小直径PHC管桩复合地基在变电站地基处理中的应用分析

张俊杰 王 强

（襄阳诚智电力设计有限公司）

0 引言

复合地基之中依照桩体所用材料特征的差异，可以区分为散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基以及刚性桩复合地基三种不同类型。刚性桩复合地基是通过摩擦型刚性桩成为竖向方向增强体的一种复合型地基。如今，小直径预应力管桩在工程中的应用愈渐广泛，而小直径预应力管桩复合地基具备技术方案适用范围广泛、承载能力优秀、经济性能优秀、工期较短以及沉降指标容易满足设计标准需求等诸多优势，得以广泛应用在建筑工程、公路工程地基处理之中，且应用愈渐频繁。然而在淤泥质、粉质黏土等深厚软土区域的变电站建设工程之中应用并不广泛，依旧采用散体材料桩复合地基方案为核心。故而，本文讨论小直径预应力管桩复合地基在变电站地基处理之中的运用价值。

1 工程概况

本次研究案例工作为某市110kV城市户内变电站，该变电站所有电气设备均集中安设在配电装置楼之中，配电装置楼采用钢框架结构，地上层数为一层，基础设计等级为乙级。

配电装置楼基础下地基土质是以淤泥质粉质黏土为主要的土层，其特点为软土，土质并不理想，土层厚度在2m至6m之间，开挖1.5m至3.5m时发现软弱地基之中混合了众多腐殖质以及尚未经过分解的苔草类型草本植物残存的部分，局部岩石性质与泥炭质土较为相近，有机质占比不低于5%，结合JGJ79—2012《建筑地基处理技术规范》中7.3.2条相关规定明确表示，在该土质环境下，工程并不适用水泥搅拌桩复合地基施工方案。对此，本文认为该工程可以尝试采用小直径预应力管桩复合地基，并论述其应用价值。

经调查显示，该施工环境地势相对平坦，地貌单元属于三角洲平原，土层构成部分具体包含第四系全新统、上更新统冲、粉质黏土、湖积所致的淤泥质粉质黏土，表层一般以薄层耕植土为主。利用钻探设备进行钻探，当深度达到25m时，总计检测四种不同的土层，其中0m至4.2m属于人工填充的土层；3.5m至6.6m属于粉质黏土；6m至11.4m属于淤泥质粉质黏土；6.6m至25m则是粉质黏土，其他场地土层关键的计算所用参数如表1所示。

表1 场地土层计算关键的参数值

（续）

2 小直径预应力管桩复合地基计算理论

（1）小直径预应力管桩复合地基承载力特征值（fspk）

小直径预应力管桩属于刚性桩，所以小直径预应力管桩复合地基通常情况下在粉土、黏性土、素填土、黄土以及砂土等土层中应用十分广泛。对于淤泥质土地基需依照现场试验明确其适用性。刚性桩复合地基之中的刚性桩建议采用摩擦型桩。

小直径预应力管桩复合地基承载力特征值的计算需要利用复合地基竖向抗压载荷试验予以分析，也可利用综合单桩竖向抗压载荷实验以及管桩之间土地基竖向抗压载荷试验予以计算。计算公式如下：

式中，fspk代表复合地基承载力的特征值，单位为kPa；βp代表桩体竖向抗压承载力的修正系数，取值为1.00；m代表复合地基置换率；Ra代表单桩竖向抗压承载力特征值；Ap代表单桩截面面积；β代表管桩之间土地基承载能力修正系数，取值空间在0.65至0.90之间；fsk代表管桩之间土地基承载力的特征值，kPa。

（2）单桩竖向抗压承载力特征值

单桩竖向抗压承载力特征值理应应用现场载荷试验予以明确，如下：

式中，Up代表桩体的界面周长，m；qsi代表第i层土桩侧摩阻力特点，kPa；li代表桩长度范围之中第i层土的厚度，m；α代表桩端土地基承载能力折减系数，取值可选1；qp代表桩端土地基承载力特征数值，kPa。同时通过如下方式计算桩身承载能力：

Ra＝ηfcuAp

式中，η代表桩体强度折减系数，取值范围在0.33至0.36之间；fcu代表桩体建材样品抗压强度平均数值。

3 小直径预应力管桩复合地基设计方案

（1）褥垫层设计

褥垫层代指为了确保桩身与管桩之间土地实现统一的力学效果，为了进一步改善复合地基的设计方案，可以尝试在基础之下安设褥垫层，如此可以保证复合地基的承载力学特征与其余普通桩基础之间有显著地差异，使得管桩之间土地共同担负了载荷的效果，使得承载力性能得到更大程度的发挥。本次工程小直径预应力管桩复合地基和基础之间铺设了厚度达300mm的砂石材料褥垫层，其中分别采用了中砂以及级配砂石等多种材料，粒径厚度最大不高于30mm。砂石褥垫层能够最大程度降低管桩土荷载分担的比值，同时最大限度减少桩体上端位置局部竖向应力，同时增强水平方向应力，造成该部分桩体的剪应力大幅降低，使得桩体受力状态也得到一定的优化。

（2）小直径预应力管桩施工工艺重点

“阅读教学是学生、教师、教科书编者、文本之间的对话过程”，这是小学语文新课程标准对语文教学改革的基本要求。阅读的形式是多种多样的，有精读、泛读，有朗读、默读，有速读、细读……无论采用哪种形式，阅读都要为教学目的服务，即通过阅读，提升学生的语文素养，使学生传递情感，掌握语文精髓，体会祖国语言的精美。可见，阅读始终是小学语文教学的一条主线，作为教师，我们要善于灵活运用阅读的形式，丰富学生的阅读技巧，使学生品味祖国语言的博大精深。

就本次案例工程而言，其小直径预应力管桩采用锤击法施工工艺。具体流程如下：

第一，管桩施工期间，建议应用重锤低击的方法，科学管理锤击数量，避免桩体自身受到损害。当桩底部进入坚硬的土层之后，需要对其竖直度、位置进行矫正，如果产生误差严禁通过强制扳回的方法矫正。

第二，所有管桩必须保证一次性施工成功，同时确保砂层的密实度达到要求，且在临近设计持力层的情况下完成接桩工作。

第三，管桩开展送桩以及复打过程中，必须时刻观察管腔之中水位线的高度，如果水位线处于较高的位置，必须将水位线降低之后才能继续进行施工。

第四，小直径预应力管桩如果需要进行截桩处理，施工人员需要采用行之有效的保护措施，确保桩体在接受截桩处理之后，质量不会受到明显的影响。截桩期间，严禁施工人员采用大锤施加横线水平的力，或是通过强行扳回的方法处理，可以应用锯桩工具。截桩过程中，应保存局部管桩之中的预应力钢筋。

第五，工程施工期间，针对相对密集的群体管桩施工流程，应按照从中间向两边分散的流程开展施工。

第六，施工节本原则是遵照优先密集、然后稀疏；优先深、然后浅；优先深桩、然后短桩的基本原则开展施工。

第七，桩基施工过程中，应严格按照科学的流向依次序开展施工，同时严格遵守休止时间、沉桩速度等技术方案，从而尽量降低挤土量，同时尽量避免桩基施工对附近环境所产生的不良反应。

4 结束语

如今，小直径预应力管桩复合地基在变电站工程中的应用并不广泛，本文则尝试讨论将小直径预应力管桩复合地基应用在变电站的可行性以及价值，为地基改善提供一定的思考。详细介绍了小直径预应力管桩复合地基计算理论以及小直径预应力管桩复合地基的施工要点，为变电站工程地基改善工作提供相应的参考与帮助。