小直徑PHC管樁復合地基在變電站地基處理中的應用分析

張俊杰 王 強

（襄陽誠智電力設計有限公司）

0 引言

復合地基之中依照樁體所用材料特征的差異，可以區(qū)分為散體材料樁復合地基、柔性樁復合地基以及剛性樁復合地基三種不同類型。剛性樁復合地基是通過摩擦型剛性樁成為豎向方向增強體的一種復合型地基。如今，小直徑預應力管樁在工程中的應用愈漸廣泛，而小直徑預應力管樁復合地基具備技術方案適用范圍廣泛、承載能力優(yōu)秀、經(jīng)濟性能優(yōu)秀、工期較短以及沉降指標容易滿足設計標準需求等諸多優(yōu)勢，得以廣泛應用在建筑工程、公路工程地基處理之中，且應用愈漸頻繁。然而在淤泥質(zhì)、粉質(zhì)黏土等深厚軟土區(qū)域的變電站建設工程之中應用并不廣泛，依舊采用散體材料樁復合地基方案為核心。故而，本文討論小直徑預應力管樁復合地基在變電站地基處理之中的運用價值。

1 工程概況

本次研究案例工作為某市110kV城市戶內(nèi)變電站，該變電站所有電氣設備均集中安設在配電裝置樓之中，配電裝置樓采用鋼框架結構，地上層數(shù)為一層，基礎設計等級為乙級。

配電裝置樓基礎下地基土質(zhì)是以淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土為主要的土層，其特點為軟土，土質(zhì)并不理想，土層厚度在2m至6m之間，開挖1.5m至3.5m時發(fā)現(xiàn)軟弱地基之中混合了眾多腐殖質(zhì)以及尚未經(jīng)過分解的苔草類型草本植物殘存的部分，局部巖石性質(zhì)與泥炭質(zhì)土較為相近，有機質(zhì)占比不低于5%，結合JGJ79—2012《建筑地基處理技術規(guī)范》中7.3.2條相關規(guī)定明確表示，在該土質(zhì)環(huán)境下，工程并不適用水泥攪拌樁復合地基施工方案。對此，本文認為該工程可以嘗試采用小直徑預應力管樁復合地基，并論述其應用價值。

經(jīng)調(diào)查顯示，該施工環(huán)境地勢相對平坦，地貌單元屬于三角洲平原，土層構成部分具體包含第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)沖、粉質(zhì)黏土、湖積所致的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，表層一般以薄層耕植土為主。利用鉆探設備進行鉆探，當深度達到25m時，總計檢測四種不同的土層，其中0m至4.2m屬于人工填充的土層；3.5m至6.6m屬于粉質(zhì)黏土；6m至11.4m屬于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土；6.6m至25m則是粉質(zhì)黏土，其他場地土層關鍵的計算所用參數(shù)如表1所示。

表1 場地土層計算關鍵的參數(shù)值

（續(xù)）

2 小直徑預應力管樁復合地基計算理論

（1）小直徑預應力管樁復合地基承載力特征值（fspk）

小直徑預應力管樁屬于剛性樁，所以小直徑預應力管樁復合地基通常情況下在粉土、黏性土、素填土、黃土以及砂土等土層中應用十分廣泛。對于淤泥質(zhì)土地基需依照現(xiàn)場試驗明確其適用性。剛性樁復合地基之中的剛性樁建議采用摩擦型樁。

小直徑預應力管樁復合地基承載力特征值的計算需要利用復合地基豎向抗壓載荷試驗予以分析，也可利用綜合單樁豎向抗壓載荷實驗以及管樁之間土地基豎向抗壓載荷試驗予以計算。計算公式如下：

式中，fspk代表復合地基承載力的特征值，單位為kPa；βp代表樁體豎向抗壓承載力的修正系數(shù)，取值為1.00；m代表復合地基置換率；Ra代表單樁豎向抗壓承載力特征值；Ap代表單樁截面面積；β代表管樁之間土地基承載能力修正系數(shù)，取值空間在0.65至0.90之間；fsk代表管樁之間土地基承載力的特征值，kPa。

（2）單樁豎向抗壓承載力特征值

單樁豎向抗壓承載力特征值理應應用現(xiàn)場載荷試驗予以明確，如下：

式中，Up代表樁體的界面周長，m；qsi代表第i層土樁側摩阻力特點，kPa；li代表樁長度范圍之中第i層土的厚度，m；α代表樁端土地基承載能力折減系數(shù)，取值可選1；qp代表樁端土地基承載力特征數(shù)值，kPa。同時通過如下方式計算樁身承載能力：

Ra＝ηfcuAp

式中，η代表樁體強度折減系數(shù)，取值范圍在0.33至0.36之間；fcu代表樁體建材樣品抗壓強度平均數(shù)值。

3 小直徑預應力管樁復合地基設計方案

（1）褥墊層設計

褥墊層代指為了確保樁身與管樁之間土地實現(xiàn)統(tǒng)一的力學效果，為了進一步改善復合地基的設計方案，可以嘗試在基礎之下安設褥墊層，如此可以保證復合地基的承載力學特征與其余普通樁基礎之間有顯著地差異，使得管樁之間土地共同擔負了載荷的效果，使得承載力性能得到更大程度的發(fā)揮。本次工程小直徑預應力管樁復合地基和基礎之間鋪設了厚度達300mm的砂石材料褥墊層，其中分別采用了中砂以及級配砂石等多種材料，粒徑厚度最大不高于30mm。砂石褥墊層能夠最大程度降低管樁土荷載分擔的比值，同時最大限度減少樁體上端位置局部豎向應力，同時增強水平方向應力，造成該部分樁體的剪應力大幅降低，使得樁體受力狀態(tài)也得到一定的優(yōu)化。

（2）小直徑預應力管樁施工工藝重點

“閱讀教學是學生、教師、教科書編者、文本之間的對話過程”，這是小學語文新課程標準對語文教學改革的基本要求。閱讀的形式是多種多樣的，有精讀、泛讀，有朗讀、默讀，有速讀、細讀……無論采用哪種形式，閱讀都要為教學目的服務，即通過閱讀，提升學生的語文素養(yǎng)，使學生傳遞情感，掌握語文精髓，體會祖國語言的精美。可見，閱讀始終是小學語文教學的一條主線，作為教師，我們要善于靈活運用閱讀的形式，豐富學生的閱讀技巧，使學生品味祖國語言的博大精深。

就本次案例工程而言，其小直徑預應力管樁采用錘擊法施工工藝。具體流程如下：

第一，管樁施工期間，建議應用重錘低擊的方法，科學管理錘擊數(shù)量，避免樁體自身受到損害。當樁底部進入堅硬的土層之后，需要對其豎直度、位置進行矯正，如果產(chǎn)生誤差嚴禁通過強制扳回的方法矯正。

第二，所有管樁必須保證一次性施工成功，同時確保砂層的密實度達到要求，且在臨近設計持力層的情況下完成接樁工作。

第三，管樁開展送樁以及復打過程中，必須時刻觀察管腔之中水位線的高度，如果水位線處于較高的位置，必須將水位線降低之后才能繼續(xù)進行施工。

第四，小直徑預應力管樁如果需要進行截樁處理，施工人員需要采用行之有效的保護措施，確保樁體在接受截樁處理之后，質(zhì)量不會受到明顯的影響。截樁期間，嚴禁施工人員采用大錘施加橫線水平的力，或是通過強行扳回的方法處理，可以應用鋸樁工具。截樁過程中，應保存局部管樁之中的預應力鋼筋。

第五，工程施工期間，針對相對密集的群體管樁施工流程，應按照從中間向兩邊分散的流程開展施工。

第六，施工節(jié)本原則是遵照優(yōu)先密集、然后稀疏；優(yōu)先深、然后淺；優(yōu)先深樁、然后短樁的基本原則開展施工。

第七，樁基施工過程中，應嚴格按照科學的流向依次序開展施工，同時嚴格遵守休止時間、沉樁速度等技術方案，從而盡量降低擠土量，同時盡量避免樁基施工對附近環(huán)境所產(chǎn)生的不良反應。

4 結束語

如今，小直徑預應力管樁復合地基在變電站工程中的應用并不廣泛，本文則嘗試討論將小直徑預應力管樁復合地基應用在變電站的可行性以及價值，為地基改善提供一定的思考。詳細介紹了小直徑預應力管樁復合地基計算理論以及小直徑預應力管樁復合地基的施工要點，為變電站工程地基改善工作提供相應的參考與幫助。