混凝土灌注樁在老白沙灘泵站基礎處理中的應用

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720080

摘要：在水工建筑物諸多基礎處理措施中，混凝土灌注樁在經濟上、工期、質量控制、承載能力和沉降量控制等方面都有一定的優勢，因而得到了廣泛使用。本文通過對老白沙灘基礎處理研究，解決了基礎承載力和沉降量問題，為其它類似工程的混凝土灌注樁設計提供參考依據和經驗。

關鍵詞：混凝土灌注樁；承載力；沉降

鉆孔灌注樁施工技術是水利施工中必不可少的一項技術[1]，鉆孔灌注樁本身具有施工簡便、成本較低以及適應性強等優勢，應用極為廣泛[2]。其更重要的一個特點是承載性能好。大直徑鉆孔灌注樁的單樁承載力可達到幾千 kN 甚至幾萬 kN[3]，能滿足水工建筑物對基礎承載力的要求。在水利工程設計中，往往遇到地質條件不能滿足設計要求。在深基礎處理的比選方案中，樁基礎尤其是混凝土灌注樁基礎在經濟、施工難易程度等方面都優于其它方案，而且在控制沉降量方面表現更為突出，因而得到廣泛使用。

本文通過對嫩江右岸的老白沙灘泵站基礎處理研究，在分析計算和論證比選的基礎上，采用混凝土灌注樁對基礎進行處理，提出了灌注樁的布置方案，并經過施工期的監測，沉降量在控制范圍內，滿足了工程設計要求。為其他水工建筑物的樁基礎處理提供參考。

1 工程概況及問題

老白沙灘泵站位于吉林省白城市鎮賚縣丹岱鄉東北3100m處的嫩江右岸。泵站建筑物由前池、進水池、主泵房、副廠房、出水池、尾渠、安裝間和變電站等幾部分組成。泵站設計流量11.0m3/s，設計揚程12.00m，總裝機1890kW。

老白沙灘泵站主泵房基礎坐落在壤土層上，為中等壓縮性土，地基承載力為160kPa，根據泵站的穩定計算，主泵房基礎最大應力為201.28kPa，大于地基承載力1.2倍的192kPa，地基承載力不滿足要求，需對基礎進行處理。

依據相關公式對基礎的沉降量進行計算

s=φs∑ni=1p0Esi（ziα-i-zi-1α-i-1）

式中：

s—地基最終變形量（mm）；

φs—沉降經驗系數，取1.3；

n—地基變形計算深度范圍內所劃分的土層數；

p0—基礎底面的附加應力（KPa）；

Esi—第i層土的壓縮模量（MPa）；

zi、zi-1—基礎底面至第i層土，第i1層土底面的距離（m）；

α-i、α-i-1—基礎底面計算點至第i層土，第i1層土底面范圍內平均附加應力系數。

經計算基礎最終沉降量為s=256.7mm。根據相關規范的規定，該沉降量不能滿足泵房安全并影響泵房內機組正常運行，因此應對泵站基礎進行處理。

2 灌注樁設計

通過方案比選，確定采用混凝土灌注樁。根據相關規范的規定，荷載效應標準組合須滿足：

Nk≤R

且Nkmax≤1.2R

單樁豎向極限承載力標準值按下式計算：

Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp

式中：

Nk—荷載軸心豎向力作用下，基樁的平均豎向力；

Nkmax—荷載偏心豎向力作用下，樁頂最大豎向力；

R—基樁豎向承載力特征值；

qsik—樁側第i層土的極限側阻力標準值（kPa）；

qpk—極限端阻力標準值（kPa）；

u—樁身周長；

li—樁周第i層土的厚度；

Ap—樁端面積；

設計采用灌注樁樁徑0.8m，樁長15.0m，樁距2.5m，梅花形布置。經計算，Nk=1068kN≤R=1256kN，且Nkmax=1424kN≤1.2R=1507kN，滿足設計要求。

圖1 灌注樁平面布置圖

3 沉降變化監測

泵站經過七個月的施工期觀測，四個觀測點施工期沉降量分別為0.007m、0.007m、0.008m、0.004m，說明灌注樁對基礎沉降量的控制達到了預期效果，滿足工程要求。

圖2 泵站四個觀測點沉降量變化圖

4 結論與展望

通過對白沙灘泵站混凝土灌注樁的應用研究得出如下結論。

（1）對于某些深基坑基礎處理的水工建筑物，科學合理的使用灌注樁在經濟、工期、質量控制均有一定的優勢。

（2）對于沉降量要求嚴格的水工建筑物，混凝土灌注樁是一種良好的處理措施。

（3）通過現場的檢測和施工期監測，灌注樁的承載能力、沉降量控制基本與設計值接近。

本文僅考慮了灌注樁在豎向承載力能力和沉降控制方面的研究，但灌注樁在考慮承臺效應和群樁效應后，還可承擔部分水平荷載，值得在某些工程設計中進一步研究和實踐。

總之，老白沙灘泵站灌注樁的使用，節約了資金并縮短了工期，取得良好的經濟效益，為類似工程的建設積累了寶貴的經驗并提供參考。

參考文獻：

[1]張強.水利施工鉆孔灌注樁施工技術解析.建筑與裝飾[J]，2017，1.

[2]孫曉明.鉆孔灌注樁基礎施工中的常見問題及處理手段研究.中國房地產業[J]，2016，（11）.

[3]曹國榮.鉆孔灌注樁技術在建筑施工中的應用剖析.環球市場[J]，2016，（9）.

作者簡介：黃影（1985），女，吉林省長嶺縣人，碩士，工程師，從事水工結構設計工作，現就任于吉林省水利水電勘測設計研究院。