悅來灌區(qū)渡槽單樁入土深度的設(shè)計(jì)與研究

劉洪霞，曹春頂，艾新龍

(1.樺川縣水務(wù)局，黑龍江樺川 154300;2.黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

悅來灌區(qū)渡槽單樁入土深度的設(shè)計(jì)與研究

劉洪霞1，曹春頂2，艾新龍1

(1.樺川縣水務(wù)局，黑龍江樺川 154300;2.黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

悅來灌區(qū)渡槽現(xiàn)狀總長3 688 m，間距為10 m一節(jié)，槽身采用拉桿加肋矩形槽身型式。渡槽凈寬4.2 m，槽身凈高3.4 m，側(cè)墻厚0.2 m，槽底厚0.3 m。渡槽基礎(chǔ)采用單樁灌注樁結(jié)構(gòu)，樁徑1 m，入土深度按承載力和抗凍拔兩種情況進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)地質(zhì)報(bào)告的內(nèi)容，計(jì)算后的結(jié)果為:單樁灌注樁地面以下入土深度取17 m。

農(nóng)田水利;渡槽;入土深度;凍拔

1 工程概況

悅來灌區(qū)渡槽位于佳木斯市東北約35 km、松花江干流下游右岸凹岸處，灌區(qū)設(shè)計(jì)流量為21.13 m3/s，加大流量為25.36 m3/s，灌區(qū)是黑龍江省主要水稻產(chǎn)區(qū)之一，區(qū)內(nèi)現(xiàn)有耕地面積2.42萬hm2，其中水田面積近1.1萬hm2，旱田面積1.32萬hm2，渡槽臨近松花江邊，地形平坦，地貌類型為松花江漫灘。

悅來灌區(qū)渡槽現(xiàn)狀總長3 688 m，間距為10 m一節(jié)，槽身采用拉桿加肋矩形槽身型式。渡槽凈寬4.2 m，槽身凈高3.4 m，側(cè)墻厚0.2 m，槽底厚0.3 m。渡槽基礎(chǔ)采用單樁灌注樁結(jié)構(gòu)，樁徑1 m，入土深度按承載力和抗凍拔兩種情況進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)地質(zhì)報(bào)告的內(nèi)容，計(jì)算后的結(jié)果為:單樁灌注樁地面以下入土深度取17 m。實(shí)施方案的渡槽具體樁號與地面以下樁深分布如下:樁號:0+000～3+688，地面以下進(jìn)尺樁深L=17 m。

2 樁基入土深度計(jì)算

1)根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD63－2007)中所述，樁基入土深度及樁徑可按下式計(jì)算

式中:［Ra］為鉆孔灌注樁承載力允許值;qik為樁側(cè)第i層土極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值;qr為樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值;μ為樁身周長。

承載力要求:［Ra］≥［P+G］，經(jīng)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD63－2007)公式計(jì)算，渡槽在樁號0+000～3+688，入土深度17 m時(shí)候，樁基其豎向允許承載力為［Ra］=2 890 kN;樁基上部總荷載［P+G］=2 762 kN，由于［Ra］＞［P+G］承載力均滿足荷載要求。

2)根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94－2008)中所述，樁基入土深度及樁徑可按下式計(jì)算

式中:Quk為灌注樁極限承載力的標(biāo)準(zhǔn)值;qsik為樁側(cè)第i層土極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值;qpk為樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值;ψsi、ψp為大直徑樁側(cè)阻、端阻尺寸效應(yīng)系數(shù);u為樁身周長。

承載要求:R≥1.2 N，經(jīng)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94－2008)公式(2)計(jì)算，渡槽在樁號0+000～3+688，入土深度16m時(shí)候，基樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值R=Quk/rsp=3461 kN;樁基上部總荷載設(shè)計(jì)值1.2 N=3 186 kN，承載力設(shè)計(jì)值要求R＞1.2 N承載力，滿足荷載要求。

3 樁基抗凍拔的穩(wěn)定驗(yàn)算

根據(jù)《渠首工程地質(zhì)勘察報(bào)告》中揭示，站址地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)凍深為2.0 m，按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007－2002)中對地基土凍脹性分類，確定場地地基土的凍脹等級為III～I(xiàn)V級，凍脹類別為強(qiáng)凍脹。

樁基抗凍拔的穩(wěn)定驗(yàn)算按下式計(jì)算:

式中:∑P為作用于樁頂?shù)暮奢d，kN;∑G為樁自重;FS為樁側(cè)壁與暖土間總摩阻力，kN;f為凍結(jié)層以下樁側(cè)壁與暖土間的單位極限摩阻力，kPa;Ui為凍結(jié)層(按設(shè)計(jì)凍深計(jì)算)以下樁側(cè)壁與暖土層接觸范圍內(nèi)樁周邊總長度，m，Ui=πD;Zi為凍結(jié)層以下樁側(cè)壁與暖土層間的接觸長度，m。

樁基礎(chǔ)總凍拔力按下式計(jì)算:

式中:φe為有效凍深系數(shù);τt為單位切向凍脹力標(biāo)準(zhǔn)值，取220 kPa;Δh為凍脹量，mm;Zd為樁側(cè)土設(shè)計(jì)凍深，m。

經(jīng)驗(yàn)算，地面以下進(jìn)尺17 m深的樁，直徑D=0.8 m，T抗=3 581kN＞T凍拔=1 382 kN，樁基的抗凍拔性能均滿足規(guī)范要求。

經(jīng)過以上3個(gè)規(guī)范公式的計(jì)算結(jié)果，經(jīng)過比較后選擇最不利情況:渡槽在樁號0+000～3+688，采用灌注樁基礎(chǔ)，樁徑D=1.0 m，地面以下進(jìn)尺L=17 m。

［1］ 華東水利設(shè)計(jì)院.水工設(shè)計(jì)手冊(第八卷)［M］.北京:中國水利電力出版社，1992.

［2］ 崔冠英.建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1972.

［3］ 袁光裕.水利工程施工［M］.北京:中國水利電力出版社，2009.

TV672.3

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1007－7596(2011)05－0052－01

2011－02－15

劉洪霞(1982－)，女，黑龍江樺川人，工程師;曹春頂(1981－)，男，河南周口人，工程師;艾新龍(1971－)，男，黑龍江樺川人，工程師。