關(guān)于水利項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力管樁應(yīng)用的論文
水利項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力管樁應(yīng)用淺析。
【摘要】常見的地基處理方式有鋼筋混凝土灌注樁、沉井、深層水泥攪拌樁、真空預(yù)壓、換填法、碎石或砂樁擠密法、壓密注漿、預(yù)制沉樁（包括管樁和方樁）。有別于這些常規(guī)的地基處理方式，一種新型的地基處理方式在建筑業(yè)悄然興起，它就是成品預(yù)應(yīng)力管樁，同常規(guī)的地基處理方式比較，其最大的特點(diǎn)是樁身有較高的強(qiáng)度，有較好的耐久性，有較可靠的成樁工藝，抗彎折能力好，有較廣的設(shè)計(jì)選擇范圍，除此之外，還有工期方便，施工快，造價(jià)低廉，施工現(xiàn)場文明而潔凈等。下文將詳細(xì)闡述水利項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力管樁的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】水利；預(yù)應(yīng)力管樁；地基
0引言
某省的地質(zhì)有其獨(dú)有的特點(diǎn)，其具有的不良土質(zhì)有多種，主要包括：海淤土、淤土、淤泥質(zhì)土，這三種不良土質(zhì)的特點(diǎn)是沒有足夠的承載力。因此如果在該類土質(zhì)上進(jìn)行施工，首要解決的問題是地基承載力不夠以及土層壓縮變形兩個問題。所以，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時，需要根據(jù)不同土層的特點(diǎn)對工程措施進(jìn)行優(yōu)化，解決不良土層帶來的問題。水利工程的地基較常規(guī)地基更加復(fù)雜，所以成品預(yù)應(yīng)力管樁在水利工程中的應(yīng)用還很少見。筆者總結(jié)管樁在建筑行業(yè)中應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，結(jié)合實(shí)例，重點(diǎn)從以下幾點(diǎn)對預(yù)應(yīng)力混凝土管樁同包括深層水泥攪拌樁、沉井等常規(guī)地基處理方式比較所具有的特點(diǎn)：工程水文地質(zhì)特點(diǎn)、管樁技術(shù)上的相關(guān)參數(shù)、施工工藝的特點(diǎn)、質(zhì)量的可靠系數(shù)、施工功效、工程造價(jià)、是否對周圍環(huán)境有所影響等。深入的說明在水利工程中以預(yù)應(yīng)力混凝土管樁為地基的應(yīng)用條件，設(shè)計(jì)和施工的關(guān)鍵等。以能更加合理的設(shè)計(jì)出穩(wěn)定的、質(zhì)量可靠的、施工高效的、投資少的地基。
1管樁在建筑和水利工程中的應(yīng)用分析對比
1.1預(yù)應(yīng)力管樁特性
根據(jù)施工工藝的不同，管樁可以分為兩類，一類是后預(yù)應(yīng)力管樁，一類是先張法預(yù)應(yīng)力管樁；根據(jù)強(qiáng)度和壁厚的不同，管樁可以劃分為三類，一類是預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，一類是預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁，最后一類是高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁；不同管樁的抗彎折性能以及管壁厚度都有所不同，因此出現(xiàn)了三種類型：A型、AB型、B型三種，先張法預(yù)應(yīng)力管樁是一種空心筒體混凝土預(yù)制構(gòu)件，結(jié)構(gòu)細(xì)長，采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心成型法制成的。規(guī)定PC樁的混凝土強(qiáng)度要高于C50混凝土的強(qiáng)度。PHC樁的混凝土的強(qiáng)度要高于C80。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，管樁廠的越來越多，不同規(guī)格的管樁購買也比較方便。常見規(guī)格有φ300～φ600，φ800，φ1000等，其中，應(yīng)用較普遍的是φ400，φ500和φ600的，管樁的壁厚在70mm～130mm。當(dāng)前，規(guī)范管樁制作工藝的技術(shù)規(guī)范有以下幾個，《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》、《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》。
預(yù)應(yīng)力管樁在建筑工程中應(yīng)用比較廣，其主要具有以下三點(diǎn)優(yōu)勢：成樁工藝質(zhì)量高，施工效率高，成本低。但是其主要應(yīng)用在中低層建筑，在高層建筑以及特殊的地基中應(yīng)用比較少，因?yàn)橛性S多未解決的問題。因?yàn)樵趯ㄖM(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，通常將管樁頂端較多的部分鑲嵌在房屋的底板中，并且管樁一般的長度在40m～50m之間，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使管樁沒有較高的抗拔能力和抗剪切破壞能力，并且管樁焊接部分的質(zhì)量不能得到保證，接頭部分質(zhì)量不高。
1.3管樁在水利工程中應(yīng)用現(xiàn)狀
1.3.1地基處理方式的優(yōu)選
⑴土質(zhì)狀況。某市就工程段的地質(zhì)狀況就行了詳細(xì)的勘察，并出具了報(bào)告。報(bào)告顯示，站所處位置的地基土質(zhì)如圖1所示。地基持力層主要是厚度在5～8m之間的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，一共有5層。處理范圍包括閘站本身以及上下游的翼墻。
⑵地基處理方案比較。結(jié)合工程的特性，對六種預(yù)備辦法進(jìn)行了比較：鋼筋混凝土管樁、深層水泥攪拌樁、沉井、真空預(yù)壓、換填法以及預(yù)制混凝土管樁。
該項(xiàng)目地基的特點(diǎn)是處理的深度大、處理范圍廣、離城區(qū)和堤防近，除此之外，文件還規(guī)定在永久工程中，禁止使用水泥攪拌樁以及粉噴樁，作為Ⅱ型水利工程，本工程的地基適合采用沉井、真空預(yù)壓、換填法、深層水泥攪拌樁。從工期上考慮，兼顧該工程的重要性以及對周邊環(huán)境的影響力，同時應(yīng)用于該工程的管樁必須具備以下幾點(diǎn)特點(diǎn)：質(zhì)量優(yōu)良、工效快、成本低廉，綜合以上，應(yīng)選用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁處理地基。
1.4建筑和水利工程地基設(shè)計(jì)探析
1.4.1建筑和水利工程地基受力分析
對于中低層建筑工程來說，通常基礎(chǔ)四周地勢都較為平坦，即使大樓前后有一定的高度差，其值也不大，也不會承受較大的水平土壓力，建筑物基礎(chǔ)的周圍被地下水包圍，由于地下水的水壓均勻，不存在水頭差，承受的只有浮托力作用，而沒有滲透壓力。因此中低層建筑承受的水平荷載不大，基礎(chǔ)設(shè)施所承受的大部分是豎向荷載。而進(jìn)行高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時要考慮的更多，除了水平荷載，包括風(fēng)向、地震等，還要考慮垂直荷載。通常，大中型的水利工程都是建立在水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜的地基上，水利工程的建筑作用多樣，常見的有阻擋水流、引排水、防止洪水災(zāi)害、發(fā)電、農(nóng)田灌溉、排除洪澇災(zāi)害等，四面環(huán)水或者面水背坡是水工建筑常見的建筑特點(diǎn)，因此水工建筑承受較大的水平荷載，包括水壓力、土壓力以及地震等。設(shè)計(jì)建筑基礎(chǔ)時，需要對地基防滑以及抗?jié)B進(jìn)行驗(yàn)算，以維持其水平穩(wěn)定，另外還要進(jìn)行縱向驗(yàn)算，保證縱向的穩(wěn)定。
⑴建筑工程管樁基礎(chǔ)計(jì)算模型
設(shè)計(jì)中低層建筑管樁基礎(chǔ)時，重點(diǎn)考慮的是縱向的垂直荷載，設(shè)計(jì)該類管樁時，管樁的頂部大部分都固定在建筑物底板中，而且樁通常比較長，可以視其為剛性樁，選擇用計(jì)算普通鋼筋混凝土預(yù)制樁的模式計(jì)算。 ⑵工建筑物管樁基礎(chǔ)計(jì)算模式
①利用復(fù)合地基的計(jì)算模型計(jì)算管樁基礎(chǔ)
已經(jīng)建好或者正在建造過程中的管樁通常長度較小，無需接樁，樁的質(zhì)量沒有問題，同時，管樁的頂部無需鑲嵌在建筑物的底板中，以處理復(fù)合地基的方式處理管樁，同時地基底部的摩擦力來承受水平作用力。利用深層水泥攪拌樁復(fù)合地基的計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算。確定管樁置換率、單樁的最大承載力，除此之外，還要留心樁間土折減系數(shù)，經(jīng)驗(yàn)值是0.3～0.7。
②管樁單樁承載力計(jì)算
采用計(jì)算預(yù)制鋼筋混凝土沉樁的方法計(jì)算管樁單樁的承載力。在計(jì)算管樁的單樁的最大承載力時，要注意的是，比較短的管樁的柱底空心結(jié)構(gòu)對單樁的承載力會有一定的影響，在計(jì)算時需要考慮進(jìn)去，因此在計(jì)算承載力時需要扣除管樁空心截面。而進(jìn)行長樁承載力計(jì)算時，可以忽略柱底空心結(jié)構(gòu)的影響。另外，決定管樁長度的因素除了地基最大承載力以外，還有基底的沉降量和沉降差，需喲啊綜合考慮這些因素確定合適的管樁長度。
③管樁頂褥墊層的設(shè)置
為將基底的應(yīng)力擴(kuò)散，需要在管樁的頂端與底板之間增設(shè)一層褥墊，還要使管樁和土層共同受力。為了減少滲漏，褥墊層由水泥土構(gòu)成，通過試驗(yàn)確定水泥的摻量以及褥墊層的厚度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，褥墊層的厚度在20cm～30cm之間，水泥摻量的比例在8%～10%之間，壓實(shí)度為0.9。水泥土褥墊層具有一定的強(qiáng)度和剛度，對管樁和土層起到協(xié)調(diào)作用，使管樁和土層能共同受力。另外，根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，管樁頂部1.5m范圍內(nèi)需要灌實(shí)并以褥墊層包裹住，可以使管樁頂端承受一部分水平剪切力，避免褥墊層與軟土層錯位。
2管樁施工要點(diǎn)
⑴在砂土層施工時，利用錘擊定樁，作業(yè)的同時需要注意避免管樁施工基地排水不良導(dǎo)致持力層發(fā)生松動，從而表層砂土在振動的作用下發(fā)生鏤花，使得管樁的單樁承受力降低，在進(jìn)行短樁施工時尤其要注意這個問題。
⑵基坑的工作面的承載面需要能承受住樁機(jī)的運(yùn)行和施工，如果達(dá)不到要求，需要鋪設(shè)一層鋼板或者砂石，重型運(yùn)樁機(jī)不能直接進(jìn)入工地。
⑶需要詳細(xì)勘察施工周圍建筑物結(jié)構(gòu)以及管線分布后才能進(jìn)行沉樁作業(yè)，提前采取適當(dāng)?shù)拇胧┍苊庠趬簶蹲鳂I(yè)的間隙有超空隙水壓形成以及樁側(cè)上浮，結(jié)果出現(xiàn)樁位發(fā)生偏差，并對周邊建筑物或者管線造成破壞。
⑷在壓樁區(qū)四周開挖減震溝，同時利用管井排除溝內(nèi)的滲透水，降低空隙水壓避免樁偏位，以避免壓樁作業(yè)對周邊結(jié)構(gòu)造成擾動，減震溝與壓樁區(qū)域的距離要大于5m。
⑸進(jìn)行群樁施工時，既要保證質(zhì)量，也要加快進(jìn)度，同時還要避免施工的過程破壞周邊的建筑物，在打樁前需要選擇合適的壓樁速度，采用合適的壓樁順序，選擇的標(biāo)準(zhǔn)一般有：樁的密集程度，裝的規(guī)格，樁的長度以及樁是否可以方便的移動等。當(dāng)樁比較密集時，采用對稱方式進(jìn)行打樁；當(dāng)樁密度不大時，可采用雙向打樁或者單向打樁等。
⑹管樁的檢測。考慮到水利工程復(fù)雜多變的地質(zhì)條件，并且管樁在水利工程中的應(yīng)用也比較少見，因此在進(jìn)行工程作業(yè)之前，需要對單樁進(jìn)行靜載實(shí)驗(yàn)，以確定樁的最大承載力。一般檢測數(shù)目不少于3根，不少于總數(shù)量的1%。
3結(jié)論及體會
對楚州控制工程閘站以及翼墻的使用期沉降檢測，一系列指標(biāo)都符合要求。進(jìn)行運(yùn)河防洪控制楚州控制工程地基設(shè)計(jì)時，巧妙的將建筑行業(yè)的管樁應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)用在了水利工程中，成功的將管樁當(dāng)成復(fù)合地基處理，開創(chuàng)了管樁在水利工程中應(yīng)用的先例。表明管樁在水利工程可以大規(guī)模應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
[2]楊海鳴，楊龍才，王炳龍.預(yù)應(yīng)力管樁的施工工藝及處理效果研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào).2009（01）
[3]徐新躍.預(yù)應(yīng)力管樁應(yīng)用中的若干問題[J].建筑技術(shù).2013（03）
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