王西青

(安徽省阜阳市水利规划设计院有限公司，安徽 阜阳 236000)

水闸软土地基处理的设计可以采用换填垫层、水泥土搅拌桩、刚性桩复合地基等多种方案。换填垫层法适用浅层软软土层，黑茨河闸地基软土层厚为4.50～9.40m，平均7.01m，因此不适用此方案；水泥土搅拌桩施工工期长、静载等待时间长，施工完成后养护期28d；管桩施工不受雨季、气温等因素的影响，桩身混凝土强度高，单桩承载力高，管桩施工完成后周边土应力释放期7d，试验周期短，对持力层起伏变化较大的地质条件适应性强，设计选用范围广。由于工程工期紧，地质复杂、不可预见因素多，经综合分析，拟采用预制管桩。

1 工程概况

黑茨河闸工程规模为大(2)型水闸，主要建筑物级别为2级；5年一遇设计排涝流量717m3/s；20年一遇校核行洪流量1114m3/s；50年校核排洪流量1330m3/s。该闸共7孔开敞式结构，闸孔总净宽78m；中间5孔分2联，每孔净宽10m；两侧通航孔共2孔，每孔净宽14m。闸室底板坐落在第(3)层重粉质壤土层，该层土强度较低，承载力不能满足设计要求。

2 工程地质

表1 土层参数取值表

3 地基处理方案

黑茨河闸地基采用预制高强混凝土管桩进行处理，规格PST-HCF400-60管桩，混凝土等级为C80，外径400mm，内径280mm，壁厚60mm。根据各部位对地基承载力的要求不同，闸室段正方形布置(间距1.8m)，共计520根桩；岸墙段正方形布置(间距1.4m)，共计234根桩；上下游翼墙正方形布置(间距1.5m)，共计436根桩；桩端进入4层重粉质砂壤土层不小于1m。

桩顶设400mm厚塑性混凝土褥垫层，保证桩、土共同承担荷载，调整桩垂直及水平荷载的分担比例，减少基础底面的应力集中，解决抗滑稳定及渗透变形方面的特殊要求，如图1所示。

图1 黑茨河闸复合地基加固横剖视图

4 桩的设计计算

JGJ 79—2012《建筑地基处理技术规范》复合地基承载力特征值按公式：

(1)

单桩竖向抗压承载力特征值按公式：

Ra=up∑(qsili)+αpqpAp

(2)

公式中参数选择：桩端端阻力发挥系数0.9，桩体竖向抗压承载力修正系数1.0，桩间土地基承载力修正系数0.70，地基承载力允许值70.0，桩端截面积0.126。设计计算成果见表2。

表2 管桩承载力计算表

5 试验检验

(1)单桩竖向抗压静载荷试验统计表见表3，单桩静载荷试验点的荷载与沉降量关系曲线(Q—s)、s—lgt关系曲线如图2所示(因篇幅有限，试验数据较多，统计表中只列出主要数据，每根桩的关系曲线较类似，故仅附1个图)。单桩竖向抗压承载力特征值均满足设计要求。

表3 单桩竖向抗压静载荷试验统计表

图2 2联闸室7-4单桩Q—S、S—lgt曲线

(2)单桩复合地基载荷试验统计表见表4，单桩静载荷试验点的荷载与沉降量关系曲线(Q—s)、s—lgt关系曲线如图3所示。单桩复合地基承载力特征值均满足设计要求。

图3 右岸墙复合地基P—S、S—lgt曲线

表4 单桩复合地基载荷试验统计表

(3)基桩高应变检测成果汇总表见表5，高应变动拟合曲线如图4所示。各桩实测单桩承载力均不小于设计单桩承载力特征值的2倍，单桩竖向承载力特征值均满足设计要求。

图4 2联闸室ZS2基桩曲线

表5 高应变检测成果汇总表

(4)基桩低应变共计抽检243根基桩，其中I类桩210根，占所测桩数的86.4%，I类桩33根，占所测桩数的13.6%，桩身完整性均符合规范要求。

6 结语

本文重点从设计计算与试验检测两方面进行对比分析，利用单桩竖向抗压静载荷试验、单桩复合地基载荷试验、基桩高应变检测验证设计单桩承载力，利用基桩低应变检验桩身完整性，确保预制高强混凝土管桩在水闸工程软土地基基础加固处理的合理性与适用性，在设计与试验方面积累了实践经验，可为读者在其他水利工程的建设时应用管桩进行地基处理设计提供参考借鉴，以利于管桩技术更广泛的推广。