沉降控制復(fù)合樁基在軟土地基水閘設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

【摘要】在軟土地基上設(shè)計(jì)水閘時(shí)，由于軟土地基本身的特性，容易發(fā)生地基沉降等問題，不僅容易影響水閘施工進(jìn)度和建設(shè)質(zhì)量，也會(huì)給水閘安全埋下嚴(yán)重隱患。而沉降控制復(fù)合樁是解決此問題的有效方法，加強(qiáng)對(duì)沉降控制復(fù)合樁的研究，將其正確運(yùn)用于軟土地基水閘設(shè)計(jì)當(dāng)中，對(duì)水閘安全性提升有著重要意義，本文就圍繞此展開研究。

【關(guān)鍵詞】沉降控制；軟土地基；水閘設(shè)計(jì)

1、沉降控制復(fù)合樁基的實(shí)際設(shè)計(jì)

在軟土地基的環(huán)境中，對(duì)水閘進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)的實(shí)際過程中，很大可能會(huì)發(fā)生局部不均勻沉降，甚至是整體沉降的情況，因此需要重視。在具體水閘設(shè)計(jì)的工作中，在確保強(qiáng)化外部結(jié)構(gòu)剛度的同時(shí)，也需要進(jìn)一步保證對(duì)軟土地基密實(shí)土層的合理科學(xué)應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)減少附加壓力的目標(biāo)，還需要嚴(yán)格按照砂井預(yù)壓來對(duì)地基沉降進(jìn)行有效控制，最大程度上實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)水閘質(zhì)量的設(shè)計(jì)目的。

1.1設(shè)計(jì)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在實(shí)際的軟土地基水閘樁基進(jìn)行設(shè)計(jì)的工作中，需要針對(duì)沉降控制復(fù)合樁基進(jìn)行科學(xué)應(yīng)用，主要是因?yàn)樵诰唧w的運(yùn)行過程中荷載均是通過承臺(tái)、樁間土以及樁來得以承擔(dān)。在對(duì)水閘沉降的控制中，能夠?qū)崿F(xiàn)減少施工之后沉降對(duì)水閘穩(wěn)定性的影響。在對(duì)沉降控制復(fù)合樁基的實(shí)際應(yīng)用時(shí)，尤其是針對(duì)具體軟土地基水閘基樁設(shè)計(jì)工作而言，還需要進(jìn)一步對(duì)沉降量展開科學(xué)研究，最大的因素就在于軟土地基中設(shè)計(jì)水閘普遍存在于強(qiáng)度不夠的地基樁端持力層內(nèi)，具體使用的過程中，存在較大的樁間距離。鑒于此，這就需要大量的適用于對(duì)沉降控制復(fù)合樁基的設(shè)計(jì)工作，但是另一方面，在具體設(shè)計(jì)的工作中，能夠不需分析水閘下端荷載，通俗來說也就是可以不對(duì)樁端持力層分析，最終實(shí)現(xiàn)提高沉降控制復(fù)合樁基質(zhì)量的目標(biāo)。

1.2選擇樁型、樁端埋深

與常規(guī)樁相比，沉降控制復(fù)合樁基數(shù)較少，樁身承受荷載較大，應(yīng)選擇樁身質(zhì)量可靠保證的樁型。水閘設(shè)計(jì)中一般采用鋼筋混凝土打入式預(yù)制樁和鉆孔灌注樁，一般采用摩擦性樁。

樁端埋深的選取中，首先選取地層中低壓縮性土層作為樁端持力層，樁端全截面進(jìn)入持力層不低于 0.5m，也不易小于一倍的樁徑或邊長(zhǎng)。

1.3承臺(tái)面積和平面布置

承臺(tái)面積由下式確定：

Ac—樁基承臺(tái)總的凈面積；

§—承臺(tái)面積控制系數(shù)，§≥0.6；

fnk—承臺(tái)底地基承載力特征值；

Fk—按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的作用于承臺(tái)頂面的豎向力；

Gk—樁基承臺(tái)和承臺(tái)上土自重標(biāo)準(zhǔn)值。

根據(jù)作用于承臺(tái)的外荷載重心與承臺(tái)底面積形心基本重合的原則，確定承臺(tái)底面積的基本布置。

1.4確定沉降控制復(fù)合樁基的樁數(shù)

按照復(fù)合樁基的沉降計(jì)算原則，計(jì)算假定承臺(tái)下有若干種不同樁數(shù)的布樁方案時(shí)相應(yīng)的沉降量，得到樁數(shù)和沉降量之間的定量關(guān)系。設(shè)計(jì)中一般選取外荷載全部由單樁承載的常規(guī)樁基所需的樁數(shù)的三分之一的樁數(shù)作為設(shè)計(jì)樁數(shù)。

1.5驗(yàn)算樁基整體承載力和安全系數(shù)

根據(jù)以上計(jì)算的承臺(tái)面積和樁數(shù)，按以下公式計(jì)算樁基整體承載力和安全系數(shù)。

K—安全系數(shù)

Quk—豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；

Ra—豎向承載力特征值；

若計(jì)算K值小于2，應(yīng)調(diào)整承臺(tái)面積和樁數(shù)，直至滿足K大于2的要求。水閘樁基的設(shè)計(jì)就是一個(gè)循環(huán)的過程，首先初步確定樁長(zhǎng)和截面尺寸，進(jìn)行樁基平面布置，然后驗(yàn)算水閘在完建期和運(yùn)行期的樁基整體承載力和安全系數(shù)，如不滿足，調(diào)整參數(shù)，直至滿足為止。

1.5設(shè)計(jì)荷載的要點(diǎn)

一方面，樁本身可以有效抵御上部較小的荷載量，若是增強(qiáng)上部荷載，還需要進(jìn)一步對(duì)現(xiàn)場(chǎng)抵抗荷載承臺(tái)的影響力進(jìn)行充分分析，可以對(duì)單樁承載力展開疊加，與此同時(shí)，外荷載主要在總單樁的基礎(chǔ)上，展開承載，承臺(tái)需要大力承擔(dān)余下的荷載。在對(duì)軟土地基水閘進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)樁基時(shí)不再進(jìn)一步分析底板、樁與地基土一同承擔(dān)設(shè)計(jì)荷載的概念是較為保守的。在此基礎(chǔ)上，還需要在一定比例條件下進(jìn)一步對(duì)承臺(tái)承擔(dān)的外部荷載進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，針對(duì)不同的作用時(shí)間而言，對(duì)荷載比例進(jìn)行代替，能夠于下個(gè)樁體對(duì)荷載進(jìn)行轉(zhuǎn)移。在對(duì)樁基展開實(shí)際設(shè)計(jì)的時(shí)候，樁荷載與樁間距之間具有相關(guān)的關(guān)系，這就需要科學(xué)的展開設(shè)計(jì)。

2、計(jì)算原理

2.1沉降控制復(fù)合樁基的設(shè)計(jì)需要符合以下要求：其一：復(fù)合樁基中的樁適宜的樁身長(zhǎng)細(xì)比在90上下，截面邊長(zhǎng)不得超過250mm，與此同時(shí)，樁身需要應(yīng)用具有質(zhì)量保證的預(yù)制方樁。復(fù)合樁基承臺(tái)埋深需要超過建筑物高度的1/15左右。樁距需大于或等于5d，另一方面，也需要嚴(yán)格依照樁端穿過高壓縮性淤泥質(zhì)土層、同時(shí)進(jìn)入壓縮性較低持力層的要求，有效選取樁端埋深。其二：承臺(tái)下地基土與樁需要一同遵循外荷載的要求，即作用于承臺(tái)底面的荷載準(zhǔn)永久組合值在超過復(fù)合樁基中各樁的單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值之和的情況下，樁基需要承擔(dān)的荷載大約就是各單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值之和，也需要承擔(dān)承臺(tái)下地基土的余下荷載。與此同時(shí)，在作用于承臺(tái)底面的荷載準(zhǔn)永久組合值不超過復(fù)合樁基中各樁的單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值之和的情況下，樁需要承擔(dān)全部荷載量。

2.2在對(duì)沉降控制負(fù)荷樁基沉降的設(shè)計(jì)過程中，需要遵循如下要求，即：假設(shè)σc作為承臺(tái)底面上自重應(yīng)力，p作為承臺(tái)底面作用中荷載準(zhǔn)永久組合值，于承臺(tái)中對(duì)N個(gè)單樁進(jìn)行科學(xué)的布置，其中Gpk就是減去浮力作用之后的樁基自身重力標(biāo)準(zhǔn)值，Rk其實(shí)就是單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值的沉降控制負(fù)荷基樁。

3、結(jié)語

在設(shè)計(jì)軟土地基水閘的時(shí)候，需要不斷創(chuàng)新和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，建立滿足上部荷載的水閘底板地基，并且優(yōu)化設(shè)計(jì)水閘下部樁基，在實(shí)際設(shè)計(jì)的時(shí)候合理應(yīng)用沉降控制復(fù)合樁基技術(shù)，能夠在一定程度上增加承載力，擁有相應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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