地下調(diào)蓄池抗浮樁設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

鄭富春

（深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，廣東 深圳 518000）

隨著城市開發(fā)密度越來越大，土地利用率要求越來越高，地下調(diào)蓄池作為控制面源的“深層”海綿措施被廣泛采用。為確保地下調(diào)蓄池抗浮安全，抗浮灌注樁基是最為常用的工程措施。本文結(jié)合《大磡河流域水環(huán)境綜合治理工程 （徑流調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸工程）》的大磡河徑流調(diào)蓄池抗浮灌注樁基工程設(shè)計(jì)實(shí)例，重點(diǎn)針對(duì)抗浮樁基方案初擬、設(shè)計(jì)工況選取、計(jì)算復(fù)核的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析，以供同類工程參考。

通過上述模擬對(duì)比發(fā)現(xiàn)，對(duì)黑體能量低于10 keV的X射線，由于能譜參數(shù)E1與黑體溫度T的數(shù)值差別相對(duì)較小，近似取值方法所引起的SGEMP場值偏差不大。當(dāng)射線能量進(jìn)一步增大時(shí)，E1與T的差別增大，若仍采用近似取值方法，則帶來的場值偏差會(huì)隨之增大。

1 概述

大磡河徑流調(diào)蓄池位于廣東省深圳市南山區(qū)大磡村口社區(qū)公園西側(cè)原大磡小學(xué)遺址（已拆），距離大磡河約80m。該調(diào)蓄池為地下雨水調(diào)蓄池，調(diào)蓄容積為8萬m3，呈長方形箱體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長邊約128m，短邊約98m，池底板底高程為18.9～21.5m，池頂板頂高程為38.7m，設(shè)計(jì)場坪標(biāo)高40.7m，覆土約2.0m?，F(xiàn)狀地面高程為37.50～43.50m，結(jié)合現(xiàn)狀地面高程，設(shè)計(jì)開挖深度19.0～21.6m，大于開挖深度15.0m，根據(jù)JGJ476—2019《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，大磡河徑流調(diào)蓄池抗浮工程設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，調(diào)蓄池施工期和使用期的穩(wěn)定狀態(tài)應(yīng)根據(jù)地下結(jié)構(gòu)形式及埋置深度、結(jié)構(gòu)荷載分布、抗浮設(shè)計(jì)等級(jí)、抗浮設(shè)防水位等條件，按最不利組合工況確定。

2 設(shè)計(jì)工況選取

2.1 確定抗浮設(shè)防水位

根據(jù)項(xiàng)目工程勘察成果，勘測(cè)期場地地下水位高程普遍29.0m，局部揭穿弱風(fēng)化花崗巖、存在基巖裂隙水。由于場地?zé)o長期地下水位觀測(cè)資料，周邊地勢(shì)為三側(cè)高一側(cè)低，根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，未來廠區(qū)地面高程與設(shè)計(jì)場平標(biāo)高40.7m基本一致，因此抗浮設(shè)防水位建議按設(shè)計(jì)場坪地面標(biāo)高以下0.5m考慮，即40.2m。

2.2 確定最不利工況

通過對(duì)調(diào)蓄池使用期和施工期的工況進(jìn)行分析對(duì)比，確定最不利工況。大磡河徑流調(diào)蓄池使用期包含初雨、暴雨、停雨、無雨4個(gè)工況，施工期包含正常、基坑截水失效、完建、閉水試驗(yàn)4個(gè)工況，各工況分析及相關(guān)水位如表1。

(1)子曰：下之事上也，不從其所命，而從其所行，上好[此物也，下必有甚焉者矣。故]上之好惡，不可不慎也，民之表也。(《緇衣》)

表1 各項(xiàng)工況及水位

2.3 計(jì)算內(nèi)容及相應(yīng)工況

(2)對(duì)于北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)資本一體化的測(cè)度，下面將從北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)區(qū)內(nèi)資本總流量來反映區(qū)內(nèi)金融一體化的發(fā)展水平。區(qū)內(nèi)資本總流量使用公式fil=(OFCt+IFCt)/GDPt來計(jì)算，通過對(duì)北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)歷年數(shù)據(jù)的查閱(本文主要選取2008年—2011年全區(qū)GDP和進(jìn)出口總額)，經(jīng)過計(jì)算得到結(jié)果如下：

表2 計(jì)算內(nèi)容

3 抗浮樁基方案初擬

3.1 抗浮樁基布置原則

抗浮樁基平面布置宜根據(jù)上部結(jié)構(gòu)柱位置布置，盡量按一柱一樁進(jìn)行布置，這樣傳力直接，結(jié)構(gòu)受力最優(yōu)，若遇到上部結(jié)構(gòu)布置不均勻或者結(jié)構(gòu)突變，如設(shè)置墻體承重、柱間距大于8m等，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況增加樁基數(shù)量，但需按等距布置原則，使上部結(jié)構(gòu)受力均勻。抗浮樁基應(yīng)根據(jù)地勘鉆孔和調(diào)蓄池范圍內(nèi)持力層頂?shù)戎稻€圖，劃分不同樁長的抗浮分區(qū)，分別在各區(qū)選取持力層埋置較深的最不利鉆孔作為樁長設(shè)計(jì)依據(jù)。

3.2 工程布局

由于大磡河徑流調(diào)蓄池上部結(jié)構(gòu)差異不大，柱間距按6.0m×6.0m布置，地層分布較均勻，根據(jù)強(qiáng)風(fēng)化巖層頂?shù)戎稻€圖，將抗浮樁基布置分為3個(gè)區(qū)，分別在各個(gè)區(qū)選取持力層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖埋置較深的最不利鉆孔作為樁長設(shè)計(jì)依據(jù)。因各區(qū)最不利鉆孔揭示，各區(qū)樁長初按樁尖入弱風(fēng)化巖深度2m控制，具體分區(qū)及樁長如圖1。

圖1 抗浮樁基分區(qū)布置圖

4 計(jì)算復(fù)核

調(diào)蓄池單元抗浮驗(yàn)算應(yīng)選取所受浮力最大的最不利單元進(jìn)行驗(yàn)算，一般單元面積越大、上部荷載越少的單元為最不利單元。大磡河徑流調(diào)蓄池上部結(jié)構(gòu)差異不大，按一柱一樁進(jìn)行布置，樁柱間距為6.0m×6.0m，則單元面積均為6.0m×6.0m，經(jīng)計(jì)算，單元抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算成果如下。

式中 G為建筑結(jié)構(gòu)自重、附加物自重、抗浮結(jié)構(gòu)及構(gòu)件抗浮力設(shè)計(jì)值總和 （kN）；Nw，k為浮力設(shè)計(jì)值；Kw為抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)，按表3確定。

表3 建筑工程抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)

大磡徑流調(diào)蓄池抗浮工程設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，則其施工期抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)Kw=1.05，使用期抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)Kw=1.10。

式中 Quk為單根抗浮樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；W為樁群與樁間土組成的實(shí)體浮重度計(jì)算的自重標(biāo)準(zhǔn)值 （kN）；n為樁數(shù)量；u1為樁群與樁間土組成的實(shí)體外圍周長（m）；qsik為樁側(cè)表面第i層土黏結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)（kPa）；λi為抗拔系數(shù)；li為第i層土內(nèi)的樁長（m）；Qtk為抗浮樁承載力特征值（kN）。

同時(shí)，用于抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算的總抗浮力應(yīng)選取正確的抗浮力組合系數(shù)，如調(diào)蓄池上部覆土作為上部結(jié)構(gòu)填筑體對(duì)抗浮穩(wěn)定有利，但需乘以相應(yīng)的抗浮力組合系數(shù)進(jìn)行折減，具體依據(jù)規(guī)范JGJ476—2019《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第6.3.7條，抗浮組合系數(shù)取值如表4。

表4 抗浮力組合系數(shù)

4.1 整體抗浮驗(yàn)算

在驗(yàn)算調(diào)蓄池整體抗浮時(shí)，浮力設(shè)計(jì)值Nw，k為在最不利工況的地下水位下調(diào)蓄池排開水體的重力；抗浮設(shè)計(jì)值總和G包含調(diào)蓄池結(jié)構(gòu)自重和樁基抗浮力，其中樁基抗浮力為樁基根數(shù)與單樁抗浮特征值乘積，按群樁呈整體破壞考慮，具體依據(jù)JGJ476—2019《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第7.6.5-2條、7.6.7條計(jì)算。相關(guān)計(jì)算式如下：

曾友于的母親張夫人是妾室，去世后正室所生的曾孝、曾忠卻不為庶母服喪，孝道不存；曾孝妻子亡故，側(cè)室所生的曾仁、曾義卻奏樂為樂，仁義亦失。他們的德行與他們姓名用字蘊(yùn)含的“孝、忠、信、仁、義”道德內(nèi)涵相去甚遠(yuǎn)，形成了反諷。讀者如果僅僅把他們的名字用字當(dāng)作指稱人物的符號(hào)，可以構(gòu)建出清晰完整的故事；如果透過字表審視它們代表的倫理規(guī)范，仍然可以獲得完整的敘事意義系統(tǒng)。[1]216

2．3 留守組與非留守組EPQ得分比較 留守組EPQ人格問卷中精神質(zhì)、情緒穩(wěn)定性因子分顯著高于非留守組，掩飾性因子分卻顯著低于非留守組。見表2。

圖2 各區(qū)外圍周長u1劃分圖

經(jīng)計(jì)算，大磡河徑流調(diào)蓄池整體抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算成果如表5～表6。

抗浮樁作為調(diào)蓄池基礎(chǔ)，同樣存在豎向承壓工況。通過上述工況分析，不僅確定抗浮最不利工況和抗壓工況，還需注意考慮施工期極端工況，即基坑截水失效時(shí)，測(cè)算地下水位限值，確保調(diào)蓄池施工期安全。同時(shí)，按相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合以上工況及相關(guān)水位情況，對(duì)抗浮樁基計(jì)算內(nèi)容及控制工況進(jìn)行梳理，具體計(jì)算內(nèi)容如表2。

表5 整體抗浮樁承載力特征值計(jì)算

表6 整體抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算

4.2 單元抗浮驗(yàn)算

根據(jù)規(guī)范JGJ476—2019《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第6.1.2條“由于目前建設(shè)工程一般規(guī)模較大，經(jīng)常出現(xiàn)同一地下結(jié)構(gòu)底板上布置多棟不同區(qū)域范圍、不同高度、不同基礎(chǔ)形式和不同布設(shè)形式(開洞、減跨等)的結(jié)構(gòu)體，造成不同區(qū)域上的荷載、不同結(jié)構(gòu)之間的連接方式及其共同工作模式等差異明顯。因此，在進(jìn)行抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，不僅應(yīng)對(duì)地下結(jié)構(gòu)底板以上結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算，對(duì)不同結(jié)構(gòu)區(qū)域之間、結(jié)構(gòu)荷載差異較大區(qū)域進(jìn)行抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算，還必須對(duì)每個(gè)區(qū)域在施工期、使用期形成的結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算。”

式中 N為軸心受拉設(shè)計(jì)值；As，Apy分別為縱向普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋的全部截面面積；fy，fpy分別為普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋的屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

表7 單元抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算

根據(jù)規(guī)范JGJ476—2019《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第3.0.3條建筑工程抗浮穩(wěn)定性應(yīng)符合下式規(guī)定：

4.3 施工期地下水位控制工況

施工時(shí)，最不利抗浮工況為調(diào)蓄池抗拔樁已完工，柱子與頂板未施工也未覆土，而基坑截水失效，池外側(cè)水位將與地下水位一致。結(jié)構(gòu)壓重只考慮側(cè)墻和底板，一般以整體抗浮滿足規(guī)范要求的抗浮穩(wěn)定性系數(shù)作為前提條件，反向推算地下水位限值，并提出相應(yīng)的工程措施，如設(shè)置降水井、池壁設(shè)置溢流孔等，使得地下水位低于限值，確保調(diào)蓄池施工期安全。

大磡徑流調(diào)蓄池施工期抗浮穩(wěn)定系數(shù)Kw為1.05，池內(nèi)無水，調(diào)蓄池頂板及內(nèi)部柱也未施工，池頂未覆土，利用整體抗浮相關(guān)公式方向推算，池外側(cè)地下水位控制高程為33.8m，計(jì)算成果如表8。

隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，在椰果采摘機(jī)的原理層面也逐漸走上多樣和高科技化。在傳動(dòng)方面，大多采用效率較高、靈活多變的液壓傳動(dòng)；在對(duì)果實(shí)的識(shí)別定位方面，正在逐漸地使用紅外線遙感技術(shù)和光譜感應(yīng)技術(shù)完成定位；在剪切方面，一改傳統(tǒng)的鐮刀剪法，而是采用多齒形自動(dòng)剪切。同時(shí)，因?yàn)椴烧麑?shí)的末端執(zhí)行器的基本結(jié)構(gòu)取決于工作對(duì)象的特征以及工作方式，所以在設(shè)計(jì)采摘執(zhí)行器之前，要綜合考慮采摘對(duì)象的生物特征、機(jī)械特性和理化特性，到目前為止，末端執(zhí)行器都是專用的。為了避免碰傷果實(shí)，大多數(shù)的采摘末端的部位采用尼龍或橡膠材料。如果是工作在固定的工作路徑上，則采用單片機(jī)編程來控制，效率較高。

表8 施工期調(diào)蓄池整體抗浮穩(wěn)定計(jì)算

4.4 基樁抗壓

灌注樁作為調(diào)蓄池基礎(chǔ)，不僅需要考慮抗浮最不利工況，還需考慮抗壓最不利工況?？箟鹤畈焕r一般為調(diào)蓄池外圍截水樁還未拆除，地下水位還在調(diào)蓄池底板底高程，水位為池內(nèi)設(shè)計(jì)最高水位，具體依據(jù)JGJ94—2008 《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》，第5.3.5，5.2.2條進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。

由于大磡徑流調(diào)蓄池抗浮樁基進(jìn)行分區(qū)，樁群與樁間土組成的實(shí)體浮重度計(jì)算的自重W需相應(yīng)分區(qū)，樁群與樁間土組成的實(shí)體外圍周長u1也需相應(yīng)分段，如圖2。

4.5 基樁配筋計(jì)算及裂縫驗(yàn)算

由于調(diào)蓄池抗浮樁基進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)，樁基需選取各區(qū)最不利單元進(jìn)行配筋計(jì)算，具體依據(jù)GB50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，第6.2.22條計(jì)算，相關(guān)計(jì)算式如下：

在驗(yàn)算調(diào)蓄池單元抗浮時(shí)，浮力設(shè)計(jì)值Nw，k為在最不利工況的地下水位下調(diào)蓄池單元面積所受浮力，一般Nw，k=（設(shè)計(jì)水位-調(diào)蓄池底板底高程）×單元面積×水的重度；抗浮設(shè)計(jì)值總和G包含調(diào)蓄池單元面積的結(jié)構(gòu)自重和樁基抗浮力，其中樁基抗浮力為單樁抗浮承載力特征值，按群樁呈非整體破壞考慮，具體依據(jù)JGJ476—2019《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第7.6.5-1條、7.6.7條計(jì)算。

應(yīng)用HITACHI HI VISON Preirus彩色多普勒超聲診斷儀，高頻探頭頻率5.0～13.0 MHz?；颊呷⊙雠P位，頭部后仰或墊高肩部充分暴露頸前區(qū)[1]。平靜呼吸，甲狀腺二維超聲掃查發(fā)現(xiàn)結(jié)節(jié)后，首先用二維超聲觀察其形態(tài)、大小、邊界、內(nèi)部回聲、有無鈣化等，然后切換到彈性模式，行甲狀腺超聲彈性成像檢查。顯示結(jié)節(jié)并盡量固定探頭位置，手持探頭在結(jié)節(jié)部位做微小運(yùn)動(dòng)，使顯示屏壓力指示條的數(shù)字控制在3～4[2]，并使感興趣區(qū)域大于結(jié)節(jié)的2～3倍[3]，用雙幅實(shí)時(shí)顯示功能動(dòng)態(tài)觀察聲像圖，對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)進(jìn)行彈性分級(jí)。

計(jì)算時(shí)，結(jié)合JGJ476—2019《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第3.0.9條：“計(jì)算抗浮結(jié)構(gòu)及構(gòu)件內(nèi)力，確定構(gòu)件長度和直徑、地下結(jié)構(gòu)底板厚度和配筋及驗(yàn)算材料強(qiáng)度時(shí)，作用效應(yīng)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下作用的基本組合，相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)為1.35”。由此得出單樁軸向受拉設(shè)計(jì)值：

最后，根據(jù)抗浮樁基所處環(huán)境類別，選取最大裂縫寬度限值，并以裂縫控制進(jìn)行配筋驗(yàn)算，具體驗(yàn)算依據(jù)GB50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.1章節(jié)計(jì)算。

5 結(jié)語

地下調(diào)蓄池抗浮灌注樁設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工程任務(wù)，必須綜合考慮上部結(jié)構(gòu)布置、場地土層分布及地下水等因素，不可直接照搬類似工程設(shè)計(jì)，如不經(jīng)過慎重計(jì)算分析，容易導(dǎo)致工程失事。筆者依據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提出以下4點(diǎn)建議，供今后的地下調(diào)蓄池抗浮灌注樁設(shè)計(jì)參考。

（1）抗浮樁基應(yīng)根據(jù)地勘鉆孔和調(diào)蓄池范圍內(nèi)持力層頂?shù)戎稻€圖，劃分不同樁長的抗浮分區(qū)，分別在各區(qū)選取持力層埋置較深的最不利鉆孔作為樁長設(shè)計(jì)依據(jù)，并按樁尖入持力層深度初擬樁長，通過多次反復(fù)演算，在滿足抗浮要求的情況下選擇合理的樁長，避免無意義投資。

（2）在計(jì)算調(diào)蓄池整體抗浮時(shí)，根據(jù)抗浮樁基分區(qū)設(shè)計(jì)，樁群與樁間土組成的實(shí)體浮重度計(jì)算的自重需相應(yīng)分區(qū)，樁群與樁間土組成的實(shí)體外圍周長也需相應(yīng)分段計(jì)算。

（1）2018年 1月 23日發(fā)布的 《2017年京東商品短視頻數(shù)據(jù)研究報(bào)告》，通過對(duì)京東商品短視頻大數(shù)據(jù)的研究分析可知2017年短視頻在電子商務(wù)領(lǐng)域全面爆發(fā)，增長強(qiáng)勁。短視頻內(nèi)容與電子商務(wù)高度結(jié)合將成為提升用戶體驗(yàn)與內(nèi)容營銷的重點(diǎn)方向。25%的京東用戶會(huì)在購買前主動(dòng)觀看短視頻。2017年下半年商品短視頻平均每周環(huán)比增加超過20%，11月呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，還比10月商品短視頻數(shù)量增加超過70%，視頻播放量也實(shí)現(xiàn)飛躍式增長。

（3）設(shè)計(jì)時(shí)，注意考慮施工期極端工況，即截水失效時(shí)，測(cè)算地下水位限值，通過工程降水措施，使得地下水位低于限值，確保調(diào)蓄池施工期安全。

（4）抗浮樁作為調(diào)蓄池基礎(chǔ)，不僅需要考慮抗浮最不利工況，還需考慮抗壓最不利工況，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行灌注樁豎向承載力復(fù)核計(jì)算。