某風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)地基處理中高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁與混凝土灌注樁對(duì)比分析

程義賓

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)黑龍江省電力設(shè)計(jì)院有限公司，黑龍江 哈爾濱150078）

本工程風(fēng)機(jī)不同于其他在山區(qū)的風(fēng)機(jī)，本工程處在平原區(qū)域，不存在運(yùn)輸不便的情況。根據(jù)地質(zhì)情況，地層中存在不同厚度的細(xì)沙、中粗砂層。在初步設(shè)計(jì)時(shí)，推薦方案為后注漿灌注樁，但建設(shè)單位為了加快施工進(jìn)度，提出采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的方案，古本文就這兩種樁型進(jìn)行比較，并給出合理建議。

1 廠址的工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

擬建風(fēng)電場(chǎng)地貌單元類型為沖積平原，地貌成因類型為沖積，地形為平地，擬建場(chǎng)地地面高程為98.80m，現(xiàn)主要為水稻田，交通便利。

1.2 工程地質(zhì)

1 耕土：灰黑色，松散，濕，主要由粘性土、砂土組成，表層土中含較多植物根系。該層厚0.80 m，層底深度0.80 m，層底高程98.00m，該層在擬建場(chǎng)地內(nèi)廣泛分布。

2 粉質(zhì)粘土：黃色、黃褐色，濕，可塑狀態(tài)，含氧化鐵，干強(qiáng)度、韌性中等，稍有光澤，無(wú)搖震反應(yīng)，該層層厚為0.50m，層底深度為1.30m，層底高程為97.50m，該層在擬建場(chǎng)地內(nèi)廣泛分布。

2 1 粉砂：灰褐色，松散，很濕～飽和，混粘性土，顆粒均勻，級(jí)配不良，成分以石英、長(zhǎng)石為主，該層層厚為1.30m，層底深度為2.60m，層底高程為96.20m，該層在擬建場(chǎng)地內(nèi)廣泛分布。

2 2 細(xì)砂：黃色，松散，很濕～飽和，局部夾粗砂層，顆粒均勻，級(jí)配不良，成分以石英、長(zhǎng)石為主，該層層厚為1.60m，層底深度為4.20m，層底高程為94.60m，該層在擬建場(chǎng)地內(nèi)廣泛分布。

2 3 中砂：黃色，稍密，飽和，顆粒均勻，級(jí)配一般，成分以石英、長(zhǎng)石為主，該層層厚為2.00m，層底深度為6.20m，層底高程為92.60m，該層在擬建場(chǎng)地內(nèi)廣泛分布。

3 礫砂：灰色，中密，飽和，局部夾圓礫層，最大粒徑可達(dá)1cm，顆粒不均勻，級(jí)配良好，成分以石英、長(zhǎng)石為主，該層層厚為4.80m，層底深度為11.00m，層底高程為87.80m，該層在擬建場(chǎng)地內(nèi)廣泛分布。

3 1 粗砂：灰色，中密，飽和，局部夾礫砂層，最大粒徑可達(dá)1cm，顆粒不均勻，級(jí)配良好，成分以石英、長(zhǎng)石為主，該層層厚為5.90m，層底深度為16.90m，層底高程為81.90m，該層在擬建場(chǎng)地內(nèi)廣泛分布。

3 2 中砂：黃色，中密，飽和，顆粒均勻，級(jí)配良好，成分以石英、長(zhǎng)石為主，該層層厚為3.30m，層底深度為20.20m，層底高程為78.60m，該層在擬建場(chǎng)地內(nèi)廣泛分布。

4 粗砂：灰色，中密，飽和，局部夾礫砂層，最大粒徑可達(dá)2cm，顆粒不均勻，級(jí)配良好，成分以石英、長(zhǎng)石為主，該層層頂深度為20.20m～26.20m，層頂高程為72.60m～78.60m，該層在擬建場(chǎng)地內(nèi)未揭穿，最大揭穿厚度為3.80m，該層在擬建場(chǎng)地內(nèi)廣泛分布。

4 1 礫砂：灰色，中密，飽和，局部夾圓礫層，最大粒徑可達(dá)3cm，顆粒不均勻，級(jí)配良好，成分以石英、長(zhǎng)石為主，該層層厚為4.30m，層底深度為26.20m，層底高程為72.60m，該層在擬建場(chǎng)地內(nèi)廣泛分布。

表1 樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值和極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值表

2 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)選型

本工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)級(jí)別為1 級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，基礎(chǔ)的抗震設(shè)防分類為丙類。其特點(diǎn)為上部荷重較大，彎矩大，對(duì)變形及抗傾覆有很高的要求。依據(jù)本工程巖土勘測(cè)報(bào)告中各土層的物理及力學(xué)指標(biāo)，其地基承載力及變形極難滿足要求，因此選用人工地基方案，經(jīng)比選樁基礎(chǔ)以適合本工程。

3 樁基的選擇

3.1 幾種樁型適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)的比較

3.1.1 根據(jù)地質(zhì)資料及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本期工程可能采用的樁型有預(yù)應(yīng)力混凝土管樁及泥漿護(hù)壁成孔灌注樁，根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，其中預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在經(jīng)濟(jì)上較有優(yōu)勢(shì)，本專題將對(duì)這兩種樁型進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，并提出推薦意見。

3.1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁目前國(guó)內(nèi)普遍采用的是先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。該樁采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心成型法，制成一種空心圓筒體混凝土預(yù)制構(gòu)件，主要由圓筒形樁身、端頭板和套箍等組成。預(yù)應(yīng)力管樁沉樁方式常采用錘擊沉樁和靜壓沉樁兩種方式，沉樁過(guò)程中施工工序少，施工方法簡(jiǎn)單，施工速度快。一般情況下適用于軟土、粘性土、粉土、砂土、全風(fēng)化巖等地質(zhì)條件。缺點(diǎn)是所需的施工機(jī)械設(shè)備投資大，易產(chǎn)生擠土效應(yīng)，接頭多，不易穿透較厚的堅(jiān)硬土層。

3.1.3 后注漿泥漿護(hù)壁灌注樁螺紋樁

后注漿灌注樁與普通灌注樁的區(qū)別在于側(cè)阻力及端阻力均乘以增強(qiáng)系數(shù)，經(jīng)后注漿后沉渣得到加固且樁端有擴(kuò)底效應(yīng)，樁端沉渣和土的加固效應(yīng)強(qiáng)于樁側(cè)泥皮的加固效應(yīng)。極大地改善了樁側(cè)及樁端阻力作用，從而提高了樁的極限承載力。適應(yīng)的地質(zhì)情況比較廣泛；單樁承載力高，施工快。缺點(diǎn)是施工現(xiàn)場(chǎng)較臟，對(duì)場(chǎng)地要求高。

3.2 單樁豎向承載力的計(jì)算

3.2.1 樁尖持力層的選定

根據(jù)各層土的物理性質(zhì)和力學(xué)指標(biāo)，對(duì)于預(yù)應(yīng)力管樁、后壓漿灌注樁可選擇4-1 層礫砂土層作為樁端的持力層。

3.2.2 單樁豎向承載力的計(jì)算

根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94-2008）提供的樁基參數(shù)，按規(guī)范中公式進(jìn)行計(jì)算，預(yù)估單樁豎向承載力特征值Ra：計(jì)算結(jié)果列表如下：

表2 單樁豎向承載力特征值Ra 估算表

3.3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

選擇本工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)比較。根據(jù)風(fēng)機(jī)內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值采用木聯(lián)能計(jì)算軟件計(jì)算結(jié)果如下表。

表3 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)樁數(shù)及承臺(tái)尺寸

3.4 經(jīng)濟(jì)分析

3.4.1 經(jīng)濟(jì)比較資料

根據(jù)國(guó)家概算定額標(biāo)準(zhǔn)《電力建設(shè)工程概算定額》（2018版），本研究報(bào)告將以如下定額作為經(jīng)濟(jì)比較的依據(jù)：

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁： 1500 元/m3

后壓漿灌注樁： 1100 元/m3

鋼筋混凝土承臺(tái)： 體積相同，不做比較

3.4.2 基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

表4 單個(gè)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

從上表可見，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在造價(jià)上稍優(yōu)于灌注樁。

4 綜合分析

表5 樁型的綜合分析表

5 結(jié)論

通過(guò)上述分析，后壓漿灌注樁在同等樁長(zhǎng)的情況下提供的承載力稍底于管樁，并且綜合經(jīng)濟(jì)效劣于管樁。

管樁作為一種較成熟樁型已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但管樁擠土效應(yīng)較明顯，在本工程中沉樁困難，后期可能會(huì)產(chǎn)生很多施工問題。

結(jié)合本工程的上部結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)及巖土性質(zhì)，后壓漿灌注樁適合本工程地質(zhì)條件，因此本工程推薦樁基礎(chǔ)采用后壓漿灌注樁。