關于水利項目預應力管樁應用的論文
水利項目預應力管樁應用淺析。
【摘要】常見的地基處理方式有鋼筋混凝土灌注樁、沉井、深層水泥攪拌樁、真空預壓、換填法、碎石或砂樁擠密法、壓密注漿、預制沉樁（包括管樁和方樁）。有別于這些常規的地基處理方式，一種新型的地基處理方式在建筑業悄然興起，它就是成品預應力管樁，同常規的地基處理方式比較，其最大的特點是樁身有較高的強度，有較好的耐久性，有較可靠的成樁工藝，抗彎折能力好，有較廣的設計選擇范圍，除此之外，還有工期方便，施工快，造價低廉，施工現場文明而潔凈等。下文將詳細闡述水利項目預應力管樁的應用。
【關鍵詞】水利；預應力管樁；地基
0引言
某省的地質有其獨有的特點，其具有的不良土質有多種，主要包括：海淤土、淤土、淤泥質土，這三種不良土質的特點是沒有足夠的承載力。因此如果在該類土質上進行施工，首要解決的問題是地基承載力不夠以及土層壓縮變形兩個問題。所以，進行工程設計時，需要根據不同土層的特點對工程措施進行優化，解決不良土層帶來的問題。水利工程的地基較常規地基更加復雜，所以成品預應力管樁在水利工程中的應用還很少見。筆者總結管樁在建筑行業中應用的經驗與教訓，結合實例，重點從以下幾點對預應力混凝土管樁同包括深層水泥攪拌樁、沉井等常規地基處理方式比較所具有的特點：工程水文地質特點、管樁技術上的相關參數、施工工藝的特點、質量的可靠系數、施工功效、工程造價、是否對周圍環境有所影響等。深入的說明在水利工程中以預應力混凝土管樁為地基的應用條件，設計和施工的關鍵等。以能更加合理的設計出穩定的、質量可靠的、施工高效的、投資少的地基。
1管樁在建筑和水利工程中的應用分析對比
1.1預應力管樁特性
根據施工工藝的不同，管樁可以分為兩類，一類是后預應力管樁，一類是先張法預應力管樁；根據強度和壁厚的不同，管樁可以劃分為三類，一類是預應力混凝土管樁，一類是預應力混凝土薄壁管樁，最后一類是高強度預應力混凝土管樁；不同管樁的抗彎折性能以及管壁厚度都有所不同，因此出現了三種類型：A型、AB型、B型三種，先張法預應力管樁是一種空心筒體混凝土預制構件，結構細長，采用先張法預應力工藝和離心成型法制成的。規定PC樁的混凝土強度要高于C50混凝土的強度。PHC樁的混凝土的強度要高于C80。隨著建筑行業的發展，管樁廠的越來越多，不同規格的管樁購買也比較方便。常見規格有φ300～φ600，φ800，φ1000等，其中，應用較普遍的是φ400，φ500和φ600的，管樁的壁厚在70mm～130mm。當前，規范管樁制作工藝的技術規范有以下幾個，《預應力混凝土管樁基礎技術規程》、《先張法預應力混凝土管樁》。
預應力管樁在建筑工程中應用比較廣，其主要具有以下三點優勢：成樁工藝質量高，施工效率高，成本低。但是其主要應用在中低層建筑，在高層建筑以及特殊的地基中應用比較少，因為有許多未解決的問題。因為在對建筑進行結構設計時，通常將管樁頂端較多的部分鑲嵌在房屋的底板中，并且管樁一般的長度在40m～50m之間，這種結構特點，使管樁沒有較高的抗拔能力和抗剪切破壞能力，并且管樁焊接部分的質量不能得到保證，接頭部分質量不高。
1.3管樁在水利工程中應用現狀
1.3.1地基處理方式的優選
�、磐临|狀況。某市就工程段的地質狀況就行了詳細的勘察，并出具了報告。報告顯示，站所處位置的地基土質如圖1所示。地基持力層主要是厚度在5～8m之間的淤泥質粉質粘土，一共有5層。處理范圍包括閘站本身以及上下游的翼墻。
�、频鼗幚矸桨副容^。結合工程的特性，對六種預備辦法進行了比較：鋼筋混凝土管樁、深層水泥攪拌樁、沉井、真空預壓、換填法以及預制混凝土管樁。
該項目地基的特點是處理的深度大、處理范圍廣、離城區和堤防近，除此之外，文件還規定在永久工程中，禁止使用水泥攪拌樁以及粉噴樁，作為Ⅱ型水利工程，本工程的地基適合采用沉井、真空預壓、換填法、深層水泥攪拌樁。從工期上考慮，兼顧該工程的重要性以及對周邊環境的影響力，同時應用于該工程的管樁必須具備以下幾點特點：質量優良、工效快、成本低廉，綜合以上，應選用預應力鋼筋混凝土管樁處理地基。
1.4建筑和水利工程地基設計探析
1.4.1建筑和水利工程地基受力分析
對于中低層建筑工程來說，通�；A四周地勢都較為平坦，即使大樓前后有一定的高度差，其值也不大，也不會承受較大的水平土壓力，建筑物基礎的周圍被地下水包圍，由于地下水的水壓均勻，不存在水頭差，承受的只有浮托力作用，而沒有滲透壓力。因此中低層建筑承受的水平荷載不大，基礎設施所承受的大部分是豎向荷載。而進行高層建筑基礎設計時要考慮的更多，除了水平荷載，包括風向、地震等，還要考慮垂直荷載。通常，大中型的水利工程都是建立在水文地質條件比較復雜的地基上，水利工程的建筑作用多樣，常見的有阻擋水流、引排水、防止洪水災害、發電、農田灌溉、排除洪澇災害等，四面環水或者面水背坡是水工建筑常見的建筑特點，因此水工建筑承受較大的水平荷載，包括水壓力、土壓力以及地震等。設計建筑基礎時，需要對地基防滑以及抗滲進行驗算，以維持其水平穩定，另外還要進行縱向驗算，保證縱向的穩定。
⑴建筑工程管樁基礎計算模型
設計中低層建筑管樁基礎時，重點考慮的是縱向的垂直荷載，設計該類管樁時，管樁的頂部大部分都固定在建筑物底板中，而且樁通常比較長，可以視其為剛性樁，選擇用計算普通鋼筋混凝土預制樁的模式計算。 ⑵工建筑物管樁基礎計算模式
�、倮脧秃系鼗挠嬎隳Ｐ陀嬎愎軜痘A
已經建好或者正在建造過程中的管樁通常長度較小，無需接樁，樁的質量沒有問題，同時，管樁的頂部無需鑲嵌在建筑物的底板中，以處理復合地基的方式處理管樁，同時地基底部的摩擦力來承受水平作用力。利用深層水泥攪拌樁復合地基的計算模型進行計算。確定管樁置換率、單樁的最大承載力，除此之外，還要留心樁間土折減系數，經驗值是0.3～0.7。
�、诠軜秵螛冻休d力計算
采用計算預制鋼筋混凝土沉樁的方法計算管樁單樁的承載力。在計算管樁的單樁的最大承載力時，要注意的是，比較短的管樁的柱底空心結構對單樁的承載力會有一定的影響，在計算時需要考慮進去，因此在計算承載力時需要扣除管樁空心截面。而進行長樁承載力計算時，可以忽略柱底空心結構的影響。另外，決定管樁長度的因素除了地基最大承載力以外，還有基底的沉降量和沉降差，需喲啊綜合考慮這些因素確定合適的管樁長度。
�、酃軜俄斎靿|層的設置
為將基底的應力擴散，需要在管樁的頂端與底板之間增設一層褥墊，還要使管樁和土層共同受力。為了減少滲漏，褥墊層由水泥土構成，通過試驗確定水泥的摻量以及褥墊層的厚度，根據經驗，褥墊層的厚度在20cm～30cm之間，水泥摻量的比例在8%～10%之間，壓實度為0.9。水泥土褥墊層具有一定的強度和剛度，對管樁和土層起到協調作用，使管樁和土層能共同受力。另外，根據筆者的經驗，管樁頂部1.5m范圍內需要灌實并以褥墊層包裹住，可以使管樁頂端承受一部分水平剪切力，避免褥墊層與軟土層錯位。
2管樁施工要點
�、旁谏巴翆邮┕r，利用錘擊定樁，作業的同時需要注意避免管樁施工基地排水不良導致持力層發生松動，從而表層砂土在振動的作用下發生鏤花，使得管樁的單樁承受力降低，在進行短樁施工時尤其要注意這個問題。
⑵基坑的工作面的承載面需要能承受住樁機的運行和施工，如果達不到要求，需要鋪設一層鋼板或者砂石，重型運樁機不能直接進入工地。
�、切枰敿毧辈焓┕ぶ車ㄖ锝Y構以及管線分布后才能進行沉樁作業，提前采取適當的措施避免在壓樁作業的間隙有超空隙水壓形成以及樁側上浮，結果出現樁位發生偏差，并對周邊建筑物或者管線造成破壞。
�、仍趬簶秴^四周開挖減震溝，同時利用管井排除溝內的滲透水，降低空隙水壓避免樁偏位，以避免壓樁作業對周邊結構造成擾動，減震溝與壓樁區域的距離要大于5m。
⑸進行群樁施工時，既要保證質量，也要加快進度，同時還要避免施工的過程破壞周邊的建筑物，在打樁前需要選擇合適的壓樁速度，采用合適的壓樁順序，選擇的標準一般有：樁的密集程度，裝的規格，樁的長度以及樁是否可以方便的移動等。當樁比較密集時，采用對稱方式進行打樁；當樁密度不大時，可采用雙向打樁或者單向打樁等。
�、使軜兜臋z測�？紤]到水利工程復雜多變的地質條件，并且管樁在水利工程中的應用也比較少見，因此在進行工程作業之前，需要對單樁進行靜載實驗，以確定樁的最大承載力。一般檢測數目不少于3根，不少于總數量的1%。
3結論及體會
對楚州控制工程閘站以及翼墻的使用期沉降檢測，一系列指標都符合要求。進行運河防洪控制楚州控制工程地基設計時，巧妙的將建筑行業的管樁應用經驗用在了水利工程中，成功的將管樁當成復合地基處理，開創了管樁在水利工程中應用的先例。表明管樁在水利工程可以大規模應用。
參考文獻：
[2]楊海鳴，楊龍才，王炳龍.預應力管樁的施工工藝及處理效果研究[J].地下空間與工程學報.2009（01）
[3]徐新躍.預應力管樁應用中的若干問題[J].建筑技術.2013（03）
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