淺析管樁在水池設計中最大間距的確定原則

劉文穎　趙曉飛

摘 要：預應力高強混凝土管樁經常應用于軟土地基上水處理構筑物的基礎設計，文章以中山某污水廠為例，探討管樁最大間距的確定原則，為類似工程的設計和施工提供參考。

關鍵詞： 管樁；水池設計；間距

前言

預應力高強混凝土管樁在土木工程很多方面都有應用，單樁承載力高是其一大特點，為了減少樁基相互影響，各種規范都對管樁的最小間距做出了規定。水池做為常見的給排水構筑物，體型簡單，荷載相對均勻，在軟土地基中采用PHC樁作為水池結構基礎亦有廣泛應用。在行業內相關規范中，根據成樁工藝和地質土層情況不同，對PHC樁最小樁間距做了明確規定，但對最大樁間距未給出布置要求。在水池的基礎設計中，如何確定管樁的最大間距，本文進行了一系列探討。

1 管樁間距在各個規范中的規定

為避免管樁尤其是擠土類管樁在前后施工過程中的互相影響，《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）和《錘擊式預應力混凝土管樁基礎技術規程》DBJ/T 15-22-2008均對最小間距必須進行限制。

在軟土地基的水池工程設計中，許多水池荷載較為均勻，對地基承載力要求比較低，采用管樁基礎主要是為了控制沉降，單純根據承載力計算布置的管樁間距偏大，如何控制最大間距需進一步討論。

2 設計資料

本工程為廣東省中山市某污水處理廠，以廠內構筑物二沉池為例。二沉池內半徑20m，池深4.9m，最大運行時水位深度為4.4m，要求正常運行時地基承載力不小于59KPa。根據勘察報告資料，場地等級為中等復雜場地，地基等級為中等復雜地基，本工程的建筑設防水位建議按設計地面考慮。

基礎采用錘擊式預應力混凝土管樁，選用“《預應力混凝土管樁》（10G409）”中“PHC 400 AB 95-30a”，樁尖采用十字形，管樁樁端進入（4-2）強風化巖深度不小于1.8m。

3 最大樁間距計算過程

根據《給水排水工程鋼筋混凝土水池結構設計規程》CECS 138：2002要求，水池樁基礎設計中需同時考慮以下幾方面因素：（1）樁基礎豎向受壓承載力要求；（2）樁基礎豎向抗拔力要求；（3）底板受樁基礎沖切力計算；（4）樁身抗拉承載力計算；（5）樁身抗壓承載力計算等方面綜合確定，取計算結果中的最小值作為樁基礎布置中的最大樁間距。

根據地質勘查資料，擬采用樁長30m直徑400mm的預應力混凝土管樁作為本構筑物基礎，假定樁基礎按正方形布置（橫縱方向間距一致）進行計算。

3.1 樁基抗壓承載力計算

3.2 樁基礎抗拔承載力計算

經計算，考慮樁基礎抗拔承載力確定最大樁間距為dmax=3.0m。

3.3 底板抗沖切計算

設計底板采用C30級混凝土，厚度500mm，底板下皮混凝土的保護層為50mm，鋼筋直徑20mm，根據《混凝土結構設計規范》GB50010-2010中6.5.1-1式計算底板抗沖切承載力為

根據計算得出考慮樁基礎抗壓承載力確定最大樁間距為dmax=4.5m。

3.4 樁身抗拉承載力計算

經計算，考慮樁身抗拉承載力確定最大樁間距為dmax=4.6m。

3.5 樁身抗壓承載力計算

經計算，考慮樁身抗壓承載力確定最大樁間距為dmax=6.2m。

3.6最大樁間距的確定

以上各項計算結果如下表所示，經比較當控制滿足樁基礎抗拔承載力要求時，最大樁間距需控制在3.0米以內，間距最小，故綜合確定本水池最大布置間距不得大于3.0米。

4 結束語

預應力高強混凝土管樁在水池結構樁基礎設計應用中，管樁最大樁間距需根據樁基抗壓承載力、樁基抗拔承載力、底板抗沖切承載力、樁身抗拉承載力、樁身抗壓承載力等多方面綜合考慮，取各項因素計算所得樁間距的最小值作為最大樁間距的控制標準，以達到確保水池結構安全和控制地基處理造價的目的。

參考文獻

[1]JGJ94-2008.建筑樁基技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社.

[2]DBJ/T 15-22-2008.錘擊式預應力混凝土管樁基礎技術規程廣東省標準.

[3]10G409.預應力混凝土管樁[S].國家建筑標準設計圖集.北京：中國計劃出版社.

[4]CECS 138：2002.給水排水工程鋼筋混凝土水池結構設計規程[S].北京：中國工程建設標準化協會.

[5]給水排水工程結構設計手冊（第二版）[M].北京：中國建筑工業出版社.

作者簡介：劉文穎，中級工程師，碩士研究生學歷，天津市市政工程設計研究院五院結構室成員。