小型水利工程軟基木樁加固法

邱萬江,王 勇,邱萬波

(1.密山市集賢灌區水利水保總站,黑龍江密山 158300;2.密山市青年灌區水利水保總站興凱分站,黑龍江 密山 158300; 3.密山市富密灌區水利水保總站連珠山分站,黑龍江密山 158300)

修建涵、閘等小型水利工程有時會遇到淤泥、細粉沙等軟土基礎,為防止過度沉降、不均勻沉陷等危害現象發生,需經加固提高承載力后修建構筑物,但因工程小、投資少、施工能力不強等原因,限制了比較先進的軟基加固方法的采用。本文介紹一種經濟、適用、容易施工的小型水利工程軟基木樁加固法。

1 軟基木樁加固法的概念

軟基木樁加固法是用木樁打入軟土基礎,利用木樁側土壓力產生的摩檫阻力支撐全部垂直荷載,加固軟基的方法屬打入式摩擦樁類型。

2 木樁的制作要求

選擇小頭直徑 8～14c m的原木或 10 c m×10 c m～16 c m×16 c m的方材,長 2～3 m,無死節子、順直無彎的柞木、樺木、落葉松等材質較硬的木材做打入樁。打入端做成尖形,減小打入時阻力;木樁晾干(原木去皮)后,用廢機油或煤焦油刷 2～3遍,使木樁充分浸透防腐;擊打端用 8#鐵線纏3～5圈擰緊,防止擊打時劈頭。

3 木樁根數的確定

木樁根數的確定,主要是計算單樁豎向設計承載力(單樁允許承載力),采用打入式摩擦樁計算公式計算。

3.1 單樁豎向可承載力計算

單樁豎向可承載力是指木樁可以承受上部荷載的最大值,是由木樁抗壓強度決定的,超過可承載力值木樁將變形或破壞。計算公式為:

式中:[N]為單樁豎向可承載力,t;K為安全系數,取 1.5; [σ]為木樁的順紋允許壓應力,k g/c m2,落葉松為150k g/c m2;A為木樁的平均截面積,m2。

3.2 單樁豎向設計承載力計算(未計樁端承載力)

計算公式為:

式中:N單樁豎向設計承載力,t;f土層對樁身的設計摩擦阻力,t/m2,按表1取用;L為樁打入土基的深度,m。

表1 打入式樁周土的允許摩擦力f

3.3 根數計算

計算公式為:

式中:M為木樁根數,根;Q為上部荷載,t。

3.4 算例

一檔土墻總重21 t,底面積1.2 m×5.0 m,地基土質為淤泥,設計用平均直徑12 c m的落葉松原木打入淤泥2.5m,對地基加固,需木樁多少根。

1)單樁豎向可承載力,取[σ]=150k g/c m2。

[N]=10[σ]A∕K=10×150×0.062×3.14∕1.5=10 t。

2)單樁豎向設計承載力,取f=1.0 t/m2。

N=f L=1.0×0.12×3.14×2.5=0.94t＜[N]=10 t。

3)根數

M=Q/N=21/0.94=22.3,取23根。

3.5 技術要求

一般單樁豎向可承載力可滿足設計要求,可不做驗算;當木樁根數每平方米少于1根時,按每平方米1根配樁;木樁根數每平方米不得大于 4根,大于 4根時可采取加大基礎面積、增加樁長(以打入土深不超過2.5 m為宜)等辦法解決;分縫基礎按單塊計算。

4 施工方法

采用群眾過去打小井的三角架滑輪吊錘法打樁。鐵錘重量40～50 k g,中間有上下3c m左右的通孔。制作與樁頂直徑相吻合的鐵制打箍,套在樁頂,防止鐵錘直接擊打樁頂劈頭;打箍中間焊一根與鐵錘孔相應的鋼筋,打樁時穿在鐵錘孔中,防止鐵錘打偏。木樁在距基礎邊緣 20～30 c m以內均勻分布。木樁打完后,漿砌石結構的地上留10 c m左右,混凝土結構的地上可適當留長些,鋸掉多余部分,先澆筑標號不低于C 20,厚度≥20c m厚的混凝土,并配置構造鋼筋,待混凝土強度可承載上部荷載后,再進行上部砌筑或澆筑混凝土。

5 結 論

小型水利工程軟基木樁加固法造價低,取材容易,施工簡單,適合小型水利工程軟基加固的使用。經對 50年代用此法加固軟基的小型水利工程考察,小型水利工程軟基木樁加固法可以滿足工程質量和運行要求。

[1] 武漢水利電力學院.土力學及巖石力學[M].北京:水利出版社,1979.

[2] 孫更生,鄭大同.軟土地基與地下工程[M].北京:中國建筑工業出版社,1984.