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        后壓漿技術(shù)在邢清干渠調(diào)壓塔灌注樁中的應(yīng)用

        2017-03-31 07:51:57邵長(zhǎng)樂
        河北水利 2017年2期
        關(guān)鍵詞:壤土標(biāo)準(zhǔn)值調(diào)壓

        □邵長(zhǎng)樂

        后壓漿技術(shù)在邢清干渠調(diào)壓塔灌注樁中的應(yīng)用

        □邵長(zhǎng)樂

        樁側(cè)和樁端后壓漿技術(shù)能夠提高灌注樁的極限側(cè)阻力和極限端阻力,從而解決樁基豎向承載力不夠的問題,具有一定的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性。結(jié)合邢清干渠調(diào)壓井工程實(shí)例,對(duì)后壓漿技術(shù)增強(qiáng)樁基承載力的加固機(jī)理和增強(qiáng)效果進(jìn)行分析。

        灌注樁;后壓漿;承載力

        灌注樁后壓漿技術(shù)是灌注樁技術(shù)與壓漿技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,是在樁身混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后,利用壓漿技術(shù)對(duì)樁側(cè)樁端土層進(jìn)行加固,提高樁身承載力,減少樁長(zhǎng)樁徑的有效措施。在南水北調(diào)配套工程邢清干渠調(diào)壓塔中利用了該技術(shù)。

        1.工程概況

        調(diào)壓塔是邢清干渠的主要建筑物之一,位于廣宗縣境內(nèi),主要用于分段降壓和調(diào)節(jié),保證干渠正常運(yùn)行和流量調(diào)節(jié)時(shí)匹配上下游流量,同時(shí)可以消減其下游清河、南宮干線各分水口流量變化引起的水擊波。調(diào)壓塔主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土圓筒式結(jié)構(gòu),內(nèi)徑10m,塔身高33.7m,塔內(nèi)調(diào)節(jié)水深范圍為6m~30m。

        2.工程地質(zhì)條件

        調(diào)壓塔周邊地面高程為31.0m,建基面高程約24.50m,位于Ⅰ單元砂壤土層,砂壤土為松散狀態(tài),承載力較低。

        調(diào)壓塔基礎(chǔ)勘探深度內(nèi)土體巖性主要為壤土、粘土、砂壤土、細(xì)砂、粉砂、含有機(jī)質(zhì)粘土、含有機(jī)質(zhì)壤土等,土體天然密度ρ為1.78~1.99g/cm3,承載力特征值fak為90~150kPa,極限樁側(cè)土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik為15~40kPa,極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值Qpk為600~900kPa。

        圖1 注漿管布置圖

        3.地基處理

        調(diào)壓塔采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ),共布設(shè)49根,樁徑1.0m,樁間凈距2.0m,樁長(zhǎng)45m。根據(jù)土體物理指標(biāo)與承載力參數(shù)按照 《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)相關(guān)公式計(jì)算確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值,并與樁基所受荷載進(jìn)行比較,得出結(jié)論為該種樁基布置型式僅憑樁側(cè)阻力和端阻力無法達(dá)到設(shè)計(jì)承載力要求,該工程樁基采用樁端和樁側(cè)后壓漿技術(shù)解決了該問題。

        4.后壓漿系統(tǒng)布置

        注漿管分為樁端注漿管和樁側(cè)注漿管(見圖1),沿鋼筋籠內(nèi)側(cè)對(duì)稱布置兩根Φ25樁端注漿鋼管 (與聲測(cè)管合并設(shè)置),鋼管深入樁底,兩根 Φ25樁側(cè)注漿鋼管,在距樁底14m處與環(huán)繞鋼筋籠一周的注漿環(huán)連接。注漿管用綁絲固定于鋼筋籠上。

        5.承載力計(jì)算

        后壓漿灌注樁的單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值,可根據(jù) 《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)公式(5.3.10)進(jìn)行計(jì)算。

        式中:

        u—樁身周長(zhǎng);

        lj、lgi—后壓漿豎向非增強(qiáng)段、增強(qiáng)段各土層厚度;

        qsjk、qsik、qpk—后壓漿豎向非增強(qiáng)段、增強(qiáng)段各土層極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值以及初始極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值;

        βsi、βp—后壓漿側(cè)阻力、端阻力增強(qiáng)系數(shù)。

        工程灌注樁樁側(cè)后壓漿處理范圍內(nèi)土層巖性為細(xì)砂和壤土,極限樁側(cè)土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik均為40kPa,根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)表5.3.10確定側(cè)阻力增強(qiáng)系數(shù)細(xì)沙土層為1.7,壤土土層為1.5,壓漿后細(xì)砂和壤土極限樁側(cè)土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值分別增大至68kPa和60kPa。工程樁端土層為壤土,極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值Qpk為750kPa,根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008) 表5.3.10確定端阻力增強(qiáng)系數(shù)為2.2,壓漿后壤土極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值增大至1650kPa。

        單樁豎向承載力特征值計(jì)算公式如下:

        Ra=Quk/K

        式中:

        K—安全系數(shù),取2;

        非地震工況條件下考慮承臺(tái)效應(yīng)的復(fù)核樁基豎向承載力特征值按照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)公式(5.3.5-1)進(jìn)行計(jì)算。

        R=Ra+ηcfakAC

        式中:

        Ra—單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值;

        ηc—承臺(tái)效應(yīng)系數(shù);

        fak—承臺(tái)下1/2承臺(tái)寬度且不超過5m深度范圍內(nèi)各層土的地基承載力特征值按厚度加權(quán)的平均值;

        AC—承臺(tái)底凈面積。

        經(jīng)計(jì)算,非地震工況考慮承臺(tái)效應(yīng)條件下調(diào)壓塔灌注樁在處理前單樁豎向承載力特征值為2531KN,經(jīng)后壓漿技術(shù)處理后提高到 3892KN,增幅為53.8%。后壓漿技術(shù)處理后樁基承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

        通過對(duì)鉆孔灌注樁樁側(cè)和樁端進(jìn)行后壓漿技術(shù)處理,能夠明顯地提高樁基極限側(cè)阻力和端阻力,從而提高樁基承載力。除此之外,后壓漿措施對(duì)于減小樁基沉降也有顯著的效果。

        邢清干渠調(diào)壓塔自2015年2月完成滿水試驗(yàn),至今已運(yùn)行一年半,工程各方面均正常。后壓漿技術(shù)在邢清干渠調(diào)壓塔工程中的成功應(yīng)用,為今后解決類似地基處理問題積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

        2017-02-10

        邵長(zhǎng)樂,男,漢族,河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,助理工程師。

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