利用木樁解決水下淤泥土軟地基

1、利用木樁解決水下淤泥土軟地基1. 基本情況宣威羊過水庫至鳳凰山輸水管道工程，管道全長27.936km，管徑DNIOOOm，設(shè)計(jì)輸水流量為 0.63m3/s。管材有23.516km為 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管， 4.42km 為螺旋縫焊接鋼管，管材耐壓級(jí) 別均0.8MPa。該工程設(shè)計(jì)規(guī)模為小(一)型，年供水量2000萬m3其中供給鳳凰山工業(yè)園區(qū)工業(yè)用水1247萬m3集鎮(zhèn)供水300萬m3農(nóng)業(yè)灌溉供水453萬m3管道末端蓄水池蓄水1.2萬m3 管道從水庫導(dǎo)流洞引出至鳳凰山， 經(jīng)過板橋、 虹橋、宛水、雙龍、 來賓五個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道辦事處。在 27.936km 的輸水管道線路中， 有 11 個(gè)跨越和穿越河道段。其

2、中有 7個(gè)跨越河道架空段，四個(gè) 穿越河床埋設(shè)段。在 7 個(gè)跨越河道架空段中，最為復(fù)雜、施工難 度大的是三標(biāo)段中的兩個(gè)跨河桁架的基礎(chǔ)施工。 施工時(shí)兩河段的 水面寬度為45.0m和47.0m，河中心水深1.2m。1號(hào)桁架處水面 寬從 12+200至12+245，2號(hào)桁架處水面寬度從 12+700至 12+747。 1 號(hào)和 2 號(hào)桁架設(shè)計(jì)均為三跨，長度均為 40.0m。 1 號(hào)桁架兩邊 跨徑為10.0m。中間桁架跨徑為20.0m。2號(hào)桁架兩邊跨跨徑為 12.5m，中間桁架跨徑為15.0m。桁架底面距最高水位為 2.2m。1 號(hào)和 2 號(hào)桁架的支承排架基礎(chǔ)尺寸相同。 1 號(hào)和 4 號(hào)基礎(chǔ)平面尺 寸為

3、ax b=3.6 x 3.6 (,2號(hào)和3號(hào)基礎(chǔ)平面尺寸 ax b=5.0 X4 .0(m。因桁架下地基處于水下，做支承桁架的排架基礎(chǔ)難度大， 一是排水困難，截流運(yùn)不進(jìn)土，開挖排水溝工程量大，需要征用 土地。二是水下淤泥土厚度大，基坑開挖容易坍塌，要開挖到相 應(yīng)的持力層，必須達(dá)到 3.5m 以上深度，根據(jù)管道槽開挖的情況 分析，基坑周邊打設(shè)三排支護(hù)樁， 也無法解決土體在荷載作用下， 發(fā)生的塑性流動(dòng)滑移。 經(jīng)分析研究決定， 采用木樁基解決水下淤 泥土上建支承桁架的排架基礎(chǔ)問題。2. 樁的選擇與壓樁試驗(yàn) 樁的選擇上，排除了混凝土樁，鋼筋混凝土樁、鋼樁、組合 材料樁，決定采用木樁進(jìn)行壓樁試驗(yàn)。經(jīng)市場

4、調(diào)查，木材市場上只有松木、杉木、桉木，因受長度 和小頭直徑限制，選擇了小頭直徑不小于 0.15m 的松木，長度 3.0m、4.0m、5.0m的三組木樁共9根進(jìn)行壓樁試驗(yàn)。試驗(yàn)的辦 法是在同樣的淤泥土上進(jìn)行三組樁的試壓， 試壓是采用大型挖機(jī) 的斗將木樁壓進(jìn)淤泥土中。 3.0m 長的樁很容易就壓入淤泥土中， 4.0m 長的樁稍加壓也就進(jìn)入了淤泥土中， 5.0m 長的樁壓入土中 4.0m 后就要加大壓力才能壓進(jìn)土中。由此證明 5.0m 長的樁，樁 身己穿過軟弱土層， 到達(dá)深層堅(jiān)硬的土體中。 根據(jù)壓樁試驗(yàn)的結(jié) 果，決定使用長5.0m，小頭直徑0.15m的松木作為樁基使用。 按荷載的傳遞方式， 這種樁的

5、作用是將建筑物的荷重穿過軟弱土 層傳給堅(jiān)實(shí)的下臥層， 起著這種作用的樁叫端承樁， 也叫端支樁。 樁的作用除受垂直荷載外，同時(shí)還要擔(dān)負(fù)水平荷載。對(duì) 1 號(hào)和 2 號(hào)桁架的基礎(chǔ)處理，決定采用端承樁基。3. 樁基承載量的確定與樁基布置 單樁的載量一方面決定于樁本身的材料強(qiáng)度， 另一方面決定 于周圍的土對(duì)樁的支承能力。 如果周圍的土對(duì)樁的支承能力大于 木樁本身的材料強(qiáng)度， 那么樁的承載量應(yīng)等于樁材料的最大承壓 強(qiáng)度。但如果周圍的土對(duì)樁所能發(fā)揮的最大支承能力小于木樁本 身的材料強(qiáng)度， 這時(shí)樁的承載量只能等于土的支承能力。 在該工 程中遇到的就是后一種情況。決定土對(duì)樁的最大支承能力有三種方法， 靜力學(xué)方法

6、， 動(dòng)力 學(xué)方法和靜載重試驗(yàn)法。 根據(jù)實(shí)際情況判定該工程采用靜力學(xué)方 法。在靜力學(xué)方法中認(rèn)為土對(duì)樁的全部支承力 R 由兩部分組成，即樁端土的抵抗力Rs和樁側(cè)面上土的摩擦力Rf °R=Rs+RfRs樁端下土的許可承載力與樁端橫截面積的乘積。Rf=卩.LO.fO樁的周長（mL0樁的計(jì)算長度（mfo 樁周土的單位面積摩阻力，按穿過各土層厚度的加權(quán)平均數(shù)計(jì)（ T/m2）。式中L1, L2Ln是樁穿過各土層的厚度F1, f2fn是各土層對(duì)樁身單位面積上的摩阻力。 從表中查得土對(duì)木樁的許可單位面積的摩阻力值（T/m2）淤泥土 f1=1.0 容許承載力 R=4T/m2粘土(流態(tài)) f2=1.0 容

7、許承載力 R=4T/m2粘土(塑態(tài)) f2=1.5 容許承載力 R=8T/m2根據(jù)采用松木、小頭直徑 0.15m，計(jì)算樁長按5.0m計(jì)，計(jì)算得 f0=1.1T/m2Rf=1.265 T/m2Rs=0.14T/m2 最后計(jì)算得土對(duì)樁的支承力 R=1.405T/m2。 靜力學(xué)方法簡單， 只能在設(shè)計(jì)過程中估算樁的需要長度和許可承載量，計(jì)算出的RS與Rf都只是近似的，得出的結(jié)果不及載 荷試驗(yàn)可靠。樁基的布置， 首先已確定為端承樁基， 根據(jù)河面寬河中水深， 淤泥厚度大，單樁的承載量和試壓狀態(tài)分析，擬定選用長 5.0m， 小頭直徑0.15m，順直平滑的松木作樁基用。樁數(shù)和樁長的計(jì)算， 將作用于基礎(chǔ)的荷載假

8、定為偏心荷載， 基底壓力為梯形分布， 其 樁數(shù)的計(jì)算式為：N=a式中卩為系數(shù)，取值在11.2之間。藝Q作用于基礎(chǔ)上的垂直荷載。R土對(duì)樁的支承力按上式計(jì)算得樁數(shù)N=70根，按樁的中心間距要求，樁距為2.54.0d ,為木樁直徑。計(jì)算得70棵木樁數(shù)，在ax b=5.0 X 4.0(m)基礎(chǔ)上布置壓樁，樁距為 0.6m，樁距太大。分析決定采用3d計(jì)算樁距，得樁距 0.45m。在ax b=5.0 x 4.0 ( n)的基礎(chǔ)上 縱向布置 12 棵，橫向 9 棵，共計(jì) 108 棵樁。ax b=3.6 x 3.6 ( m)的基礎(chǔ)上共計(jì) 72棵樁。4. 樁基臺(tái)構(gòu)造與施工樁基臺(tái)的構(gòu)造：在 ax b=5.0 x

9、4.0 ( m)的淤泥土中由108 棵樁構(gòu)成樁基，ax b=3.6 x 3.6 ( m)的淤泥土中由72棵單樁構(gòu) 成樁基。 在樁與樁之間和樁頂以上淤泥土中拋壓塊石， 樁頂塊石 厚度為0.6m。在淤泥土表面以上的塊石中澆筑C15混凝土，塊石的上面有一層厚0.2m的C20混凝土找平層，2號(hào)和3號(hào)基礎(chǔ) 尺寸為ax b=5.0 x 4.0 (m)上部為0.5m厚C30鋼筋混凝土平臺(tái)， 平臺(tái)尺寸為ax b=4.0 x 3.0 ( n)的排架基礎(chǔ)平臺(tái)。1號(hào)和4號(hào)基 礎(chǔ)尺寸為ax b=3.6 x 3.6 ( m)，排架基礎(chǔ)平臺(tái)尺寸為 axb=2.6x2.6 ( m 。首先進(jìn)行桁架基礎(chǔ)的定位放線， 做好標(biāo)記物， 進(jìn)行樁基的壓 樁工作。 木樁按施工放線壓樁完成后， 在所有樁基的四個(gè)直角邊 設(shè)定標(biāo)桿， 進(jìn)行軸線和基礎(chǔ)尺寸驗(yàn)證。 然后在樁頂部的淤泥土中 拋壓塊石，長寬均要求大于設(shè)計(jì)尺寸 1.0m，將整個(gè)樁基頂上鋪壓塊石厚度， 使木樁嵌入塊石當(dāng)中形成一個(gè)整體。 淤泥土上面的 塊石中澆筑C15混凝土，成漿砌塊石體。漿砌石上面采用 C20混 凝土找平層，找平層的上面為厚0.5m的C30鋼筋混凝土排架基礎(chǔ)平臺(tái)。5. 結(jié)語樁基是一種最古老的地基加固方法， 在古代時(shí)期就開始使用木樁解決在軟弱地基上進(jìn)行建筑的問題。 利用木樁解