淺析管樁在水池設(shè)計(jì)中最大間距的確定原則

劉文穎　趙曉飛

摘 要：預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁經(jīng)常應(yīng)用于軟土地基上水處理構(gòu)筑物的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，文章以中山某污水廠為例，探討管樁最大間距的確定原則，為類似工程的設(shè)計(jì)和施工提供參考。

關(guān)鍵詞： 管樁；水池設(shè)計(jì)；間距

前言

預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁在土木工程很多方面都有應(yīng)用，單樁承載力高是其一大特點(diǎn)，為了減少樁基相互影響，各種規(guī)范都對(duì)管樁的最小間距做出了規(guī)定。水池做為常見(jiàn)的給排水構(gòu)筑物，體型簡(jiǎn)單，荷載相對(duì)均勻，在軟土地基中采用PHC樁作為水池結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)亦有廣泛應(yīng)用。在行業(yè)內(nèi)相關(guān)規(guī)范中，根據(jù)成樁工藝和地質(zhì)土層情況不同，對(duì)PHC樁最小樁間距做了明確規(guī)定，但對(duì)最大樁間距未給出布置要求。在水池的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，如何確定管樁的最大間距，本文進(jìn)行了一系列探討。

1 管樁間距在各個(gè)規(guī)范中的規(guī)定

為避免管樁尤其是擠土類管樁在前后施工過(guò)程中的互相影響，《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）和《錘擊式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》DBJ/T 15-22-2008均對(duì)最小間距必須進(jìn)行限制。

在軟土地基的水池工程設(shè)計(jì)中，許多水池荷載較為均勻，對(duì)地基承載力要求比較低，采用管樁基礎(chǔ)主要是為了控制沉降，單純根據(jù)承載力計(jì)算布置的管樁間距偏大，如何控制最大間距需進(jìn)一步討論。

2 設(shè)計(jì)資料

本工程為廣東省中山市某污水處理廠，以廠內(nèi)構(gòu)筑物二沉池為例。二沉池內(nèi)半徑20m，池深4.9m，最大運(yùn)行時(shí)水位深度為4.4m，要求正常運(yùn)行時(shí)地基承載力不小于59KPa。根據(jù)勘察報(bào)告資料，場(chǎng)地等級(jí)為中等復(fù)雜場(chǎng)地，地基等級(jí)為中等復(fù)雜地基，本工程的建筑設(shè)防水位建議按設(shè)計(jì)地面考慮。

基礎(chǔ)采用錘擊式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，選用“《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》（10G409）”中“PHC 400 AB 95-30a”，樁尖采用十字形，管樁樁端進(jìn)入（4-2）強(qiáng)風(fēng)化巖深度不小于1.8m。

3 最大樁間距計(jì)算過(guò)程

根據(jù)《給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》CECS 138：2002要求，水池樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中需同時(shí)考慮以下幾方面因素：（1）樁基礎(chǔ)豎向受壓承載力要求；（2）樁基礎(chǔ)豎向抗拔力要求；（3）底板受樁基礎(chǔ)沖切力計(jì)算；（4）樁身抗拉承載力計(jì)算；（5）樁身抗壓承載力計(jì)算等方面綜合確定，取計(jì)算結(jié)果中的最小值作為樁基礎(chǔ)布置中的最大樁間距。

根據(jù)地質(zhì)勘查資料，擬采用樁長(zhǎng)30m直徑400mm的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作為本構(gòu)筑物基礎(chǔ)，假定樁基礎(chǔ)按正方形布置（橫縱方向間距一致）進(jìn)行計(jì)算。

3.1 樁基抗壓承載力計(jì)算

3.2 樁基礎(chǔ)抗拔承載力計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，考慮樁基礎(chǔ)抗拔承載力確定最大樁間距為dmax=3.0m。

3.3 底板抗沖切計(jì)算

設(shè)計(jì)底板采用C30級(jí)混凝土，厚度500mm，底板下皮混凝土的保護(hù)層為50mm，鋼筋直徑20mm，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010中6.5.1-1式計(jì)算底板抗沖切承載力為

根據(jù)計(jì)算得出考慮樁基礎(chǔ)抗壓承載力確定最大樁間距為dmax=4.5m。

3.4 樁身抗拉承載力計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，考慮樁身抗拉承載力確定最大樁間距為dmax=4.6m。

3.5 樁身抗壓承載力計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，考慮樁身抗壓承載力確定最大樁間距為dmax=6.2m。

3.6最大樁間距的確定

以上各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果如下表所示，經(jīng)比較當(dāng)控制滿足樁基礎(chǔ)抗拔承載力要求時(shí)，最大樁間距需控制在3.0米以內(nèi)，間距最小，故綜合確定本水池最大布置間距不得大于3.0米。

4 結(jié)束語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁在水池結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)用中，管樁最大樁間距需根據(jù)樁基抗壓承載力、樁基抗拔承載力、底板抗沖切承載力、樁身抗拉承載力、樁身抗壓承載力等多方面綜合考慮，取各項(xiàng)因素計(jì)算所得樁間距的最小值作為最大樁間距的控制標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)到確保水池結(jié)構(gòu)安全和控制地基處理造價(jià)的目的。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：劉文穎，中級(jí)工程師，碩士研究生學(xué)歷，天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院五院結(jié)構(gòu)室成員。