鉆孔灌注樁在水利工程中的應用

李 淵

（1.山西省水利水電勘察設計研究院，太原 030024；2.太原理工大學，太原030024）

1.1.4 第④層

鉆孔灌注樁在水利工程中的應用

李 淵1，2

（1.山西省水利水電勘察設計研究院，太原 030024；2.太原理工大學，太原030024）

鉆孔灌注樁具有單樁承載力高、工業化程度高、施工工藝成熟等優點，在水利工程中應用較為廣泛。結合山西省辛安泉供水改擴建工程北耽車泵站副廠房樁基礎，介紹了鉆孔灌注樁在水利工程中的應用。

鉆孔灌注樁；地基處理；水利工程應用

1 工程概述

山西省辛安泉供水改擴建工程地處山西省長治市，工程包括取水工程和供水工程。取水工程由庫內及庫尾集水池、兩岸側向入滲集水廊道、引水箱涵和匯水池組成。其中取水工程中的北耽車泵站副廠房地基處理采用鉆孔灌注樁。

北耽車泵站副廠房位于北耽車村西南濁漳河右岸坡腳處，緊臨主河槽，距主河槽20m。因擬建副廠房位置的地形較陡，地面高程594.3～606.1m，不能滿足設計要求，因此已采用人工半填半挖方式，坡跟處削坡開挖，臨河區取土回填，筑成目前高程603m的平臺。

1.1 地質

1.1.1 第①層

雜填土，主要以低液限黏土、卵礫石及碎塊石為主，局部含漂石，結構較松散，有架空現象，厚8.4m。動力觸探試驗錘擊數3～18擊，平均值12.3擊，修正后2.9～17.3擊，平均值11.7擊。

1.1.2 第②層

卵石混合土，結構較松散，含泥量較大，局部以泥礫為主，厚度3.4～7.5m，動力觸探試驗錘擊數 7～20擊，平均值11.3擊，修正后5.4～19.1擊，平均值9.6擊。

1.1.3 第③層

低液限黏土，灰褐色，結構較松散，呈軟塑～可塑狀態，局部含礫，厚度1.0～5.2m；其修正后天然密度1.74～1.83g/cm3，平均值1.79g/cm3；修正后干密度1.36～1.49g/cm3，平均值1.44g/cm3；孔隙比0.613～0.763；天然壓縮系數0.18～0.31MPa-1，中等壓縮性；飽和快剪凝聚力16.0～22.5kPa，摩擦角φ18.0°～20.5°。

1.1.4 第④層

卵石混合土，結構較密實，卵礫石成分以灰巖為主，呈次棱角～次圓狀，分選差，局部有架空現象，厚3.1～14.9m；漂卵石含量18.35%～57.35%，礫粒27.4%～62.6%，砂粒8.10%～44.90%，粉黏粒0.81%～15.40%，不均勻系數Cu=13.8～643.0，曲率系數Cc=0.1～26.0。動力觸探試驗錘擊數6～20擊，平均值13.0擊，修正后4.3～13.6擊，平均值9.2擊。

1.1.5 第⑤層

寒武系中統張夏組厚～巨厚層鮞狀夾薄層灰巖，泥質條帶灰巖，巖性堅硬，強風化層厚度1～3m，弱風化層厚度5～15m，層厚170m。

在勘察期間地下水位埋深11.7～13.2m，高程590.39～591.55m，受水庫蓄水位影響。

1.2 地基處理方案對比及選擇

依據副廠房的基礎底高程602.35m，天然地基持力層為雜填土，成分雜亂，結構較松散，屬欠壓密土，有架空現象，該層承載力低，不能滿足工程要求，其下第②層卵石混合土和第③層低液限黏土，結構較松散，也不能滿足承載力要求。因此必須進行地基處理。

將幾種當地常用的地基處理方案進行對比，如表1。

表1 地基處理方案對比

最終，經過方案評審后決定采用鉆孔灌注樁對地基進行處理。

2 鉆孔灌注樁的設計

北耽車泵站副廠房平面尺寸30m×16.2m （長×寬，最大軸線距離），結構形式為局部三層、局部二層的鋼筋混凝土框架結構，圍護結構墻體采用燒結多孔磚。經PKPM結構計算軟件計算，荷載效應標準組合工況下柱最大軸向力848kN。

2.1 設計參數

2.1.1 樁徑d

宜取600～1200mm，本工程中取樁徑d=700mm。

2.1.2 樁長L

鉆孔灌注樁應選擇承載力相對較高的土層作為樁端持力層，本工程中將④層土作為樁端持力層，樁長進入第④層1.75m，樁的有效平均長度17.5m。

2.1.3 布樁

采用一柱一樁，樁數24根。

2.2 承載力驗算

以ZK15-6地質土層分布為例，如圖1。

圖1 ZK 15-6地質土層分布

按JGJ94—2008《建筑樁基技術規范》進行計算，得到單樁豎向承載力極限值。

式中 Quk為單樁豎向極限承載力標準值（kN）；Qsk，Qpk分別為總極限側阻力標準值和總極限端阻力標準值（kN）；u為樁身周長（m）；qsik為樁側第i層土的極限側阻力標準值（kPa），如無當地經驗時，可按JGJ94—2008《建筑樁基技術規范》取值；li為樁周第i層土的厚度（m）；qpk為極限端阻力標準值（kPa），如無當地經驗時，可按JGJ94—2008《建筑樁基技術規范》取值；Ap為樁端面積（m2）。

單樁豎向承載力特征值按照JGJ94—2008《建筑樁基技術規范》進行計算。

式中 Ra為單樁豎向承載力特征值（kN）；K為安全系數，取K=2。

將該值代入JGJ94—2008《建筑樁基技術規范》中公式：

滿足承載力要求。

2.3 樁身承載力計算

經PKPM結構軟件計算，荷載效應基本組合工況下柱最大軸向力1113kN。樁身混凝土采用C30混凝土，fc=14.3N/mm2。按照JGJ94—2008《建筑樁基技術規范》公式進行計算：

ψcfcAps=0.7×14.3×π×3502=3850346.5（N）

式中 ψc為基樁成樁工藝系數，按JGJ94—2008《建筑樁基技術規范》規定取值，為0.7；fc為混凝土軸心抗壓強度設計值（N/mm2）；Aps為樁身截面面積（mm2）。

樁身承載力滿足要求。

3 施工

3.1 施工工藝

本工程選用泥漿護壁鉆孔灌注樁。該工藝具有低噪音、振動小、對原土擾動少的優點。施工工藝流程如下：測量放線→鉆機就位→鉆孔→注泥漿→下套管→繼續鉆孔→排渣→清孔→吊放鋼筋籠→清底→插入混凝土導管→澆筑混凝土→拔出導管→插樁頂鋼筋→成樁。

3.2 泥漿護壁鉆孔灌注樁施工技術

（1）樁位在現場測量基準點施測，并用另一點校核，樁位允許偏差不應大于10cm。

（2）鉆孔機就位時，必須保持平穩，不發生傾斜、位移。為準確控制鉆孔深度，應在機架上或機管上做出控制的標尺，以便在施工中進行觀測、記錄。

（3）鉆孔時須達到一定深度時停鉆，孔內注入事前調制好的相對密度有一定要求的泥漿，然后繼續進鉆。成孔施工垂直度偏差不應大于1%。

（4）工程中一般要2次清孔，即鉆孔達到要求的深度后，測量沉渣厚度，進行第1次清孔，吊放鋼筋籠之后，澆筑混凝土之前進行第2次清孔。

（5）為確保導管灌注的順利進行，在澆筑混凝土之前，一定要保證二次清孔，用較稀的新泥漿置換孔內濃泥漿。混凝土澆筑過程中，導管應始終埋在混凝土內，嚴禁將導管提出混凝土面。

4 檢測結果

施工結束28d后進行樁基檢測。采用低應變動力檢測法檢測樁身的完整性。根據所測波形特性，結合樁的混凝土強度等級要求，樁身完成性劃分為4類：一類為樁身完整、基本完整；二類為樁身存在輕微缺陷；三類為樁身存在明顯缺陷；四類為樁身存在嚴重缺陷或斷樁。本工程檢測按總樁數的10%進行抽檢且不少于10根樁，共檢測了10根樁，實測縱波波形曲線規律性較好，未見明顯的樁間反射波異常，表明樁身完整，未出現明顯的樁身質量問題，均為一類樁，檢測結果全部符合設計要求。

隨機抽取3根樁做單樁靜載實驗，用p～s曲線表示，測得單樁承載力特征值均不小于939.5kN。采用高應變動力檢測樁的承載力仍有一定富余，滿足設計要求。

綜合上述試驗結果得出：該工程樁基承載力及樁身質量均達到設計要求，說明該工程采用鉆孔灌注樁基礎及設計中的取用是安全合理的。

5 結語

通過后續樁基檢測及實際使用效果證明了采用鉆孔灌注樁對水利工程的地基進行處理是切實可行的。鉆孔灌注樁施工技術具有可靠性，承載力大，沉降量小，施工工藝成熟，適用于多種復雜地基等特點。

［1］GB 50007—2012，建筑地基基礎設計規范［S］.［2］GB 50009—2012，建筑結構荷載規范［S］.

［3］GB 50010—2010，混凝土結構設計規范［S］.

［4］GB 50011—2010，建筑抗震設計規范［S］.

［5］JGJ 79—2008，建筑地基處理技術規范［S］.

［6］JGJ 94—2008，建筑樁基技術規范［S］.

［7］JGJ 106—2014，建筑基樁檢測技術規范［S］.

（責任編輯：王艷肖）

The application of bored piles in water conservancy projects

LIYuan1，2
（1.Shanxi ProvincialWater Conservancy and Hydropower Research and Design Institute，Taiyuan 030024，China；2.Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，China）

The injection pile has the advantages of high bearing capacity，high industrialization and mature construction technology，and it is widely used in water conservancy projects.In this paper，the application of bored piles in water conservancy projects is introduced，which is based on the pile foundation of Beidanche station of Xinanquan water supply and expansion project in Shanxi Province.

bored piles；foundation treatment；water conservancy engineering application

TV5

：B

：1672-9900（2017）04-0066-03

2017-05-11

李 淵（1981-），男（漢族），山西永濟人，工程師，主要從事水利工程建筑設計研究，（Tel）13303433232。