淺談廣東粵電宏發水電站樁基礎設計

胡翠薇

（廣東省源天工程有限公司，廣東 清遠 510500）

20 世紀70 年代，水工建筑工程因設備性能欠佳和技術水平不足等因素影響，建筑物整體質量完全沒有達到工程設計的標準要求，加上長時間使用，且后續缺乏維護和修繕，致使這部分中小型水工建筑物出現嚴重滲漏問題，甚至崩塌。基于此，應加強對工程樁基礎設計的重視程度，保證水工建筑工程樁基礎設計的科學性和合理性，進一步提高中小型水工建筑物的工程質量[1]。本文對廣東粵電宏發水電站工程樁基礎進行設計分析。

1 工程概況

廣東粵電宏發水電站工程土建工程選用的是11+715 m～11+785 m 的樁號，負責約2.3 萬畝的農田澆灌任務。因長時間使用和維護修繕工作不到位，出現填方崩垮事故。崩垮缺口115 m2，造成了極為嚴重的經濟損失。對此，實施工程修繕改建工作，采用矩形斷面，將其結構改為鋼筋混凝土簡支梁式渡槽。

修繕工程采用C20 的鋼筋混凝土槽身，軸心抗拉Ft=1.12 N/mm2，Ec=2.57×104N/mm2；軸心抗壓Fc=9.8 N/mm2；C15 混凝土基礎，軸心抗拉Ft=0.92 N/mm2，Ec=2.21×104N/mm2；軸心抗壓Fc=7.3 N/mm2；鋼筋混凝土材料γ=26 kN/mm2；HPB235 型號混凝土，fy=fy′=213 N/mm2；風荷載為0.36 kPa，人荷載為2.6 kPa。

工程設計流量1.92 m3/s，輪灌水流量2.47 m3/s，糙率系數0.018。工程上游渠道結構為1.97 m×1.38 m 的過水斷面。渠道結構縱坡1/3000；渡槽結構縱坡1/500。

2 設計難點

樁基礎結構主要包括兩部分：承臺和樁基。

承臺位于樁基礎頂端，依照承臺的位置差異，可將樁基礎分為高承臺樁基礎和低承臺樁基礎[2]，中小型水工建筑物采用低承臺樁基礎。

樁基礎設計主要是根據工程的施工要求以及實際地形情況，對建筑工程樁基礎的類型、樁長、平面布置以及斷面尺寸、承臺尺寸等進行設計選擇，并對樁基礎的強度和沉降量進行估算和評測，確保樁基礎具有較高的承載能力、較強的豎向強度和良好的穩定性。

3 設計方案

樁基礎設計要對樁的類型、長度以及徑比等基礎內容進行設計。不同樁類型會對整體樁基礎的質量造成不同的影響，需要提高樁側摩阻力、承載能力，增大樁側表面積，通過擴大樁直徑充分發揮樁端阻力。設計中，樁總表面積中樁端及樁側表面積所占比重不會影響樁整體的承載力，樁側摩阻力和樁長表現為反比例關系[4]，隨著樁長比的不斷增大，樁側摩阻力會趨向一個穩定的極限值。

3.1 靜荷載試驗

靜載荷試驗是中小型水工建筑物工程樁基礎設計的重要環節，關鍵參數是單樁的豎向承載力，也是決定樁基礎設計安全性和可靠性的關鍵因素，應著重對樁水平和豎直承載力進行計算。樁豎向承載力采用下式進行計算：

式中：Rk表示樁豎向承載力標準值，qp表示樁端承載力標準值；Ap表示樁身橫截面表面積，m2；Up表示單樁樁身周長，m；qi表示樁周末端阻力標準值；Li表示樁承臺底面各土層深度[5]。

該工程中樁端承載力標準值取650 kPa，各土層深度分別為3 m 和6.6 m。需注意的是，因厚液性指數不同，樁周末端阻力標準值也存在差異，要根據工程的實際情況進行測算，選取3 m 厚液性指數為0.25 的粘性土，其阻力標準值是38 kPa，6 m厚液性指數為0.75 的粘性土阻力標準值是16 kPa。

將上述數據帶入式（1）可以得出最終的樁豎向承載力標準值。經計算，樁豎向承載力為974 kN，明顯高于標準要求，符合工程設計要求。需注意的是，必須對樁基礎設計的安全性進行檢查，并對其經濟效益進行準確評估。

樁基礎設計中的靜荷載試驗可以分為兩部分進行：（1）樁身結構能夠承載的最大豎向荷載；（2）地基對樁的支撐力[6]。兩者相互承載、相互分擔。

3.2 樁下基礎

樁下基礎設計在樁基礎設計中是最容易受到忽視或引發整體設計質量問題的一個環節[7]。樁基礎采用方形截面設計，通過對圓形樁截面進行公式的換算，計算工程樁身軸力和樁身的沉降量：

經上述公式計算，可以得出樁身所具備的彈性壓縮量為-0.006 mm，樁頂沉降值為-19.97 mm，鑒于此，兩個數值均取0。在此基礎上對地基中不同土層的平均摩阻力進行計算，得出土層厚度為6.6 m 的軟塑黏土平均摩阻力值為20 kPa，土層厚度為3 m 的硬塑黏土平均摩阻力為25 kPa。

由此可知，工程所選樁長度為7 m，軸力為負，無需對樁下底板及樁基礎地基承載力進行設計。在考慮安全性的前提下，樁身承臺以下土體配置深度3.84 m，工程取值為4.5 m，進一步保證了樁基礎設計的安全性。

4 結語

樁基礎是水工建筑物最為重要的組成部分之一，是決定建筑物后期可靠、安全運行的關鍵性因素。在中小型水工建筑物的樁基礎設計中，應依照工程實際地形、地質情況對樁基礎進行選擇，并確保樁基礎設計能夠滿足工程要求，保證樁基礎結構簡單、牢固，且施工操作便捷，以便提高水工建筑物的整體質量，延長使用時間，從而創造出更大的經濟效益和社會效益。