后壓漿技術(shù)在邢清干渠調(diào)壓塔灌注樁中的應(yīng)用

□邵長樂

后壓漿技術(shù)在邢清干渠調(diào)壓塔灌注樁中的應(yīng)用

□邵長樂

樁側(cè)和樁端后壓漿技術(shù)能夠提高灌注樁的極限側(cè)阻力和極限端阻力，從而解決樁基豎向承載力不夠的問題，具有一定的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性。結(jié)合邢清干渠調(diào)壓井工程實例，對后壓漿技術(shù)增強(qiáng)樁基承載力的加固機(jī)理和增強(qiáng)效果進(jìn)行分析。

灌注樁；后壓漿；承載力

灌注樁后壓漿技術(shù)是灌注樁技術(shù)與壓漿技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，是在樁身混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，利用壓漿技術(shù)對樁側(cè)樁端土層進(jìn)行加固，提高樁身承載力，減少樁長樁徑的有效措施。在南水北調(diào)配套工程邢清干渠調(diào)壓塔中利用了該技術(shù)。

1．工程概況

調(diào)壓塔是邢清干渠的主要建筑物之一，位于廣宗縣境內(nèi)，主要用于分段降壓和調(diào)節(jié)，保證干渠正常運行和流量調(diào)節(jié)時匹配上下游流量，同時可以消減其下游清河、南宮干線各分水口流量變化引起的水擊波。調(diào)壓塔主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土圓筒式結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑10m，塔身高33.7m，塔內(nèi)調(diào)節(jié)水深范圍為6m～30m。

2．工程地質(zhì)條件

調(diào)壓塔周邊地面高程為31.0m，建基面高程約24.50m，位于Ⅰ單元砂壤土層，砂壤土為松散狀態(tài)，承載力較低。

調(diào)壓塔基礎(chǔ)勘探深度內(nèi)土體巖性主要為壤土、粘土、砂壤土、細(xì)砂、粉砂、含有機(jī)質(zhì)粘土、含有機(jī)質(zhì)壤土等，土體天然密度ρ為1.78～1.99g/cm3，承載力特征值fak為90～150kPa，極限樁側(cè)土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik為15～40kPa，極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值Qpk為600～900kPa。

圖1 注漿管布置圖

3．地基處理

調(diào)壓塔采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，共布設(shè)49根，樁徑1.0m，樁間凈距2.0m，樁長45m。根據(jù)土體物理指標(biāo)與承載力參數(shù)按照 《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)相關(guān)公式計算確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，并與樁基所受荷載進(jìn)行比較，得出結(jié)論為該種樁基布置型式僅憑樁側(cè)阻力和端阻力無法達(dá)到設(shè)計承載力要求，該工程樁基采用樁端和樁側(cè)后壓漿技術(shù)解決了該問題。

4.后壓漿系統(tǒng)布置

注漿管分為樁端注漿管和樁側(cè)注漿管（見圖1），沿鋼筋籠內(nèi)側(cè)對稱布置兩根Φ25樁端注漿鋼管 (與聲測管合并設(shè)置)，鋼管深入樁底，兩根 Φ25樁側(cè)注漿鋼管，在距樁底14m處與環(huán)繞鋼筋籠一周的注漿環(huán)連接。注漿管用綁絲固定于鋼筋籠上。

5.承載力計算

后壓漿灌注樁的單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，可根據(jù) 《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)公式(5.3.10)進(jìn)行計算。

式中：

u—樁身周長；

lj、lgi—后壓漿豎向非增強(qiáng)段、增強(qiáng)段各土層厚度；

qsjk、qsik、qpk—后壓漿豎向非增強(qiáng)段、增強(qiáng)段各土層極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值以及初始極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；

βsi、βp—后壓漿側(cè)阻力、端阻力增強(qiáng)系數(shù)。

工程灌注樁樁側(cè)后壓漿處理范圍內(nèi)土層巖性為細(xì)砂和壤土，極限樁側(cè)土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik均為40kPa，根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)表5.3.10確定側(cè)阻力增強(qiáng)系數(shù)細(xì)沙土層為1.7，壤土土層為1.5，壓漿后細(xì)砂和壤土極限樁側(cè)土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值分別增大至68kPa和60kPa。工程樁端土層為壤土，極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值Qpk為750kPa，根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008) 表5.3.10確定端阻力增強(qiáng)系數(shù)為2.2，壓漿后壤土極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值增大至1650kPa。

單樁豎向承載力特征值計算公式如下：

Ra=Quk/K

式中：

K—安全系數(shù)，取2；

非地震工況條件下考慮承臺效應(yīng)的復(fù)核樁基豎向承載力特征值按照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)公式(5.3.5-1)進(jìn)行計算。

R=Ra+ηcfakAC

式中：

Ra—單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；

ηc—承臺效應(yīng)系數(shù)；

fak—承臺下1/2承臺寬度且不超過5m深度范圍內(nèi)各層土的地基承載力特征值按厚度加權(quán)的平均值；

AC—承臺底凈面積。

經(jīng)計算，非地震工況考慮承臺效應(yīng)條件下調(diào)壓塔灌注樁在處理前單樁豎向承載力特征值為2531KN，經(jīng)后壓漿技術(shù)處理后提高到 3892KN，增幅為53.8%。后壓漿技術(shù)處理后樁基承載力滿足設(shè)計要求。

通過對鉆孔灌注樁樁側(cè)和樁端進(jìn)行后壓漿技術(shù)處理，能夠明顯地提高樁基極限側(cè)阻力和端阻力，從而提高樁基承載力。除此之外，后壓漿措施對于減小樁基沉降也有顯著的效果。

邢清干渠調(diào)壓塔自2015年2月完成滿水試驗，至今已運行一年半，工程各方面均正常。后壓漿技術(shù)在邢清干渠調(diào)壓塔工程中的成功應(yīng)用，為今后解決類似地基處理問題積累了一定的經(jīng)驗。

2017-02-10

邵長樂，男，漢族，河北省水利水電第二勘測設(shè)計研究院，助理工程師。