PHC桩在来安县广大圩泵站地基处理中的应用

2021-10-22袁杰

工程与建设 2021年4期

袁杰

(安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司,安徽合肥 230088)

1 工程概况

来安县广大圩泵站地处滁州市来安县三城乡，位于广大圩徐渡自排涵下游约50 m处，外排河道为清流河。泵站经过多年的运行，存在建设标准低、装机容量小、工程老化等问题，大部分建筑物剥蚀严重、混凝土碳化、骨料裸露、裂缝缺损、渗水漏水，金属结构和埋件锈蚀严重，机电设备老化磨损严重及维修十分困难、工程长期带病超负荷运行，排涝效率低，存在很多安全隐患。本次广大圩泵站扩建工程拆除现有泵站于原址扩建，设计排涝流量为26.0 m3/s，装机5台套，总装机容量2 800 kW，工程规模为中型，工程等别为Ⅲ等。

广大圩泵站为堤后干室型泵站，排涝沟进水正向入进水闸，出口方向偏清流河下游，泵站枢纽建筑物按照现有出水渠走向偏左侧布置。泵站沿中心线顺水流向依次布置有进水闸、前池、站身、汇水箱、穿堤涵洞以及出口防洪闸。泵站灌溉引水配套建筑物分别为前池右侧引水涵和汇水箱左侧灌溉出水涵。

2 地质情况

①层素填土(Qml)，以中粉质壤土～重粉质壤土为主，棕褐夹灰色，软塑～可塑，很湿～饱和，属中等偏高压缩性。层厚0.40～4.60 m，层底高程6.37～11.05 m。

⑤层泥质砂岩(K)，棕红色，全风化～强风化，表层为全风化、其下渐变为强风化。该层部分钻孔未揭穿，已揭露最大厚度为0.90 m，最深层底高程为-17.83 m。

根据广大泵站地质剖面图和枢纽纵横剖面图，泵站进水闸、前池和泵房建基面均为③层淤泥质粉质黏土层，汇水箱和穿堤涵虽位于②层重粉质壤土层，但其厚度不足1.0 m左右。③层淤泥质粉质黏土平均标贯击数2.9击，地质报告根据综合室内试验与野外原位测试结果得出的承载力标准值fk=70 kPa。根据《泵站设计规范》(GB 50265-2010)规定“标准贯入击数小于4击的黏性土地基和标准贯入击数小于或等于8击的砂性土地基均不得作为天然地基”。

3 地基处理方案比选

根据地形地质条件，一般可采用桩基础或者复合地基加固的方式解决地基承载力不足、地基沉降过大的问题。按照类此工程处理经验和水利工程特点，本工程可采用预应力钢筋混凝土管桩基础和钉形水泥土双向搅拌桩复合地基两种方式。两种方案优缺点如下：

(1)PHC桩是采用预应力工艺和离心成型法制成的一种细长空心体混凝土预制构件，是一种采用挤土或半挤土的桩基形式，是将建筑物的荷载传给地基土的具有一定抗弯、抗压性能的受力构件。PHC桩基础技术成熟，桩身混凝土强度高，打入硬土层，经过强烈的挤压，桩端承载力可比原状提高80%～100%；桩体预制由工厂化离心生产，容易保证质量；可根据需要制成各种不同长度的桩段运到工地后可相互连接，施工快捷简便。缺点是沉桩时一般用锤击或振动法下沉，施工噪声大，用静压法施工可消除噪声污染，但它要求的设备和环境条件使其应用受到限制。

(2)钉形水泥土双向搅拌桩进行软基加固，这是一种在常规水泥土搅拌桩基础上加以基加固处理方法，是将水泥土搅拌桩成桩机械的钻杆改进为同心双轴钻杆，通过外杆上改进后形成的新型地叶片反向旋转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土，阻断水泥浆上冒途径，保证水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀，确保成桩质量。钉形水泥土双向搅拌桩扩大头部分与桩一次施工完成，操作方便；在上覆荷载的作用下，充分利用土拱作用，扩大头部分确保桩体和桩周土协调变形，达到更佳的复合地基效果；充分利用土中应力传递规律，加强土体上部复合地基强度。缺点是搅拌桩在深厚淤泥质土内桩身质量对施工工艺要求高、施工及检测周期较长，地基变形量较大。

考虑广大站建设要求周期短，站址处软弱土层深厚，新建泵站机组运行对地基变形和沉降的敏感性较高，站基拟采用管桩复合地基，即钢筋混凝土预应力管桩。