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        淺議PHC 樁在某泵房復雜軟土地基中的設(shè)計實例

        2021-04-08 08:37:16周大俊
        建筑與裝飾 2021年6期
        關(guān)鍵詞:承載力施工設(shè)計

        周大俊

        合肥市市政設(shè)計研究總院有限公司 安徽 合肥 230001

        1 工程概況

        某城市污水處理廠二沉池配水井及污泥泵房,上部建筑結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu),總高度7.6米(自室外地坪計至檐口)。下部為池體結(jié)構(gòu),池體平面凈尺寸長度為9.0米,寬度為8.55米,設(shè)計地面高程為±0.000(絕對高程10.000米),底板頂標高為-4.600米,池頂標高為1.900米,池體總高度為6.5米[1]。

        2 軟土地基概況

        根據(jù)該工程《巖土工程勘察報告》,地基土可分為4個大層、2個亞層,場地內(nèi)主要土層由上向下分布狀況如下:①層素填土:呈松散狀態(tài),以軟塑狀黏性土為主,層厚0.20~2.00m,普遍分布,承載力不計。②1層粉質(zhì)黏土:灰黃~黃灰色,可塑為主、局部軟塑,屬中壓縮性,層厚1.20~3.90m,局部缺失,承載力120Kpa。②2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土:灰色,流塑、局部軟塑,層厚0.70~9.50m,局部缺失,承載力60Kpa。②A層粉土夾粉砂:灰~青灰色,稍密為主、局部中密,層厚0.70~5.10m,呈透鏡體分布,承載力90Kpa。③1層粉質(zhì)黏土:黃灰色,可塑,局部硬塑,層厚0.50~7.90m,局部缺失,承載力120Kpa。③2層黏土:黃褐~褐黃色,硬塑為主、局部可塑,層厚0.70~8.50m,局部缺失,承載力220Kpa。第④層混卵礫石粉質(zhì)粘土:棕褐、黃褐、褐黃色,濕,中密為主、局部稍密,該層土土質(zhì)極不均勻且未揭穿,最大揭露厚度6.50m,普遍分布,承載力240Kpa。該泵房工程地質(zhì)剖面圖見圖1[2]。

        圖1 工程地質(zhì)剖面圖

        3 工程設(shè)計

        為確保泵房后期運行使用安全,提高工程質(zhì)量,對本段軟土地基處理方案進行分析比選,確定合理的設(shè)計方案。

        方案一為淺層處理+筏板基礎(chǔ):選用②A層粉土夾粉砂為持力層,但其下層為②2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,對泵房進行穩(wěn)定計算并驗算軟弱下臥層后得出基底最大應力120kpa,平均應力約100kpa,而軟弱下臥層②2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土深度修正后承載力為85kpa,且其壓縮性大,不能滿足設(shè)計要求。

        方案二為水泥攪拌樁法:加固后地基強度可提高較多,但作為隱蔽工程,施工質(zhì)量難以控制,樁體檢測時間長。方案三為PHC管樁:PHC管樁具有樁身強度高、耐打性強以及成樁質(zhì)量穩(wěn)定,且可以大量生產(chǎn)、施工技術(shù)成熟,能夠大幅提高地基承載力并有效降低沉降量。通過方案綜合分析比較,污泥泵房軟土地基處理考慮采用PHC管樁,泵房身下共設(shè)樁20根,樁長為12m,均采用PHC-500(100)AB-C80,樁距2.0m×2.2m~2.3m×2.8m,樁端進入持力層④層混卵礫石粉質(zhì)粘土不小于2m。管樁設(shè)計為摩擦端承樁,由于軟土在自重或降水條件下將產(chǎn)生固結(jié)沉降,當軟土的沉降大于樁基沉降時,樁周將產(chǎn)生負摩阻力,此時需考慮下拉荷載。通過理正結(jié)構(gòu)軟件計算,樁長12m,考慮負摩阻力單樁承載力為650KN。根據(jù)場地條件,為減小施工對周邊建筑物影響,采用靜壓沉樁。為防止基礎(chǔ)上浮、移位,并保證基礎(chǔ)和樁基的整體協(xié)同工作,將PHC樁伸入泵房底板10cm,樁頂部灌入C40微膨脹填芯混凝土,填芯長度≥3m,連接鋼板厚度t=12mm,寬度b=80mm,高度h=150mm,管樁接樁處外露法蘭盤等金屬構(gòu)件需涂油漆或瀝青,防腐連接鋼板選用Q235B型,焊條采用E43型,連接鋼板與端板的焊縫高度為8mm。

        4 現(xiàn)場試樁

        施工單位在施工前進行了單樁靜載試驗,以確定單樁豎向承載力特征值和樁長。試樁采用3根,每根12米,分下樁和上樁節(jié)長各6m,3根樁均是加荷至試驗管樁的終壓力(不少于1300kN),且以④層混卵礫石粉質(zhì)黏土作為樁端持力層,達到要求后,繼續(xù)穩(wěn)壓3次,并不少于2min,從Q—S曲線看,曲線平緩,無明顯陡降段,S—lgt曲線呈平緩規(guī)則排列,且樁頂沉降量較小,單樁豎向極限承載力滿足設(shè)計要求。

        該污泥泵房工程建成投入使用至今已2年,泵房運行正常,并且無影響使用運行的沉降發(fā)生。由此得出如下結(jié)論:

        (1)復雜軟土地基淺層處理,持力層承載力滿足要求時需驗算軟弱下臥層,當軟弱下臥層較深且承載力不滿足要求,選擇PHC管樁是一種有效的地基基礎(chǔ)處理方案。

        (2)PHC管樁為摩擦端承樁時,設(shè)計過程中需考慮軟土層負摩阻力不利因素影響,計算出的樁長和單樁承載力更加合理,可以更好地應用于施工現(xiàn)場靜載試驗,以確定單樁豎向承載力特征值和樁長。

        (3)PHC樁可在廠內(nèi)規(guī)?;A制生產(chǎn),質(zhì)量容易控制,樁型選擇較多且沉樁施工快、對周邊環(huán)境影響小,較其他樁基類型,能大大縮短工期。

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