淺談鋼管樁在地基加固工程中的應用

張 哲

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 611130)

淺談鋼管樁在地基加固工程中的應用

張 哲

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 611130)

經(jīng)過鋼管樁應急加固工程設計，相關單位立即按照圖紙組織開展了施工，完工后經(jīng)過一年的水庫消落運行，該擋墻未出現(xiàn)新的裂縫和變形，基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，本次設計完美地解決了擋墻傾斜變形的安全問題，有效保證了該區(qū)域人民的生命和財產(chǎn)安全，有利于移民安置的穩(wěn)定進行。

鋼管樁；持力層；單樁豎向承載力

1 工程概況

某水電站移民安置集鎮(zhèn)擋墻出現(xiàn)傾斜情況，需要應急處理，經(jīng)過初步分析，主要是地基土承載力達不到要求導致的。根據(jù)設計圖紙，該擋墻位于J場地和G場地之間，兩塊場地均位于回填區(qū)域，場地間平均高差達到10m左右，兩個場地平均回填高度為11m，最大回填高度為23m。根據(jù)地勘報告，該段擋墻所在位置原始地形地層結構分為四層：

1.粘土加碎石層，深度約1.5m；

2.強風化頁巖層，深度約7m；

3.弱風化頁巖層，深度約15m；

4.未風化頁巖層，鉆口未打穿。

根據(jù)現(xiàn)場踏勘情況，該段擋墻上緣房屋距離擋墻頂約3m，未做硬化。擋墻底部為硬化平臺，未建房屋。

2 設計方案

2.1 樁型選擇

樁是設置于土中的豎直或傾斜的基礎構件或支護構件，它的橫截面尺寸比長度小得多。從歷史發(fā)展來看，樁是一種比較古老的基礎型式，也是迄今為止應用最為廣泛的建筑物基礎或支護構件[1]。本文主要介紹鋼管樁在設計工作中的應用。

根據(jù)《樁基礎設計指南》，本次設計樁長小于50m，穿越土層主要為回填土、粘土碎石層，持力層為風化巖層，支承方式為端承樁，地質(zhì)條件如前所述，地表狀態(tài)較為平坦。從地質(zhì)條件與環(huán)境條件、結構條件、施工條件等方面樁型選擇的原則來看，可選用鋼管樁作為本次地基處理設計所采用的工藝。

2.2 樁的布置

根據(jù)《樁基礎設計指南》規(guī)定，從成樁工藝和成樁方法及成孔工藝等幾方面考慮，取各項指標中最小中心距所要求的值域交集，確定本次設計鋼管樁最小中心距為3.0d。根據(jù)樁的平面布置原則，梅花型排列群樁效率系數(shù)較高，本次設計鋼管樁擬采用梅花型布置。

2.3 持力層選擇

根據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范》中的要求，樁底進入持力層的深度，宜為樁徑的1～3倍。本次設計擬選用的持力層為強風化頁巖層，嵌入持力層深度為1.5m。

2.4 鋼管樁計算

2.4.1 樁徑的選擇

根據(jù)《樁基礎設計指南》中《各類樁型的常用樁徑及最小樁徑》表中所列，考慮到本次需處理地基上荷載主要為擋墻，結合鋼管規(guī)格表，本次設計擬選用的鋼管型號為D140×8。

2.4.2 樁長的確定

根據(jù)本文前文所述的地層結構，鋼管樁擬深入強風化頁巖1.5m，該段擋墻所在區(qū)域回填土深度約6m，原始地形粘土加碎石層深度約1.5m，則6+1.5+1.5=9(m)。所以，本次設計鋼管樁樁長擬采用9m。

2.4.3 樁中心距的確定

根據(jù)前文中所確定的樁最小中心距3.0d，則3.0×0.14=0.42(m)，本次設計擬采用的樁最小中心距為0.42m。經(jīng)過初步計算，按8根/m2布置鋼管樁。

圖1 新建擋墻

2.4.4 單樁豎向承載力特征值

根據(jù)公式，單樁豎向極限承載力標準值：

Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+λpqpkAp

式中 Qsk、Qpk分別為總極限側阻力標準值和總極限端阻力標準值；u為樁身周長；qsik、qpk分別按《建筑樁基技術規(guī)范》表5.3.5-1、表5.3.5-2取與混凝土預制樁相同值；

li為樁周第i層土的厚度；

λp為樁端土塞效應系數(shù)，對于閉口鋼管樁λp=1；

Ap為樁端面積。

則u=2πR=2×3.14×0.07=0.44；

第一層回填土層qsik=22；

第二層碎石土層qsik=200；

第三層強風化頁巖層qsik=160；

第一層回填土層li=6m；

第二層碎石土層li=1.5m；

第三層強風化頁巖層li=1.5m；

qpk=6 000；

Ap=πR2=3.14×0.072=0.0154

經(jīng)計算：Quk=388.08kN

則單樁豎向承載力特征值：

2.4.5 單樁樁頂豎向力

根據(jù)公式：

式中 Qk為相應于作用的標準組合時，軸心豎向力作用下任意單樁的豎向力(kN);Fk為相應于作用的標準組合時，作用于樁基承臺頂面的豎向力(kN);Gk為這樁基承臺自重及承臺上土自重標準值(kN)；n為樁基中的樁數(shù)。

則Qk

3 實際效果

經(jīng)過鋼管樁應急加固工程設計，相關單位立即按照圖紙組織開展了施工，完工后經(jīng)過一年的水庫消落運行，該擋墻未出現(xiàn)新的裂縫和變形，基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，本次設計完美地解決了擋墻傾斜變形的安全問題，有效保證了該區(qū)域人民的生命和財產(chǎn)安全，有利于移民安置的穩(wěn)定進行。

4 結 語

樁的多種類型以及它們豐富多彩的功能，使得它幾乎可以用于各種工種地質(zhì)條件和各種類型的工程中。鋼管樁作為其中一種，它具有適應多種地質(zhì)條件、適應長度范圍廣、施工容易、施工質(zhì)量容易控制、對施工現(xiàn)場周圍的原有建筑物影響小、施工速度快工期短等優(yōu)點，因此，被廣泛的應用于工程實際中。本文通過對鋼管樁在設計工作中的具體應用，從如何選擇樁型，如何進行樁的布置，如何計算樁的長度，如何進行樁的承載力計算等方面對鋼管樁進行了較為系統(tǒng)全面的實例介紹，希望可以對其他類似工程起到一定的借鑒作用。

[1]JGJ94-2008, 建筑樁基技術規(guī)范[S].

[2]GB50007-2011, 建筑地基基礎設計規(guī)范[S].

(責任編輯：卓政昌)

2017-01-09

TU511.3+7；TV223；F

B

1001-2184(2017)01-0129-02

張 哲(1984-)，男，河南許昌人，漢族，工程師，碩士，從事水利水電工程工作.