悦来灌区渡槽单桩入土深度的设计与研究

刘洪霞，曹春顶，艾新龙

(1.桦川县水务局，黑龙江桦川 154300;2.黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

悦来灌区渡槽单桩入土深度的设计与研究

刘洪霞1，曹春顶2，艾新龙1

(1.桦川县水务局，黑龙江桦川 154300;2.黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

悦来灌区渡槽现状总长3 688 m，间距为10 m一节，槽身采用拉杆加肋矩形槽身型式。渡槽净宽4.2 m，槽身净高3.4 m，侧墙厚0.2 m，槽底厚0.3 m。渡槽基础采用单桩灌注桩结构，桩径1 m，入土深度按承载力和抗冻拔两种情况进行计算，根据地质报告的内容，计算后的结果为:单桩灌注桩地面以下入土深度取17 m。

农田水利;渡槽;入土深度;冻拔

1 工程概况

悦来灌区渡槽位于佳木斯市东北约35 km、松花江干流下游右岸凹岸处，灌区设计流量为21.13 m3/s，加大流量为25.36 m3/s，灌区是黑龙江省主要水稻产区之一，区内现有耕地面积2.42万hm2，其中水田面积近1.1万hm2，旱田面积1.32万hm2，渡槽临近松花江边，地形平坦，地貌类型为松花江漫滩。

悦来灌区渡槽现状总长3 688 m，间距为10 m一节，槽身采用拉杆加肋矩形槽身型式。渡槽净宽4.2 m，槽身净高3.4 m，侧墙厚0.2 m，槽底厚0.3 m。渡槽基础采用单桩灌注桩结构，桩径1 m，入土深度按承载力和抗冻拔两种情况进行计算，根据地质报告的内容，计算后的结果为:单桩灌注桩地面以下入土深度取17 m。实施方案的渡槽具体桩号与地面以下桩深分布如下:桩号:0+000～3+688，地面以下进尺桩深L=17 m。

2 桩基入土深度计算

1)根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63－2007)中所述，桩基入土深度及桩径可按下式计算

式中:［Ra］为钻孔灌注桩承载力允许值;qik为桩侧第i层土极限侧阻力标准值;qr为桩的极限端阻力标准值;μ为桩身周长。

承载力要求:［Ra］≥［P+G］，经《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63－2007)公式计算，渡槽在桩号0+000～3+688，入土深度17 m时候，桩基其竖向允许承载力为［Ra］=2 890 kN;桩基上部总荷载［P+G］=2 762 kN，由于［Ra］＞［P+G］承载力均满足荷载要求。

2)根据《建筑桩基技术规范》(JGJ94－2008)中所述，桩基入土深度及桩径可按下式计算

式中:Quk为灌注桩极限承载力的标准值;qsik为桩侧第i层土极限侧阻力标准值;qpk为桩的极限端阻力标准值;ψsi、ψp为大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数;u为桩身周长。

承载要求:R≥1.2 N，经《建筑桩基技术规范》(JGJ94－2008)公式(2)计算，渡槽在桩号0+000～3+688，入土深度16m时候，基桩的竖向承载力设计值R=Quk/rsp=3461 kN;桩基上部总荷载设计值1.2 N=3 186 kN，承载力设计值要求R＞1.2 N承载力，满足荷载要求。

3 桩基抗冻拔的稳定验算

根据《渠首工程地质勘察报告》中揭示，站址地区标准冻深为2.0 m，按照《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002)中对地基土冻胀性分类，确定场地地基土的冻胀等级为III～IV级，冻胀类别为强冻胀。

桩基抗冻拔的稳定验算按下式计算:

式中:∑P为作用于桩顶的荷载，kN;∑G为桩自重;FS为桩侧壁与暖土间总摩阻力，kN;f为冻结层以下桩侧壁与暖土间的单位极限摩阻力，kPa;Ui为冻结层(按设计冻深计算)以下桩侧壁与暖土层接触范围内桩周边总长度，m，Ui=πD;Zi为冻结层以下桩侧壁与暖土层间的接触长度，m。

桩基础总冻拔力按下式计算:

式中:φe为有效冻深系数;τt为单位切向冻胀力标准值，取220 kPa;Δh为冻胀量，mm;Zd为桩侧土设计冻深，m。

经验算，地面以下进尺17 m深的桩，直径D=0.8 m，T抗=3 581kN＞T冻拔=1 382 kN，桩基的抗冻拔性能均满足规范要求。

经过以上3个规范公式的计算结果，经过比较后选择最不利情况:渡槽在桩号0+000～3+688，采用灌注桩基础，桩径D=1.0 m，地面以下进尺L=17 m。

［1］ 华东水利设计院.水工设计手册(第八卷)［M］.北京:中国水利电力出版社，1992.

［2］ 崔冠英.建筑桩基技术规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，1972.

［3］ 袁光裕.水利工程施工［M］.北京:中国水利电力出版社，2009.

TV672.3

A

1007－7596(2011)05－0052－01

2011－02－15

刘洪霞(1982－)，女，黑龙江桦川人，工程师;曹春顶(1981－)，男，河南周口人，工程师;艾新龙(1971－)，男，黑龙江桦川人，工程师。