井格型釘形樁在雙擺渡泵站站基加固中的應(yīng)用

朱佳莉

(安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230088)

0 引 言

雙擺渡泵站位于扁擔(dān)河口，該泵站為城市排澇泵站，兼顧抽排和自排功能。泵站抽排設(shè)計(jì)流量101m3/s，總裝機(jī)容量為10010kW，為Ⅱ等大(2)型泵站。泵站主要有引水渠、進(jìn)水閘、前池、泵房、匯水箱、排澇出水涵等組成。站身底板建基面高程-4.1m，位于②3層砂壤土夾粉質(zhì)壤土和②4層粉細(xì)砂夾砂壤土上，地質(zhì)報(bào)告推薦承載力標(biāo)準(zhǔn)值為110～140kPa，站身基底應(yīng)力大于天然地基承載能力。因此，站身部位的地基需加固處理。

1 站身地基加固設(shè)計(jì)

1.1 地基加固方案比選

地基加固措施在水利工程中應(yīng)用較多的主要有采用鋼筋混凝土灌注樁和井格型釘型樁復(fù)合地基加固兩種。本工程從節(jié)省投資和技術(shù)可靠的角度，對(duì)以上2個(gè)加固方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

(1)方案1—鋼筋砼灌注樁。鋼筋混凝土灌注樁主要用于對(duì)地基承載力較大的建筑物，該樁施工工藝成熟，不受地層變化限制，可以同時(shí)承受豎向力和水平力，承載力提高幅度較大，且成樁質(zhì)量好，可有效減小基出沉降變形，但該樁造價(jià)較高；灌注樁樁徑選為1.2m，單根樁長(zhǎng)為15m，共需布置189 根灌注樁，工程造價(jià)約832.6萬(wàn)元。

(2)方案2—井格型釘型樁。型釘形樁為釘形水泥土雙向攪拌樁頂部擴(kuò)大頭相臨貼在一起，樁頂擴(kuò)大頭形成連續(xù)的墻體，相對(duì)于傳統(tǒng)的梅花型布置的釘形樁井格型的墻體可以有效的限制基礎(chǔ)下部土體的側(cè)向變形，能很好的起到加固地基的作用，也可以減小地基的沉降。井格型釘形水泥土雙向攪拌樁充分利用土中應(yīng)力傳遞規(guī)律，加強(qiáng)土體上部復(fù)合地基強(qiáng)度；攪拌樁類(lèi)似釘子形狀，上部擴(kuò)大頭起到類(lèi)似承臺(tái)的作用，可以降低對(duì)上部褥墊層的要求。本方案共需釘形樁1393根，單根長(zhǎng)10m，工程造價(jià)約221.5萬(wàn)元。

方案2比方案1節(jié)省600多萬(wàn)元，從加固效果看，2種方案均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，因此選用方案2井格型釘形樁作為站身地基加固處理方案。

2.2 地基加固設(shè)計(jì)

圖1 井格型釘型樁平面布置圖

站身釘形水泥土雙向攪拌樁擴(kuò)大頭段樁徑1.0m，下部樁徑0.50m；單根樁長(zhǎng)為10.0m，其中擴(kuò)大頭長(zhǎng)5.0m，井格型布置，樁端進(jìn)入③層細(xì)砂約5m。采用井格型釘形樁加固處理后，復(fù)合地基承載力為196kPa，站身最大地基反力為194kPa(完建期)，滿(mǎn)足要求，樁基布置如圖1所示。

3 工藝性試樁

在正式施工前，必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工藝性試樁，一般情況下，同一場(chǎng)地試樁根數(shù)不少于3根，根據(jù)工藝性試樁檢測(cè)結(jié)果編寫(xiě)施工組織設(shè)計(jì)，報(bào)總監(jiān)及業(yè)主審查后方可開(kāi)工。本設(shè)計(jì)采用的水泥土無(wú)側(cè)向抗壓強(qiáng)度平均值為1.5MPa，施工前應(yīng)根據(jù)不同的水泥摻入量16%、18%、20%，在工程樁范圍以外選取與加固地基地質(zhì)條件相同的位置進(jìn)行工藝樁成樁試驗(yàn)，每種摻入量試樁不少于3根。根據(jù)地質(zhì)情況本工程推薦采用水泥土漿噴攪拌法成樁。根據(jù)成樁情況，選擇合理的攪拌時(shí)間、次數(shù)、噴漿量、提升速度、電流等技術(shù)參數(shù)，確定攪拌樁的成樁工藝，作為控制工程樁施工質(zhì)量的依據(jù)。

4 攪拌樁施工

釘形水泥土雙向攪拌樁為新型地基處理工藝，在深層攪拌樁施工工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，采用2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的攪拌頭，當(dāng)攪拌頭反轉(zhuǎn)時(shí)攪拌葉片可加長(zhǎng)形成擴(kuò)大頭，主要施工工序?yàn)閿嚢铏C(jī)就位、噴漿下沉、下部樁體施工、提升攪拌、伸展葉片、切土下沉、提升攪拌。攪拌樁施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按確定的工藝進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制，施工現(xiàn)場(chǎng)宜采用同一種型號(hào)的施工機(jī)械，當(dāng)機(jī)械型號(hào)不同時(shí)應(yīng)對(duì)每種型號(hào)機(jī)械進(jìn)行工藝試驗(yàn)。

為保證攪拌樁取得良好的加固效果，同時(shí)減小對(duì)地基的擾動(dòng)，攪拌樁施工平臺(tái)頂面距建基面距離控制在2m左右，攪拌樁施工期間降水深井應(yīng)連續(xù)運(yùn)行，將深層地下水控制在安全位置。

5 攪拌樁檢測(cè)

檢測(cè)內(nèi)容如下：

(1)輕便觸探。成樁后24h，可用輕型動(dòng)力觸探(N10)檢查每米樁身的均勻性，檢驗(yàn)數(shù)量為施工總樁數(shù)為0.1%，且不少于3根，由于每次落錘能量較小，連續(xù)觸探一般不大于4m。觸探桿宜用鋁合金材料，可不考慮桿長(zhǎng)的修正。

(2)目測(cè)。成樁7天后，采用淺部開(kāi)挖樁頭，目測(cè)檢查攪拌的均勻性，量測(cè)成樁直徑，作好記錄，檢查頻率為0.1%，且不少于3根。

(3)標(biāo)貫試驗(yàn)。釘形樁成樁28d后，應(yīng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，并取芯進(jìn)行室內(nèi)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試。為保證試塊尺寸，鉆孔直徑不小于108mm。檢驗(yàn)樁數(shù)應(yīng)隨機(jī)抽到總樁數(shù)的0.5%，且不少于3根。對(duì)釘形水泥土雙向攪拌樁擴(kuò)大頭部分宜在小直徑樁外取芯，通過(guò)芯樣對(duì)樁長(zhǎng)、擴(kuò)大頭長(zhǎng)度、強(qiáng)度、均勻性等綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)文[3]規(guī)定，“對(duì)承重?cái)嚢铇对噳K國(guó)內(nèi)外都取90d齡期為標(biāo)準(zhǔn)齡期”。因此，各樁體標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試也可以在成樁90d后進(jìn)行，90d齡期試塊的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值不應(yīng)小于1.5MPa。

(4)載荷試驗(yàn)。載荷試驗(yàn)必須在樁身強(qiáng)度滿(mǎn)足試驗(yàn)荷載條件時(shí)，并宜在成樁28d后進(jìn)行(根據(jù)上述理由，樁身載荷試驗(yàn)也可以在成樁90d后進(jìn)行)，檢驗(yàn)數(shù)量為樁總數(shù)的0.1%～0.2%，且每個(gè)單項(xiàng)工程不應(yīng)少于3點(diǎn)。復(fù)合地基承載力應(yīng)不小于196kPa。

(5)質(zhì)量評(píng)定。施工過(guò)程中經(jīng)常檢查施工記錄，對(duì)每根樁進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定，對(duì)不合格的樁應(yīng)與設(shè)計(jì)單位聯(lián)系，根據(jù)其位置和數(shù)量等具體情況采取補(bǔ)樁加強(qiáng)等措施。

(6)檢驗(yàn)。在樁體質(zhì)量進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)價(jià)后，再將基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程并檢驗(yàn)樁位、樁數(shù)、樁頂高程及樁頂質(zhì)量，如不符合設(shè)計(jì)要求，及時(shí)與設(shè)計(jì)單位聯(lián)系采取有效的補(bǔ)救措施。

6 加固效果

雙擺渡泵站井格型釘形樁于2016-12月底施工完畢，2017-06月泵站抽水運(yùn)行。建成后對(duì)建筑物沉降進(jìn)行了觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)沉降量非常小，加固效果良好。

7 結(jié)束語(yǔ)

井格型釘形樁地基加固技術(shù)在雙擺渡泵站地基加固中取得了良好效果，該技術(shù)造價(jià)相對(duì)較低，能較好的限制上部土體的側(cè)向變形，樁身均勻性較好，且沉降很小，可供類(lèi)似水利工程施工和設(shè)計(jì)參考。

[參考文獻(xiàn)]

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[4] 安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院.雙擺渡泵站改擴(kuò)建工程初步設(shè)計(jì)(報(bào)批稿)[R]. 2015.