錨桿靜壓混凝土樁在水利工程中的應(yīng)用

　　摘要:錨桿靜壓樁法是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)地基加固新技術(shù)，主要是在建筑物的糾偏、基礎(chǔ)沉降不均等建筑工程中得到廣泛的應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益及處理效果都非常顯著。本文介紹了錨桿靜壓樁法的基本原理，通過(guò)實(shí)踐證明，該法在小型水利工程中的應(yīng)用效果良好，值得推廣。

　　關(guān)鍵詞:錨桿靜壓樁；小型水利工程；應(yīng)用　　

　　錨桿靜壓樁法是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)地基加固新技術(shù)，主要是在建筑物的糾偏、基礎(chǔ)沉降不均等建筑工程中得到廣泛的應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益及處理效果都非常顯著。

　　由于行業(yè)特點(diǎn)和工程投資渠道的不同，在水工建筑物基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)時(shí)，通常采用的都是傳統(tǒng)的幾種方法，對(duì)于錨桿靜壓樁這種新的地基處理技術(shù)，目前在水利行業(yè)還沒(méi)有推廣，應(yīng)用較少。

　　作者結(jié)合2007年梅州市某河堤除險(xiǎn)加固工程———排澇泵站，采用了錨桿靜壓樁進(jìn)行工程處理作一介紹，供同行參考。

　　1錨桿靜壓樁的基本原理

　　錨桿靜壓樁就是利用建筑物本身底板做為壓樁承臺(tái)，通過(guò)預(yù)留壓樁孔和預(yù)埋錨桿，以承臺(tái)的自重做為壓載，借錨桿反力，采用液壓壓樁機(jī)通過(guò)反力架將鋼筋混凝土預(yù)制短樁逐段壓入樁孔內(nèi)，當(dāng)壓樁力達(dá)到1.5倍樁的設(shè)計(jì)承載力和滿足設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)時(shí)，該孔樁便達(dá)到設(shè)計(jì)要求。當(dāng)所有樁孔壓樁完畢，再進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土封孔，整個(gè)樁群便能承受上部荷載，從而減少地基土的壓力，防止建筑物產(chǎn)生不均勻沉降，從而達(dá)到地基加固的目的。

　　錨桿的規(guī)格和形式根據(jù)壓樁機(jī)的要求而定，一般采用螺栓式，錨桿直徑Ф22左右，錨桿埋深30cm左右并與底板鋼筋焊接。預(yù)制樁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，斷面形狀為矩形，邊長(zhǎng)一般為20～30cm，樁段長(zhǎng)一般為2.0～3.0m不等，錨桿采用Ⅰ級(jí)或Ⅱ級(jí)鋼筋，混凝土強(qiáng)度不低于C30。為保證混凝土預(yù)制樁的質(zhì)量和規(guī)格，樁的制作應(yīng)在專業(yè)生產(chǎn)廠進(jìn)行，壓樁強(qiáng)度要求達(dá)到100%。

　　將樁壓入土中時(shí)由于土體對(duì)樁的阻力，首根樁底部應(yīng)設(shè)計(jì)成尖頭，這樣既減少壓樁阻力，同時(shí)也便于樁底部較易壓入持力層。壓樁阻力Pp由樁側(cè)阻力和樁尖阻力兩部分組成，其表達(dá)式為：               

　　式中：U—樁周長(zhǎng)（m）；

　　hi—各層土的厚度（m）；

　　fi—各土層的樁側(cè)阻力系數(shù)（kPa）；

　　A—樁尖面積（m2）；

　　gi—樁尖阻力系數(shù)（kPa）。

　　在壓樁過(guò)程中，由于擠土的作用，在樁周一定范圍內(nèi)會(huì)出現(xiàn)重塑區(qū)，土的粘聚力被破壞，土中超孔隙水壓力增大，土的抗剪強(qiáng)度大大降低。因此，樁的側(cè)摩阻力明顯減小，壓樁即利用此特性，能用較小的壓樁力將樁壓入較深的土層中去。隨著時(shí)間的推移，超孔隙水壓力逐漸消散，土體逐漸壓密固結(jié)，抗剪強(qiáng)度也隨之提高，土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得到恢復(fù)，樁的側(cè)向摩阻力也明顯增大。

　　根據(jù)工程應(yīng)用實(shí)踐，經(jīng)3周左右的時(shí)間單樁承載力將得到明顯恢復(fù)，其安全系數(shù)可以達(dá)到2.0左右，能滿足設(shè)計(jì)要求。

　　按照錨桿靜壓樁技術(shù)規(guī)程規(guī)定，靜壓樁最終設(shè)計(jì)壓樁力按下式計(jì)算：　                       

　　式中：Kp—壓樁力系數(shù)，取值1.5～2.0；

　　Pa—設(shè)計(jì)單樁垂直允許承載力（kN）；

　　P（pl）—設(shè)計(jì)最終單樁壓樁力（kN）；

　　L—設(shè)計(jì)樁最終入土深度（m）。

　　2工程應(yīng)用

　　某排澇泵站位于梅州市，原排澇原站址作為站址，地面高程19.40m，設(shè)計(jì)底板高程13.40m，泵室平面尺寸為長(zhǎng)16.60m、寬7.80m，底板厚度0.8m。根據(jù)站址地質(zhì)鉆孔資料，其地層結(jié)構(gòu)自上而下分別為：回填壤土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、砂卵石夾壤土、基巖。由于建筑物底板座落在淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層上，該淤泥層厚6.5m左右，標(biāo)貫N僅為3～4擊，承載力f僅為80～90kPa，根本不能滿足建筑物承載力要求，因此，設(shè)計(jì)時(shí)采用了鋼筋混凝土預(yù)制樁加固，樁基深入砂卵石層1.0m，通過(guò)計(jì)算其承載力能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

　　在實(shí)際施工過(guò)程中，由于地下水位較高，土層含水量較大，開(kāi)挖深度為6m，基坑開(kāi)挖相當(dāng)困難，周邊塌方非常嚴(yán)重，站址兩側(cè)均為民用建筑，開(kāi)挖時(shí)影響了民房安全�；�坑開(kāi)挖完成后，出現(xiàn)了3方面的問(wèn)題：①無(wú)論哪種打樁機(jī)具都體積大、重量重，在吊裝機(jī)械無(wú)法到場(chǎng)的情況下，進(jìn)入施工平臺(tái)非常困難；②打樁機(jī)作業(yè)時(shí)，巨大的震動(dòng)必然會(huì)影響基坑邊坡和周邊民房空地的穩(wěn)定，一旦出現(xiàn)塌方，后果將是民房倒塌、機(jī)具掩埋，甚至還會(huì)危及施工人員的生命；③基坑周邊超挖寬度有限，無(wú)法擺放施工機(jī)具，如若滿足施工平臺(tái)要求，必須增加開(kāi)挖平面，這就意味著周邊若干民房都得拆除。

　　根據(jù)這一情況，通過(guò)多方考證和綜合比較，我們采用了建筑行業(yè)房屋糾偏技術(shù)中的錨桿靜壓樁法。

　　具體做法：建基面開(kāi)挖完成后即澆筑混凝土底板，底板上按設(shè)計(jì)樁位要求預(yù)留壓樁孔，孔徑為上口45cm×45cm，下口35cm×35cm，孔周邊預(yù)埋4根Ф22鋼筋錨桿。預(yù)制混凝土樁斷面25cm×25cm，強(qiáng)度為C30，樁段長(zhǎng)度2.0m，樁段間采用硫磺膠泥連接。壓樁采用YJ-I50型液壓壓樁機(jī)，將已澆筑好的混凝土底板做為壓樁承臺(tái)對(duì)稱平衡進(jìn)行，樁底部深入卵石層1.0m左右，樁頂部平齊混凝土底板底部，當(dāng)壓樁深度和壓樁力達(dá)到設(shè)計(jì)要求值時(shí)即可。所有樁基沉壓完畢即進(jìn)行封孔，封孔時(shí)首先清除孔內(nèi)泥水雜物、鑿毛清洗孔壁、焊接壓樁時(shí)割斷的鋼筋并增加適量鋼筋，然后進(jìn)行混凝土澆筑，封孔采用C30混凝土現(xiàn)澆，混凝土攪拌時(shí)添加適量微膨脹早強(qiáng)劑，澆筑完畢濕養(yǎng)護(hù)7d后即工程全部結(jié)束（見(jiàn)附圖）。

　　3應(yīng)用總結(jié)

　　通過(guò)對(duì)排澇泵站和某排澇閘地基加固處理，進(jìn)行錨桿靜壓樁與傳統(tǒng)打樁的方法相比較，確實(shí)有很多無(wú)法比擬的特點(diǎn)，具體有以下幾方面：

　�。�1）施工機(jī)具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便，移動(dòng)靈活，操作技術(shù)易于掌握。一般情況下2個(gè)人就可以搬運(yùn)和安裝就位，壓樁時(shí)一臺(tái)機(jī)具僅需一個(gè)人操作。

　�。�2）施工速度快，正常情況下每臺(tái)班可壓樁50～70延米，可多臺(tái)（應(yīng)對(duì)稱）同時(shí)進(jìn)行，也可以與上部結(jié)構(gòu)同步施工，不占絕對(duì)工期，大大加快了施工進(jìn)度，節(jié)省了加固費(fèi)用。

　�。�3）由于施工機(jī)具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作平臺(tái)較小，因此基坑開(kāi)挖無(wú)需擴(kuò)大，減少了大量的土方開(kāi)挖，降低了工程因征地、拆遷而帶來(lái)的費(fèi)用。

　　（4）預(yù)先澆筑底板做為承壓平臺(tái)，整個(gè)壓樁過(guò)程都是在混凝土底板上進(jìn)行，施工人員免受了坑洼泥濘地

　　施工的辛苦。同時(shí)壓樁時(shí)沒(méi)有了機(jī)械打樁的巨大振動(dòng)和噪音，對(duì)工程區(qū)周邊環(huán)境沒(méi)有任何影響，做到了文明施工。

　�。�5）采用分段壓樁，樁的長(zhǎng)度可以根據(jù)實(shí)際需要控制，避免了傳統(tǒng)打樁時(shí)總有部分樁頭高出設(shè)計(jì)高度而

　　不得不進(jìn)行砍樁頭。

　�。�6）當(dāng)壓樁力（可通過(guò)表盤直接讀數(shù)）達(dá)到設(shè)計(jì)最終單樁壓樁力和設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)時(shí)，便可認(rèn)為該樁已滿足設(shè)計(jì)要求。因此，施工時(shí)極其簡(jiǎn)便，施工質(zhì)量較易得到保證。同時(shí)，由于人工控制壓樁力和樁長(zhǎng)，也確保了地基不透水層不會(huì)遭到破壞。

　�。�7）錨桿靜壓樁法適用于粘性土、淤泥質(zhì)土、人工填土、黃土、腐質(zhì)土等地基加固，特別適用于人口稠密區(qū)、交通條件不好、工程量較小的水利工程的基礎(chǔ)加固。

　　總之，通過(guò)應(yīng)用分析，錨桿靜壓樁法除了在小型排澇泵站和小型排澇閘地基處理工程中的應(yīng)用外，在小型灌溉泵站、各類小型涵閘、小型電站、擋土墻等水利工程中，都可以得到廣泛應(yīng)用�！�