淺談鋼管樁在地基加固工程中的應(yīng)用

張 哲

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 611130)

淺談鋼管樁在地基加固工程中的應(yīng)用

張 哲

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 611130)

經(jīng)過鋼管樁應(yīng)急加固工程設(shè)計(jì)，相關(guān)單位立即按照?qǐng)D紙組織開展了施工，完工后經(jīng)過一年的水庫消落運(yùn)行，該擋墻未出現(xiàn)新的裂縫和變形，基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，本次設(shè)計(jì)完美地解決了擋墻傾斜變形的安全問題，有效保證了該區(qū)域人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，有利于移民安置的穩(wěn)定進(jìn)行。

鋼管樁；持力層；單樁豎向承載力

1 工程概況

某水電站移民安置集鎮(zhèn)擋墻出現(xiàn)傾斜情況，需要應(yīng)急處理，經(jīng)過初步分析，主要是地基土承載力達(dá)不到要求導(dǎo)致的。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，該擋墻位于J場(chǎng)地和G場(chǎng)地之間，兩塊場(chǎng)地均位于回填區(qū)域，場(chǎng)地間平均高差達(dá)到10m左右，兩個(gè)場(chǎng)地平均回填高度為11m，最大回填高度為23m。根據(jù)地勘報(bào)告，該段擋墻所在位置原始地形地層結(jié)構(gòu)分為四層：

1.粘土加碎石層，深度約1.5m；

2.強(qiáng)風(fēng)化頁巖層，深度約7m；

3.弱風(fēng)化頁巖層，深度約15m；

4.未風(fēng)化頁巖層，鉆口未打穿。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況，該段擋墻上緣房屋距離擋墻頂約3m，未做硬化。擋墻底部為硬化平臺(tái)，未建房屋。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 樁型選擇

樁是設(shè)置于土中的豎直或傾斜的基礎(chǔ)構(gòu)件或支護(hù)構(gòu)件，它的橫截面尺寸比長(zhǎng)度小得多。從歷史發(fā)展來看，樁是一種比較古老的基礎(chǔ)型式，也是迄今為止應(yīng)用最為廣泛的建筑物基礎(chǔ)或支護(hù)構(gòu)件[1]。本文主要介紹鋼管樁在設(shè)計(jì)工作中的應(yīng)用。

根據(jù)《樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)指南》，本次設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)小于50m，穿越土層主要為回填土、粘土碎石層，持力層為風(fēng)化巖層，支承方式為端承樁，地質(zhì)條件如前所述，地表狀態(tài)較為平坦。從地質(zhì)條件與環(huán)境條件、結(jié)構(gòu)條件、施工條件等方面樁型選擇的原則來看，可選用鋼管樁作為本次地基處理設(shè)計(jì)所采用的工藝。

2.2 樁的布置

根據(jù)《樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)指南》規(guī)定，從成樁工藝和成樁方法及成孔工藝等幾方面考慮，取各項(xiàng)指標(biāo)中最小中心距所要求的值域交集，確定本次設(shè)計(jì)鋼管樁最小中心距為3.0d。根據(jù)樁的平面布置原則，梅花型排列群樁效率系數(shù)較高，本次設(shè)計(jì)鋼管樁擬采用梅花型布置。

2.3 持力層選擇

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的要求，樁底進(jìn)入持力層的深度，宜為樁徑的1～3倍。本次設(shè)計(jì)擬選用的持力層為強(qiáng)風(fēng)化頁巖層，嵌入持力層深度為1.5m。

2.4 鋼管樁計(jì)算

2.4.1 樁徑的選擇

根據(jù)《樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)指南》中《各類樁型的常用樁徑及最小樁徑》表中所列，考慮到本次需處理地基上荷載主要為擋墻，結(jié)合鋼管規(guī)格表，本次設(shè)計(jì)擬選用的鋼管型號(hào)為D140×8。

2.4.2 樁長(zhǎng)的確定

根據(jù)本文前文所述的地層結(jié)構(gòu)，鋼管樁擬深入強(qiáng)風(fēng)化頁巖1.5m，該段擋墻所在區(qū)域回填土深度約6m，原始地形粘土加碎石層深度約1.5m，則6+1.5+1.5=9(m)。所以，本次設(shè)計(jì)鋼管樁樁長(zhǎng)擬采用9m。

2.4.3 樁中心距的確定

根據(jù)前文中所確定的樁最小中心距3.0d，則3.0×0.14=0.42(m)，本次設(shè)計(jì)擬采用的樁最小中心距為0.42m。經(jīng)過初步計(jì)算，按8根/m2布置鋼管樁。

圖1 新建擋墻

2.4.4 單樁豎向承載力特征值

根據(jù)公式，單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值：

Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+λpqpkAp

式中 Qsk、Qpk分別為總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值和總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；u為樁身周長(zhǎng)；qsik、qpk分別按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》表5.3.5-1、表5.3.5-2取與混凝土預(yù)制樁相同值；

li為樁周第i層土的厚度；

λp為樁端土塞效應(yīng)系數(shù)，對(duì)于閉口鋼管樁λp=1；

Ap為樁端面積。

則u=2πR=2×3.14×0.07=0.44；

第一層回填土層qsik=22；

第二層碎石土層qsik=200；

第三層強(qiáng)風(fēng)化頁巖層qsik=160；

第一層回填土層li=6m；

第二層碎石土層li=1.5m；

第三層強(qiáng)風(fēng)化頁巖層li=1.5m；

qpk=6 000；

Ap=πR2=3.14×0.072=0.0154

經(jīng)計(jì)算：Quk=388.08kN

則單樁豎向承載力特征值：

2.4.5 單樁樁頂豎向力

根據(jù)公式：

式中 Qk為相應(yīng)于作用的標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，軸心豎向力作用下任意單樁的豎向力(kN);Fk為相應(yīng)于作用的標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，作用于樁基承臺(tái)頂面的豎向力(kN);Gk為這樁基承臺(tái)自重及承臺(tái)上土自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN)；n為樁基中的樁數(shù)。

則Qk

3 實(shí)際效果

經(jīng)過鋼管樁應(yīng)急加固工程設(shè)計(jì)，相關(guān)單位立即按照?qǐng)D紙組織開展了施工，完工后經(jīng)過一年的水庫消落運(yùn)行，該擋墻未出現(xiàn)新的裂縫和變形，基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，本次設(shè)計(jì)完美地解決了擋墻傾斜變形的安全問題，有效保證了該區(qū)域人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，有利于移民安置的穩(wěn)定進(jìn)行。

4 結(jié) 語

樁的多種類型以及它們豐富多彩的功能，使得它幾乎可以用于各種工種地質(zhì)條件和各種類型的工程中。鋼管樁作為其中一種，它具有適應(yīng)多種地質(zhì)條件、適應(yīng)長(zhǎng)度范圍廣、施工容易、施工質(zhì)量容易控制、對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)周圍的原有建筑物影響小、施工速度快工期短等優(yōu)點(diǎn)，因此，被廣泛的應(yīng)用于工程實(shí)際中。本文通過對(duì)鋼管樁在設(shè)計(jì)工作中的具體應(yīng)用，從如何選擇樁型，如何進(jìn)行樁的布置，如何計(jì)算樁的長(zhǎng)度，如何進(jìn)行樁的承載力計(jì)算等方面對(duì)鋼管樁進(jìn)行了較為系統(tǒng)全面的實(shí)例介紹，希望可以對(duì)其他類似工程起到一定的借鑒作用。

[1]JGJ94-2008, 建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB50007-2011, 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

(責(zé)任編輯：卓政昌)

2017-01-09

TU511.3+7；TV223；F

B

1001-2184(2017)01-0129-02

張 哲(1984-)，男，河南許昌人，漢族，工程師，碩士，從事水利水電工程工作.