山根排涝泵站预制桩倾斜处理

摘要：基于山根排涝泵站Ф400预应力砼管桩施工出现的桩身倾斜及质量缺陷，结合工程实际情况，讨论及实施加固方案。

Abstract： Based on the concrete pipe construction with Ф400 prestressing force at the mountain root drainage pumping station and the the actual conditions of the project， this paper will discuss the implementation of reinforcement scheme.

关键词：山根排涝泵站；预制混凝土管桩；缺陷；偏移；倾斜；加固处理；灌注桩；旋喷桩

Key words： the mountain root drainage pumping station；precast concrete pile；defect；migration；tilt；reinforcement；caisson pile；rotary churning pile

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）11-0234-03

0 引言

山根排涝泵站水闸内涌过渡段～水闸涵洞AB段施工过程中出现管桩倾斜、偏移以及成桩质量缺陷，需要采取措施进行基础加固处理，综合考虑建成后基础沉降、工程投资、施工可行性等因素进行方案讨论比较。

1 概况

1.1 工程简况

山根排涝泵站排涝设计流量为21.8m3/s，总装机容量为2130kW，安装3台1.6m口径型立式轴流泵，电机配用3台TL710-20/2150型同步电动机；水闸净宽5m，水闸底板面高程为-1.50m；山根引水泵站引水设计流量2.8m3/s，安装2台800QGWZ-125J型全贯流潜水泵（闸门挂泵），分别在山根主涌和支涌涵洞各装设1台，总装机容量220kW。

1.2 预制桩倾斜情况

水闸内涌过渡段～水闸涵洞AB段基础均采用Ф400预应力砼管桩，桩端打至强风化岩层，该段桩基础施工完成后，土方开挖施工过程中发现桩顶出现往泵室侧偏移现象，之后对桩身进行了完整性检测，具体检测结果如下：

①水闸内涌过渡段共10条，实际检测10条，其中Ⅰ类桩3条，Ⅱ类桩3条，Ⅲ类桩4条，Ⅲ类桩平面上主要位于靠近主涌引水泵站泵房位置，桩身存在较重缺陷位置分别为桩顶以下4.74m、5.85m、6.05m及7.97m处，Ⅲ类桩桩顶水平偏移量为585mm～719mm，Ⅱ类桩桩顶水平偏移量为39mm～47mm。

②主涌引水泵站泵房段共21条，由于靠近检修门库侧6条已经偏移出水闸引水泵站底板范围，未进行检测，实际检测15条，全部为Ⅲ类桩，桩身存在较重缺陷位置为桩顶以下3.11m～8.30m，各桩桩顶水平偏移量为523mm～897mm。

③水闸涵洞AB段共21条，实际检测18条，其中Ⅰ类桩5条，Ⅱ类桩3条，Ⅲ类桩8条，Ⅳ类桩2条，Ⅲ类桩及Ⅳ类桩平面上主要位于水闸涵洞AB段南侧两排，Ⅲ类桩桩身存在较重缺陷位置为桩顶以下4.55m～8.03m处，Ⅳ类桩桩身存在严重缺陷位置为桩顶以下6.46m和6.67m处，各桩桩顶水平偏移量为351mm～581mm。

2 桩基础检测结果分析

2.1 桩身缺陷分析

根据《建筑地基基础检测规范》（DBJ15-60-2008）规定，桩身完整性类别为Ⅱ类桩时，桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥；桩身完整性类别为Ⅲ类桩时，桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响，应进一步确定桩身缺陷对桩身结构承载力的影响程度；桩身完整性类别为Ⅳ类桩时，桩身存在严重缺陷，应进行工程处理。

2.2 桩顶水平偏移分析

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）规定，桩数为4～16根桩基中的桩，桩位允许偏差为1/2桩径；桩数为大于16根桩基中的桩，最外边的桩桩位允许偏差为1/3桩径，中间桩桩位允许偏差为1/2桩径。按照上述要求，水闸内涌过渡段桩数为10条，桩位允许偏差为200mm；主涌引水泵站泵房段及水闸涵洞AB段桩数均为21条，最外边的桩桩位允许偏差为133mm，中间桩桩位允许偏差为200mm。按照前述的桩基础检测结果，水闸内涌过渡段Ⅲ类桩桩顶水平偏移量为585mm～719mm，主涌引水泵站泵房段各桩桩顶水平偏移量为523mm～897mm，水闸涵洞AB段各桩桩顶水平偏移量为351mm～581mm，均超过规范允许偏差要求。

2.3 桩身倾斜分析

根据《西樵镇山根水利枢纽工程初步设计报告》成果，水闸内涌过渡段单桩竖向承载力设计值为374kN，主涌引水泵站泵房段单桩竖向承载力设计值为521kN，水闸涵洞AB段单桩竖向承载力设计值为454kN。根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）附录B，AB型Ф400预应力砼管桩的允许抗裂弯矩值为63kN・m，极限抗弯弯矩值为104kN・m。由此可计算得出，水闸内涌过渡段最大允许的桩倾斜偏心距为28mm，主涌引水泵站泵房段最大允许的桩倾斜偏心距为200mm，水闸涵洞AB段最大允许的桩倾斜偏心距为230mm。按照前述的桩基础检测结果，水闸内涌过渡段的Ⅲ类桩、主涌引水泵站泵房段及水闸涵洞AB段所有桩均超过上述允许值，桩在承力的情况下可能发生突然断裂而丧失承载力，因此水闸内涌过渡段～水闸涵洞AB段需进行基础加固处理。

3 工程地质条件

根据《西樵镇山根水利枢纽工程工程地质勘察报告（初步设计阶段）》成果，在钻探揭露深度范围内，场地地基由人工填土（Qml）、第四系河流相冲淤积层（Qal）和第四系风化残积层（Qel）组成，下伏为下第三系（E）风化基岩。在钻探深度范围内，自上而下共分8层，自上而下为：①筑填土，②淤泥质土、淤泥，③粉细砂，④淤泥质土、淤泥，⑤粉质粘土、粉土，⑥残积土，⑦强风化岩带，⑧强～弱风化岩带。

本工程水闸内涌过渡段及主涌引水泵站泵房段建基面位于第②淤泥质土、淤泥层，水闸涵洞AB段建基面位于第④淤泥质土、淤泥层。

4 基础加固设计方案

基础加固设计方案比较：

根据现场施工情况及实际地形，现状施工场地狭窄，预应力砼管桩静压施工机械无法布置，若采用锤击沉桩，由于该部位非常靠近泵站厂房，桩落锤打击时产生的振动会对周围的建筑物产生不利的影响，故本次水闸内涌过渡段～水闸涵洞AB段的基础加固暂不考虑预应力砼管桩方案。结合本工程现场实际情况及工程地质条件，并根据各建筑物结构特点，本次基础加固初拟两个方案进行比较，方案一Ф800灌注桩方案，方案二Ф800旋喷桩复合地基方案。

4.1 方案一：Ф800灌注桩方案

灌注桩施工时基本无噪声、无振动、无地面隆起或侧移，因而对环境影响小，对周围建筑物、路面或地下设施等危害小。灌注桩可穿过各种软、硬夹层，桩端嵌入基岩，单桩承载力高，基础沉降非常小，与原来的预制桩一样属于端承桩。灌注桩施工设备比较简单轻便，能在较低的净空条件下设桩。

Ф800灌注桩方案，桩直径为0.8m，桩端持力层设在第⑦强风化岩层，经计算，水闸内涌过渡段和主涌引水泵站泵房段单桩竖向承载力特征值Ra取为1400kN，水闸涵洞AB段Ra取为1200kN。根据建筑物的实际基底应力，可计算出总的桩数。该方案灌注桩具体设计情况为：水闸内涌过渡段布置2条桩，设计桩顶高程-3.387m，单桩设计有效桩长约为17.6m，2条桩分别布置于两侧边墩处，位于现状已施工的预应力砼管桩之间，桩中心间距为5.0m；主涌引水泵站泵房段共布置9条桩，设计桩顶高程-4.250m，单桩设计有效桩长约为16.75m，9条桩布置于现状已施工的预应力砼管桩之间，顺水流方向为3排，桩中心间距分别为5.1m和3.9m，垂直水流方向为3排，桩中心间距为2.7m；水闸涵洞AB段布置8条桩，设计桩顶高程-3.950m，单桩设计有效桩长约为17.05m，8条桩布置于现状已施工的预应力砼管桩之间，顺水流方向为4排，桩中心间距分别为3.7m、3.0m和3.5m，垂直水流方向为2排，布置于两侧边墩处，桩中心间距为4.6m。

方案一Ф800灌注桩方案的总投资约35.70万元，工程量及预算见表1所示。

4.2 方案二：Ф800旋喷桩复合地基方案

旋喷桩复合地基是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合形成的水泥加固体，由旋喷桩和原地基土组成共同承担荷载的人工地基。旋喷桩复合地基具有施工占地少、振动小、噪声较低的优点，适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土（流塑、软塑和可塑）、粉土、砂土、碎石土等地基，可以作为施工中的临时措施，也可作为永久建筑物的地基加固。

根据现场施工情况、实际地形及工程地质条件，方案二拟采用Ф800旋喷桩复合地基，旋喷桩设计直径为0.8m，桩底需达到第⑦强风化岩层，采用双管法施工，双管法提升速度为7～20cm/min，旋转速度为5～16r/min，双管法水泥浆液中的水泥掺量为200kg/m，采用强度等级为42.5级的普通硅酸盐水泥，掺入3%的早强剂，水灰比为0.9，水泥浆液的压力为22～25MPa，流量为80～120L/min，压缩空气的压力为0.7MPa，流量为1～2m3/min。旋喷桩桩身砼试块标准养护28d的立方体抗压强度不少于3.0MPa，单桩竖向承载力特征值不少于350kN。

Ф800旋喷桩复合地基具体设计情况为：水闸内涌过渡段布置8条桩，设计桩顶高程-2.937m和-3.562m，单桩设计有效桩长约为16.16m和15.44m，采用柱状布置，顺水流方向为2排，桩中心间距为2.9m，垂直水流方向为4排，桩中心间距为1.6m；主涌引水泵站泵房段共布置28条桩，设计桩顶高程-4.300m，单桩设计有效桩长约为14.7m，采用柱状布置，顺水流方向为8排，桩中心间距分别为两端为1.25m，中间为1.8m，垂直水流方向为4排，桩中心间距为1.8m；水闸涵洞AB段共布置24条桩，设计桩顶高程-4.000m，单桩设计有效桩长约为15.0m，采用柱状布置，顺水流方向为6排，桩中心间距分别为2.2m，垂直水流方向为4排，桩中心间距两端为1.6m，中间为1.8m。

方案二Ф800旋喷桩复合地基方案的总投资约42.06万元，工程量及预算见表2所示。

5 结语

上述灌注桩和旋喷桩两个方案的优缺点比较见表3所示。

综上所述，综合考虑建成后基础沉降、工程投资、施工可行性等因素，水闸内涌过渡段～水闸涵洞AB段基础加固方案采用方案一，即Ф800灌注桩方案。

参考文献：

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