[9-14]及貴州省公路行業(yè)樁基應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn),確定3個(gè)主墩的樁基均為嵌巖樁。單樁豎向承載力容許值[Ra]按JTG D63—2007《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》[9]第5.3.4條規(guī)定計(jì)算,公式為

式中:c1為端阻發(fā)揮系數(shù),Ap為樁端截面面積;frk為樁端巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值;u為樁身周長(zhǎng); c2i為側(cè)阻發(fā)揮系數(shù);frki為第i層巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值;hi為樁嵌入各巖層的厚度;m為巖層的層數(shù)(不包括強(qiáng)風(fēng)化巖層和全風(fēng)化巖層);ζs為覆蓋層土的側(cè)阻力發(fā)揮系數(shù);li為各土層的厚度;qik為樁側(cè)第i層土的側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值;m＇為土層的層數(shù)(強(qiáng)風(fēng)化巖層和全風(fēng)化巖層按土層考慮)。

式(2)等號(hào)右邊第1項(xiàng)為樁端阻力,等號(hào)右邊第2項(xiàng)為基巖側(cè)阻力(不包括強(qiáng)風(fēng)化巖層及全風(fēng)化巖層),等號(hào)右邊第3項(xiàng)為覆土層的側(cè)阻力(強(qiáng)風(fēng)化巖層、全風(fēng)化巖層均當(dāng)作土層考慮)。鑒于第3項(xiàng)所提供的阻力所占比例較小,僅將其作為裕度計(jì)入承載力。結(jié)合本渡槽樁基的受力特點(diǎn),由于各樁地質(zhì)情況基本一致,選擇設(shè)計(jì)嵌入深度最小的單樁進(jìn)行[Ra]計(jì)算并作為控制指標(biāo)。計(jì)算中,各參數(shù)的選取尤為重要,特別是端阻發(fā)揮系數(shù)、側(cè)阻發(fā)揮系數(shù)的選取。以徐家灣連續(xù)剛構(gòu)渡槽為例,各墩樁基均嵌入弱風(fēng)化灰?guī)r或泥質(zhì)灰?guī)r之中,樁端、樁側(cè)(按1層考慮)巖體較完整,其飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值綜合評(píng)價(jià)為45MPa;端阻發(fā)揮系數(shù)、側(cè)阻發(fā)揮系數(shù)的選取參考了文獻(xiàn)[1,9]的方法,并結(jié)合地質(zhì)條件類(lèi)似、受壓承載力相近的貴州壩陵河大橋樁基計(jì)算時(shí)的取值方法,具體數(shù)值見(jiàn)表3。[Ra]計(jì)算結(jié)果如表3所示,均滿(mǎn)足要求。

由于[Ra]為由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算所得,因此,其數(shù)值較豎向壓力設(shè)計(jì)值要有一定裕度。以徐家灣連續(xù)剛構(gòu)渡槽為例,GG1、GG2主墩單樁豎向承載力分別是最大單樁豎向壓力的1.29倍和1.24倍。本渡槽GG2主墩9號(hào)基樁的單樁豎向承載力檢驗(yàn)成果證明了本文計(jì)算方法、參數(shù)選取的安全性及可靠性。

2.2.4 樁基終孔設(shè)計(jì)原則

表2 徐家灣連續(xù)剛構(gòu)渡槽單樁豎向壓力計(jì)算結(jié)果

結(jié)合徐家灣連續(xù)剛構(gòu)渡槽主墩樁基的地質(zhì)狀況及豎向承載力計(jì)算成果,制定了如下終孔原則:①GG1、GG2、GG3主墩各樁分別嵌入弱風(fēng)化灰?guī)r、弱風(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r、弱風(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r之中,嵌入深度分別不低于10m、10.7m、10m,且對(duì)應(yīng)弱風(fēng)化巖石的飽和單軸抗壓強(qiáng)度均不低于45MPa;②開(kāi)挖至設(shè)計(jì)樁底后,采用地質(zhì)手段探明樁底以下10m范圍內(nèi)無(wú)軟弱夾層、斷裂破碎帶和洞穴分布,以確保嵌巖樁的設(shè)計(jì)可靠性。

表3 徐家灣連續(xù)剛構(gòu)渡槽單樁豎向承載力容許值計(jì)算結(jié)果

2.2.5 樁身配筋計(jì)算

樁身按樁基礎(chǔ)m法進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算并結(jié)合相關(guān)構(gòu)造規(guī)定[9-14]開(kāi)展配筋設(shè)計(jì),同時(shí)還參考了貴州省同類(lèi)型樁基的配筋經(jīng)驗(yàn)?？v向鋼筋均采用44根直徑為28mm的HRB335鋼筋(自2013年5月1日起,HRB335鋼筋已被HRB400鋼筋完全替代),通長(zhǎng)配置;采用直徑為10 mm的HPB235鋼筋(自2013年5月1日起,HPB235鋼筋已被HPB300鋼筋完全替代)作為螺旋筋。

單樁豎向壓力及豎向承載力計(jì)算是樁基設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容,設(shè)計(jì)中需要反復(fù)比較計(jì)算以明確樁的數(shù)量、樁型選擇、樁的布置。計(jì)算中各參數(shù)的選取需要充分比較論證,同時(shí)借鑒同類(lèi)型樁基的經(jīng)驗(yàn),以確保樁基的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)。

2.3 其他設(shè)計(jì)

由于地質(zhì)原因,在施工過(guò)程中對(duì)樁基進(jìn)行了其他設(shè)計(jì)。

a.臨時(shí)帷幕灌漿設(shè)計(jì)。徐家灣連續(xù)剛構(gòu)渡槽GG2主墩靠近水庫(kù)的3根樁基在距離樁底5m時(shí)存在巖溶通道,使得樁底出水量較大,難以開(kāi)挖。焦家連續(xù)剛構(gòu)渡槽GG2主墩樁基開(kāi)挖在雨季進(jìn)行,開(kāi)挖不到5m時(shí)由于出水量較大也難以繼續(xù)開(kāi)挖。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研后,均采取臨時(shí)帷幕灌漿的方式進(jìn)行灌漿處理,處理后迅速開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程。徐家灣連續(xù)剛構(gòu)渡槽GG2主墩的具體處理方法如下:該墩9號(hào)樁出水量最大,存在明顯的出水點(diǎn),因此,首先對(duì)該樁灌注3m深水下混凝土以封閉出水點(diǎn);其次,沿承臺(tái)橫向均勻設(shè)置9個(gè)帷幕灌漿孔,有效孔深15m,孔深低于樁底9m,先期施工出水量最大的9號(hào)樁附近3個(gè)帷幕灌漿孔,在施工過(guò)程中,有2孔出現(xiàn)明顯的掉鉆情況,分3序采用自上而下的灌漿方式,每序均先灌注水泥砂漿后灌注水泥水玻璃漿液;其余各孔則采用水泥水玻璃漿液灌注,灌漿完成后,僅9號(hào)樁需要采用小功率抽水機(jī)定時(shí)抽水即可滿(mǎn)足施工要求,灌漿后形成的臨時(shí)帷幕隔水效果明顯。

b.樁基底部擴(kuò)徑及樁身加長(zhǎng)設(shè)計(jì)。焦家連續(xù)剛構(gòu)渡槽GG2主墩樁基開(kāi)挖至樁底后,嵌入弱風(fēng)化基巖深度不足,其中GG2主墩4號(hào)樁深入弱風(fēng)化巖層僅6.3m,低于設(shè)計(jì)要求的16m,由于出水量較大,繼續(xù)開(kāi)挖難度極大。為此,通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行充分調(diào)研及計(jì)算分析后,將樁底直徑擴(kuò)挖至3m,同時(shí),在樁身內(nèi)預(yù)先埋設(shè)了3根灌漿管直通樁底用于后注漿(但未啟用)。該樁豎向承載力檢驗(yàn)成果證明其承載力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。河溝頭連續(xù)剛構(gòu)渡槽GG2、GG3主墩樁基由于穿越多層煤層,巖石較為破碎,因此通過(guò)加長(zhǎng)樁身以確保樁基的承載力。

c.溶洞、溶腔的處理。徐家灣連續(xù)剛構(gòu)渡槽主墩樁基在開(kāi)挖過(guò)程中有多根樁基樁周出現(xiàn)溶洞、溶腔情況,采用混凝土或埋石混凝土進(jìn)行回填處理。

3 樁基施工

3.1 樁基開(kāi)挖

各承臺(tái)樁基均采用了間隔交錯(cuò)跳挖的方式開(kāi)挖成孔,第1次開(kāi)挖后及時(shí)澆筑混凝土地面環(huán)梁及護(hù)壁,每次開(kāi)挖后及時(shí)澆筑混凝土護(hù)壁后再行開(kāi)挖[5]。開(kāi)挖過(guò)程中,及時(shí)測(cè)量以確保樁孔尺寸、平面位置及垂直度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求?？變?nèi)基巖爆破作業(yè)采用淺眼松動(dòng)爆破法,嚴(yán)格控制炸藥用量,并在炮眼附近加強(qiáng)支撐和護(hù)壁,防止震塌孔壁。開(kāi)挖過(guò)程中采取強(qiáng)制通風(fēng)措施以確保施工安全;由于河溝頭渡槽需要穿越煤層,施工全程監(jiān)測(cè)了瓦斯、一氧化碳、硫化氫、氧氣的濃度,GG2主墩樁基順利穿越了3層煤層,其最大開(kāi)挖深度為48.5m。

3.2 混凝土灌注

a.混凝土灌注方式。結(jié)合各墩樁基的實(shí)際情況,制定混凝土灌注方式。徐家灣連續(xù)剛構(gòu)渡槽3個(gè)主墩36根樁基混凝土均采用串筒的方式灌注,其余96根樁基則采用水下灌注混凝土的方式灌注。

b.混凝土性能控制。混凝土工作性能是控制樁基混凝土澆筑質(zhì)量的關(guān)鍵。采用串筒方式灌注時(shí),混凝土坍落度控制在70～90mm;采用水下方式灌注時(shí),坍落度控制在180～200mm,以確保混凝土的和易性及流動(dòng)性,同時(shí)還充分考慮了氣溫、運(yùn)距及施工時(shí)間的影響?；炷恋某跄龝r(shí)間結(jié)合氣溫、運(yùn)距及灌注時(shí)間長(zhǎng)短等因素確定,控制在8～10 h。

c.混凝土灌注工藝。樁基混凝土灌注前,將樁的鋼筋骨架整體放入孔內(nèi),之后迅速灌注混凝土。采用串筒的方式灌注時(shí),孔內(nèi)混凝土應(yīng)一次連續(xù)灌注完畢,灌注時(shí)間不得長(zhǎng)于混凝土初凝時(shí)間,采用插入式振搗器人工振實(shí),樁頂2m以?xún)?nèi)的混凝土采取加強(qiáng)搗實(shí)措施。

采用內(nèi)徑280mm的鋼導(dǎo)管進(jìn)行水下混凝土灌注時(shí),首批灌注混凝土的數(shù)量滿(mǎn)足導(dǎo)管首次埋置深度1.0m以上的需要,且孔底至導(dǎo)管底端間距為0.4m。首批混凝土入孔后,混凝土連續(xù)灌注,均在首批混凝土初凝前完成灌注。在灌注過(guò)程中,始終保持孔內(nèi)的水頭高度;導(dǎo)管埋置于混凝土的深度為2.5m,并隨時(shí)探測(cè)孔內(nèi)混凝土面層的高程,及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋深。灌注的樁頂高程高于設(shè)計(jì)高程0.5m,超灌的多余部分在承臺(tái)施工前鑿除。

4 基樁質(zhì)量檢驗(yàn)

樁身完整性檢驗(yàn)與基樁豎向抗壓承載力檢驗(yàn)是基樁質(zhì)量檢驗(yàn)的2項(xiàng)核心內(nèi)容,且密不可分,檢驗(yàn)結(jié)果能對(duì)單樁承載力做出正確評(píng)價(jià)。鑒于水利行業(yè)暫無(wú)基樁質(zhì)量檢驗(yàn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),基于相似性原則,經(jīng)綜合分析公路與建筑行業(yè)有關(guān)基樁的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[12-13],并結(jié)合4座連續(xù)剛構(gòu)渡槽自身的特點(diǎn),對(duì)基樁的完整性檢驗(yàn)和承載力檢驗(yàn)提出系統(tǒng)完善的技術(shù)要求,以確保工程質(zhì)量,使得質(zhì)量檢驗(yàn)工作有序開(kāi)展。

4.1 樁身完整性檢驗(yàn)

渡槽樁基樁身完整性按JTG/T F81-01—2004《公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程》[12]的規(guī)定分類(lèi)。結(jié)合渡槽樁基的特點(diǎn),采用了2種檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn):①聲波透射法,逐根進(jìn)行樁身完整性檢驗(yàn),樁基混凝土灌注前應(yīng)預(yù)埋聲測(cè)管(直接固定在樁基鋼筋籠縱向鋼筋上),單根樁基預(yù)埋聲測(cè)鋼管4根,內(nèi)徑51mm,對(duì)稱(chēng)布置于樁基內(nèi)側(cè);②鉆芯法,主要復(fù)檢第1種檢驗(yàn)方法中出現(xiàn)的Ⅲ類(lèi)及Ⅳ類(lèi)樁、施工質(zhì)量有疑問(wèn)的樁及重要的樁,抽樣檢測(cè)率5%,不足1根的按1根取樣。4座連續(xù)剛構(gòu)渡槽總計(jì)132根樁基,均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4.2 基樁豎向抗壓承載力檢驗(yàn)

由于4座連續(xù)剛構(gòu)渡槽最大單樁豎向壓力設(shè)計(jì)值為32910.1 kN,采用常規(guī)的檢驗(yàn)方法將面臨現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的巨大困難,因此,采用基樁自平衡法進(jìn)行豎向抗壓承載力檢驗(yàn)?；鶚蹲云胶夥ǚ?0級(jí)進(jìn)行加載,卸載分5級(jí)進(jìn)行。通過(guò)自平衡法獲取向上、向下兩條荷載沉降曲線(xiàn)后,結(jié)合樁的應(yīng)變、斷面剛度等因素,進(jìn)而求出不同深度的樁側(cè)摩阻力,利用荷載傳遞解析方法,最終等效轉(zhuǎn)換成傳統(tǒng)的樁頂荷載對(duì)應(yīng)的荷載沉降關(guān)系曲線(xiàn),本文涉及的豎向抗壓承載力檢驗(yàn)結(jié)果均為等效轉(zhuǎn)換后的曲線(xiàn)。

圖3為徐家灣連續(xù)剛構(gòu)渡槽GG2主墩9號(hào)樁豎向抗壓承載力檢驗(yàn)結(jié)果,整樁實(shí)測(cè)容許承載力大于或等于37 272 kN,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。表4列出了4座連續(xù)剛構(gòu)渡槽單樁豎向抗壓承載力計(jì)算值、實(shí)測(cè)值,表中單樁豎向抗壓承載力計(jì)算參考了文獻(xiàn)[1,9],在端阻發(fā)揮系數(shù)、側(cè)阻發(fā)揮系數(shù)的選取方法上一致。表4中的實(shí)測(cè)承載力并不能代表真實(shí)的承載能力,但就工程應(yīng)用而言,已能反映出設(shè)計(jì)的安全性與可靠性。同時(shí),還與文獻(xiàn)[1]中地質(zhì)條件相似的橋梁樁基進(jìn)行了對(duì)比,實(shí)測(cè)容許承載力均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

圖3 徐家灣連續(xù)剛構(gòu)渡槽GG2主墩9號(hào)樁豎向抗壓承載力檢驗(yàn)結(jié)果

表4 單樁豎向抗壓承載力計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比

5 結(jié) 語(yǔ)

由于嵌巖樁充分利用了基巖的承載能力,從而提高了單樁承載力,非常適宜于大噸位樁基的建設(shè);人工挖孔的施工方式具有易操作、質(zhì)量易控制、投資相對(duì)較省的特點(diǎn),因此在地質(zhì)條件適宜的條件下可合理選用大噸位挖孔灌注樁作為結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。樁基設(shè)計(jì)時(shí)需充分考慮地質(zhì)、地形、施工等方面的因素,以便合理選擇樁型、樁徑、樁長(zhǎng)、成孔方式;大噸位基樁完整性檢驗(yàn)、基樁豎向抗壓承載力檢驗(yàn)必不可少,能對(duì)樁基結(jié)構(gòu)的質(zhì)量做出正確評(píng)價(jià)。黔中水利樞紐一期工程4座連續(xù)剛構(gòu)渡槽主墩樁基結(jié)合自身建設(shè)情況,并充分借鑒了公路、建筑行業(yè)有關(guān)樁基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),制定了相應(yīng)的設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),所有樁基已于2012年12月完成施工,質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果表明,該工程樁基結(jié)構(gòu)安全可靠,完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,應(yīng)用情況良好。

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Application of large tonnage digging filling pile in continuous rigid frame aqueduct of Qianzhong Hydro-junction

MENG Jin1,2,XU Jiang1,2,WANG Yinjun1,YANG Yuanhong1(1.Guizhou Survey and Design Research Institute forWater Resources and Hydropower,Guiyang 550002,China;2.Research Center on Water Resources Exploitation in the Karst of Guizhou,Guiyang 550002,China)

Large tonnage digging filling pileswere used as structural foundation to ensure the integrity of four high-pier and long-span continuous rigid-frame aqueducts during the construction and the operating periods at the first stage of Qianzhong Hydro-junction project.Based on the similarity principle,the structure of large tonnage digging filling pile,referred to the pile construction experience of highway and building industry,and combined with its own loading features,was designed. At the same time,the integrity check and the vertical compressive bearing capacity test of engineering pile were accessed using crosshole sonic logging and core drillingmethod,and self-balancedmethod,respectively.The four pile foundations of continuous rigid frame aqueductwere completed in December 2012,and the pile quality tests showed that pile foundation structure was safe and reliable,which fullymet the design requirements.

continuous rigid-frame aqueduct;large tonnage digging filling pile;crosshole sonic logging method;selfbalanced method;Qianzhong Hydro-junction

TV672+.3

A

1006-7647(2015)02-0067-06

10.3880/j.issn.1006 7647.2015.02.014

2013-12-11 編輯:駱超)

貴州省重大科技專(zhuān)項(xiàng)(20126013-4);貴州省優(yōu)秀科技教育人才省長(zhǎng)專(zhuān)項(xiàng)(200875)

蒙進(jìn)(1971—),男(苗族),貴州思南人,高級(jí)工程師,碩士,主要從事水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及咨詢(xún)工作。E-mail:469482219@qq.com