混凝土灌注桩在病险水库除险加固中的运用

王妮娜 戴红梅 李世虎

(宁夏固原市水利勘测设计院 756000)

1 工程概况

宁夏西吉县小河子水库位于葫芦河左岸支沟八代沟的出口处，属渭河一级支流葫芦河流域，该流域水土流失严重、自然条件差，是西吉县最贫困的地区之一。2010年列入宁夏小型病险水库除险加固计划，2011年4月开工建设。水库为碾压式黄土均质坝，控制流域面积8.0km2，最大坝高28.2m，顶长 215m，上游坡坡比 1∶3.0，下游坡坡比 1∶2.5，顶宽6.0m。设计总库容183.3万m3，其中调洪库容133.7万m3，属小(1)型水库。工程枢纽主要由土坝、泄水建筑物组成。除险加固的主要内容有:ⓐ土坝加高2.2m，加坝增容41.6万m3;ⓑ新建输(泄)水建筑物，由输(泄)水水塔、涵洞、陡坡及消力池组成。

地质报告表明:坝址区建筑物基础属黄土丘陵地貌，出露的岩性有坝体)人工填土;第四系上更新统马兰组()黄土;第三系红柳沟组(N1h)泥岩。人工填土():原坝体，岩性主要为右岸黄土，采用人工碾压而成，属均质土坝。承载力［R］=140kPa，开挖边坡比1∶1.25。

红柳沟组(N1h)泥岩:浅黄色、桔红色，厚层状，泥质胶结，层状结构，无膨胀性，风化强烈，裂隙发育，强风化带厚度3.0m，属中等透水层，下部均为弱透水层，承载力［R］=200kPa;中等风化带，承载力［R］=600KPa。

建筑物基础应置于中等风化泥岩上。桩的极限侧阻力标准值:壤土35kPa，泥岩130kPa，桩端置于中等风化以下砂质泥岩上。桩的极限端阻力标准值5000kPa。

2 灌注桩设计

小河子水库除险加固工程混凝土灌注桩设计要求29根，布设在输水水塔、涵洞基础之下。其中，水塔基础6根，涵洞基础23根，直径0．8m，每根桩长29．0m，桩基顶高程1842．00m，桩基底高程1813．00m，伸入中等泥岩层3．0m。

2.1 桩基竖向承载力计算(以水塔基础为例，复合基桩)

2.1.1 轴心竖向作用

轴心竖向作用应满足下式:

根据《建筑桩基技术规范》(2008)表5.2.2规定:

泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩γs=γp=1.67～1.62，取γs=γp=1.62;

2.1.2 分层计算桩侧极限侧阻力

不同土层桩侧极限侧阻力值见下表。

不同土层桩侧极限侧阻力表

则:Qsk= μΣqsikLi=326.56t

2.1.3 桩端极限端阻力

依据地质报告，泥岩基极限端阻力Qpk=500t/m2;

则:Qpk=qpkAp=500×0.503=251.5t

查表得ηs=0.89 ηp=1.36

则:桩基中复合基桩

考虑承台效应(底板)，ηcfakAc

式中 ηc为承台效应系数，此取较低值0.08;

fak为承台下1/2宽度且不超过5m深度范围的承载力，此取3.5t/m2;

Ac为承台底净面积，8.2×3.8=31.2m2;

则:ηcfaKAc=0.08×3.5×31.2=8.74t

因此，桩基中复合基桩承载力为R+ηcfakAc=390.54+8.74=399.28t

2.2 轴心竖向力的计算

式中 F为水塔底板及以上部分荷载，F=566.64t;

n为桩墩:n=6根，桩基比重γ=2.5t/m3;

桩基安全系数取为二级:γ0=1.0;

桩基承载能力满足承载要求。

3 灌注桩质量控制

3.1 钻孔灌注桩

根据设计要求，选择适宜的钻孔设备，严格控制施工工艺，保证孔位准确，成孔垂直，每个灌注桩成孔后，经地质部门验收方可进行下道工序。做好清孔、洗孔和泥浆护壁，防止出现缩孔、孔壁坍塌现象，桩底沉渣量满足规范要求。

3.2 钢筋笼吊装

钢筋笼严格按照有关规范制作，吊装前检查焊接和绑扎强度，为保证钢筋笼在孔内的保护层厚度，在笼外2.0m左右焊接钢筋棒支撑保护层，并做好每节钢筋笼焊接，避免吊装过程中出现卡、阻现象。

3.3 混凝土浇筑

控制好混凝土各项配置指标，保证混凝土和易性满足规范施工和要求，避免出现堵、埋管现象，导管直径在200mm以上，管端被混凝土埋深2～4m以内，为便于导管提升，每节长度控制在2．0m左右。施工中混凝土必须连续快速浇筑，避免断桩和夹泥层。

4 灌注桩质量检测

2011年9月，建设单位委托设计单位，采用超声波对混凝土灌注桩桩身完整性进行质量检测和评价。检测报告表明:桩身无断桩、离析、夹泥现象;桩身截面无缩径、扩径出现;桩身匀质性、完整性好，所检测桩均合格，达到设计要求。

5 结语

西吉县小河子水库除险加固工程2011年4月开工建设，2012年2月竣工，目前运行正常。由于混凝土灌注桩属隐蔽性工程，给工程质量控制和监督带来一定困难，根据多年施工经验，严格按照有关规范和设计要求进行控制，就能保证混凝土灌注桩的施工质量。

1 JGJ 94—2008建筑桩基技术规范［S］．

2 GB 50487—2008水利水电工程地质勘察规范［S］．

3 宁夏水利水电勘测设计院地质队．宁夏西吉县小河子水库工程地质勘察报告［R］．2010．