混凝土灌注桩在老白沙滩泵站基础处理中的应用

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720080

摘要：在水工建筑物诸多基础处理措施中，混凝土灌注桩在经济上、工期、质量控制、承载能力和沉降量控制等方面都有一定的优势，因而得到了广泛使用。本文通过对老白沙滩基础处理研究，解决了基础承载力和沉降量问题，为其它类似工程的混凝土灌注桩设计提供参考依据和经验。

关键词：混凝土灌注桩；承载力；沉降

钻孔灌注桩施工技术是水利施工中必不可少的一项技术[1]，钻孔灌注桩本身具有施工简便、成本较低以及适应性强等优势，应用极为广泛[2]。其更重要的一个特点是承载性能好。大直径钻孔灌注桩的单桩承载力可达到几千 kN 甚至几万 kN[3]，能满足水工建筑物对基础承载力的要求。在水利工程设计中，往往遇到地质条件不能满足设计要求。在深基础处理的比选方案中，桩基础尤其是混凝土灌注桩基础在经济、施工难易程度等方面都优于其它方案，而且在控制沉降量方面表现更为突出，因而得到广泛使用。

本文通过对嫩江右岸的老白沙滩泵站基础处理研究，在分析计算和论证比选的基础上，采用混凝土灌注桩对基础进行处理，提出了灌注桩的布置方案，并经过施工期的监测，沉降量在控制范围内，满足了工程设计要求。为其他水工建筑物的桩基础处理提供参考。

1 工程概况及问题

老白沙滩泵站位于吉林省白城市镇赉县丹岱乡东北3100m处的嫩江右岸。泵站建筑物由前池、进水池、主泵房、副厂房、出水池、尾渠、安装间和变电站等几部分组成。泵站设计流量11.0m3/s，设计扬程12.00m，总装机1890kW。

老白沙滩泵站主泵房基础坐落在壤土层上，为中等压缩性土，地基承载力为160kPa，根据泵站的稳定计算，主泵房基础最大应力为201.28kPa，大于地基承载力1.2倍的192kPa，地基承载力不满足要求，需对基础进行处理。

依据相关公式对基础的沉降量进行计算

s=φs∑ni=1p0Esi（ziα-i-zi-1α-i-1）

式中：

s—地基最终变形量（mm）；

φs—沉降经验系数，取1.3；

n—地基变形计算深度范围内所划分的土层数；

p0—基础底面的附加应力（KPa）；

Esi—第i层土的压缩模量（MPa）；

zi、zi-1—基础底面至第i层土，第i1层土底面的距离（m）；

α-i、α-i-1—基础底面计算点至第i层土，第i1层土底面范围内平均附加应力系数。

经计算基础最终沉降量为s=256.7mm。根据相关规范的规定，该沉降量不能满足泵房安全并影响泵房内机组正常运行，因此应对泵站基础进行处理。

2 灌注桩设计

通过方案比选，确定采用混凝土灌注桩。根据相关规范的规定，荷载效应标准组合须满足：

Nk≤R

且Nkmax≤1.2R

单桩竖向极限承载力标准值按下式计算：

Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp

式中：

Nk—荷载轴心竖向力作用下，基桩的平均竖向力；

Nkmax—荷载偏心竖向力作用下，桩顶最大竖向力；

R—基桩竖向承载力特征值；

qsik—桩侧第i层土的极限侧阻力标准值（kPa）；

qpk—极限端阻力标准值（kPa）；

u—桩身周长；

li—桩周第i层土的厚度；

Ap—桩端面积；

设计采用灌注桩桩径0.8m，桩长15.0m，桩距2.5m，梅花形布置。经计算，Nk=1068kN≤R=1256kN，且Nkmax=1424kN≤1.2R=1507kN，满足设计要求。

图1 灌注桩平面布置图

3 沉降变化监测

泵站经过七个月的施工期观测，四个观测点施工期沉降量分别为0.007m、0.007m、0.008m、0.004m，说明灌注桩对基础沉降量的控制达到了预期效果，满足工程要求。

图2 泵站四个观测点沉降量变化图

4 结论与展望

通过对白沙滩泵站混凝土灌注桩的应用研究得出如下结论。

（1）对于某些深基坑基础处理的水工建筑物，科学合理的使用灌注桩在经济、工期、质量控制均有一定的优势。

（2）对于沉降量要求严格的水工建筑物，混凝土灌注桩是一种良好的处理措施。

（3）通过现场的检测和施工期监测，灌注桩的承载能力、沉降量控制基本与设计值接近。

本文仅考虑了灌注桩在竖向承载力能力和沉降控制方面的研究，但灌注桩在考虑承台效应和群桩效应后，还可承担部分水平荷载，值得在某些工程设计中进一步研究和实践。

总之，老白沙滩泵站灌注桩的使用，节约了资金并缩短了工期，取得良好的经济效益，为类似工程的建设积累了宝贵的经验并提供参考。

参考文献：

[1]张强.水利施工钻孔灌注桩施工技术解析.建筑与装饰[J]，2017，1.

[2]孫晓明.钻孔灌注桩基础施工中的常见问题及处理手段研究.中国房地产业[J]，2016，（11）.

[3]曹国荣.钻孔灌注桩技术在建筑施工中的应用剖析.环球市场[J]，2016，（9）.

作者简介：黄影（1985），女，吉林省长岭县人，硕士，工程师，从事水工结构设计工作，现就任于吉林省水利水电勘测设计研究院。