田海水

摘 要：通過(guò)簡(jiǎn)要說(shuō)明AM樁技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用發(fā)展概況，介紹了結(jié)構(gòu)物主要抗浮設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步引出AM樁的抗浮設(shè)計(jì)原理并指出其設(shè)計(jì)關(guān)鍵，為類(lèi)似工程AM樁的抗浮設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：AM樁；抗??；設(shè)計(jì)

AM樁又稱(chēng)為擴(kuò)底灌注樁，AM（英文短語(yǔ)Amplitude Modulation的簡(jiǎn)寫(xiě)）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(shí)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(jì)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(kāi)擴(kuò)大翼進(jìn)行擴(kuò)大挖掘作業(yè)，直至滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

1 AM樁技術(shù)發(fā)展概況

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，伴隨著我們國(guó)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?yàn)檫@項(xiàng)創(chuàng)新工藝本身自帶的優(yōu)勢(shì)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(guó)內(nèi)相關(guān)廠(chǎng)家及時(shí)開(kāi)發(fā)出更為先進(jìn)的全液壓自動(dòng)控制、即視即用的擴(kuò)底樁機(jī)械設(shè)備稱(chēng)為主流。這種樁基及其適合在按國(guó)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(chǎng)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(kāi)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(duì)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(lái)極大的便利。

2 AM樁抗浮設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)物抗浮設(shè)計(jì)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(jì)算）在無(wú)法抵抗來(lái)自地下水產(chǎn)生的浮力的時(shí)候，結(jié)構(gòu)物將必然受到向上的浮力大過(guò)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(jiàn)，埋置于土石基底的結(jié)構(gòu)物必須進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)物工程抗浮設(shè)計(jì)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(yàn)算設(shè)計(jì)，另一方面是結(jié)構(gòu)物局部進(jìn)行抗浮的驗(yàn)算設(shè)計(jì)。在通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)物整體性的抗浮能力驗(yàn)算盡管能夠確定被驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)物不會(huì)出現(xiàn)整體的上浮情況，卻無(wú)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(huì)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(shí)際結(jié)構(gòu)物抗浮設(shè)計(jì)時(shí)，除了進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)物抗浮驗(yàn)算設(shè)計(jì)外，仍需應(yīng)對(duì)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(yàn)算設(shè)計(jì)。在實(shí)踐中遇到的各種實(shí)際情況，抗浮設(shè)計(jì)需充分考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)水文情況、工程主體設(shè)計(jì)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(shí)事求是的選擇最適合某一個(gè)工程的抗浮設(shè)計(jì)。

2.2 抗浮設(shè)計(jì)方法

2.2.1 加大荷載法

加大荷載法主要包括通過(guò)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(duì)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(duì)的大于地下水產(chǎn)生的對(duì)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(jiǎn)便的設(shè)計(jì)和施工方法，能夠有效的解決結(jié)構(gòu)物抗浮問(wèn)題，但，對(duì)于需加大荷載量過(guò)大造成極其浪費(fèi)時(shí)，這種抗浮設(shè)計(jì)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(duì)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(wèn)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(jì)能獲得更大有效的摩阻力的基礎(chǔ)形式。同時(shí)，還需要進(jìn)行結(jié)合實(shí)際地層情況進(jìn)行有效的模擬試驗(yàn)，以獲得可靠的摩阻力具體值。這種抗浮設(shè)計(jì)方法試驗(yàn)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(jì)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(gè)安全儲(chǔ)備力，防止因結(jié)構(gòu)物主要抗浮設(shè)計(jì)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(shí)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(lái)抵抗地下水形成的浮力的方法。具體抗浮設(shè)計(jì)包括臨時(shí)擋土結(jié)構(gòu)物與主體結(jié)構(gòu)物有效受力連接設(shè)計(jì)、臨時(shí)擋土結(jié)構(gòu)物與土體間增加有效摩阻力的設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方法構(gòu)思巧妙，但受到實(shí)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(jì)，可同加大阻力法一并作為結(jié)構(gòu)物抗浮的安全儲(chǔ)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(lèi)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(jì)樁基。而當(dāng)前專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)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(wèn)題，既能滿(mǎn)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(duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生的向上的浮力。

2.3 AM樁的抗浮設(shè)計(jì)

AM樁的抗浮設(shè)計(jì)主要解決擴(kuò)底樁基的抗浮能力設(shè)計(jì)。在擴(kuò)底樁基抗浮能力設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)主要運(yùn)用抗浮樁作為抵抗地下水產(chǎn)生的對(duì)主體結(jié)構(gòu)物浮力時(shí)，除了AM樁的設(shè)置及結(jié)構(gòu)應(yīng)滿(mǎn)足具體設(shè)計(jì)規(guī)范文件的同時(shí)，還要根據(jù)具體實(shí)地場(chǎng)地情況，進(jìn)行AM樁單樁抗浮試驗(yàn)，確定AM單樁的抗浮能力具體數(shù)值。同時(shí)根據(jù)現(xiàn)行抗浮樁設(shè)計(jì)規(guī)范要求套入抗浮計(jì)算公式進(jìn)行AM樁基抗浮極限標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值計(jì)算。具體情況為，根據(jù)該計(jì)算公式，認(rèn)真計(jì)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(duì)應(yīng)的摩阻力據(jù)實(shí)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(yǔ)

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

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