小型水利工程软基木桩加固法

邱万江,王 勇,邱万波

(1.密山市集贤灌区水利水保总站,黑龙江密山 158300;2.密山市青年灌区水利水保总站兴凯分站,黑龙江 密山 158300; 3.密山市富密灌区水利水保总站连珠山分站,黑龙江密山 158300)

修建涵、闸等小型水利工程有时会遇到淤泥、细粉沙等软土基础,为防止过度沉降、不均匀沉陷等危害现象发生,需经加固提高承载力后修建构筑物,但因工程小、投资少、施工能力不强等原因,限制了比较先进的软基加固方法的采用。本文介绍一种经济、适用、容易施工的小型水利工程软基木桩加固法。

1 软基木桩加固法的概念

软基木桩加固法是用木桩打入软土基础,利用木桩侧土压力产生的摩檫阻力支撑全部垂直荷载,加固软基的方法属打入式摩擦桩类型。

2 木桩的制作要求

选择小头直径 8～14c m的原木或 10 c m×10 c m～16 c m×16 c m的方材,长 2～3 m,无死节子、顺直无弯的柞木、桦木、落叶松等材质较硬的木材做打入桩。打入端做成尖形,减小打入时阻力;木桩晾干(原木去皮)后,用废机油或煤焦油刷 2～3遍,使木桩充分浸透防腐;击打端用 8#铁线缠3～5圈拧紧,防止击打时劈头。

3 木桩根数的确定

木桩根数的确定,主要是计算单桩竖向设计承载力(单桩允许承载力),采用打入式摩擦桩计算公式计算。

3.1 单桩竖向可承载力计算

单桩竖向可承载力是指木桩可以承受上部荷载的最大值,是由木桩抗压强度决定的,超过可承载力值木桩将变形或破坏。计算公式为:

式中:[N]为单桩竖向可承载力,t;K为安全系数,取 1.5; [σ]为木桩的顺纹允许压应力,k g/c m2,落叶松为150k g/c m2;A为木桩的平均截面积,m2。

3.2 单桩竖向设计承载力计算(未计桩端承载力)

计算公式为:

式中:N单桩竖向设计承载力,t;f土层对桩身的设计摩擦阻力,t/m2,按表1取用;L为桩打入土基的深度,m。

表1 打入式桩周土的允许摩擦力f

3.3 根数计算

计算公式为:

式中:M为木桩根数,根;Q为上部荷载,t。

3.4 算例

一档土墙总重21 t,底面积1.2 m×5.0 m,地基土质为淤泥,设计用平均直径12 c m的落叶松原木打入淤泥2.5m,对地基加固,需木桩多少根。

1)单桩竖向可承载力,取[σ]=150k g/c m2。

[N]=10[σ]A∕K=10×150×0.062×3.14∕1.5=10 t。

2)单桩竖向设计承载力,取f=1.0 t/m2。

N=f L=1.0×0.12×3.14×2.5=0.94t＜[N]=10 t。

3)根数

M=Q/N=21/0.94=22.3,取23根。

3.5 技术要求

一般单桩竖向可承载力可满足设计要求,可不做验算;当木桩根数每平方米少于1根时,按每平方米1根配桩;木桩根数每平方米不得大于 4根,大于 4根时可采取加大基础面积、增加桩长(以打入土深不超过2.5 m为宜)等办法解决;分缝基础按单块计算。

4 施工方法

采用群众过去打小井的三角架滑轮吊锤法打桩。铁锤重量40～50 k g,中间有上下3c m左右的通孔。制作与桩顶直径相吻合的铁制打箍,套在桩顶,防止铁锤直接击打桩顶劈头;打箍中间焊一根与铁锤孔相应的钢筋,打桩时穿在铁锤孔中,防止铁锤打偏。木桩在距基础边缘 20～30 c m以内均匀分布。木桩打完后,浆砌石结构的地上留10 c m左右,混凝土结构的地上可适当留长些,锯掉多余部分,先浇筑标号不低于C 20,厚度≥20c m厚的混凝土,并配置构造钢筋,待混凝土强度可承载上部荷载后,再进行上部砌筑或浇筑混凝土。

5 结 论

小型水利工程软基木桩加固法造价低,取材容易,施工简单,适合小型水利工程软基加固的使用。经对 50年代用此法加固软基的小型水利工程考察,小型水利工程软基木桩加固法可以满足工程质量和运行要求。

[1] 武汉水利电力学院.土力学及岩石力学[M].北京:水利出版社,1979.

[2] 孙更生,郑大同.软土地基与地下工程[M].北京:中国建筑工业出版社,1984.