1、1水闸软基处理中钻孔灌注桩设计研究摘要：大力开展水利设施的最终目的在于防洪和水的合理调度，不难发现，在这个过程中会出项这样的现象：大部分水利设施都没有得到很好的利用，基本处于荒芜的状态。国家投资大量的人力、物力和财力是为了更好的发展水利事业，开发更多的能源来维系人民的生活，但是不合理的利用和调度却导致了大量的资源浪费现象。传统的水利设施只是有限的针对水利工程在存储水资源和发电等方面的作用，忽视了水利设施的合理布局和技术的研究，本文着重研究了水闸软基处理中的钻孔灌注桩的设计，并且充分考虑了实际情况，鉴于新建水闸的特殊位置，通过太湖侧与整个堤身连接设立了一个交通箱涵，这有利于太湖大堤处的交通的连接
2、。本文将根据工程的地质和材料条件，采用摩擦型的钻孔灌注桩技术来合理的开发水资源。 关键字：水闸；软基处理；钻孔灌注桩；建筑设计 中图分类号： U443.15+4 文献标识码： A 文章编号： 1、引言 目前，我国的水利事业的发展逐渐呈现出一个整体上升但局部矛盾的总特征，很多的企事业单位也因此采取了很多的应对措施。因此，水利建筑的设计方法的改进被整个领域重视起来，只有将大的进步与小方面的补充有效的结合起来才能更好的推动水利行业的总体变革和局部性的突破。本文选取的是东太湖的某水闸，它的主要的工程包括以下几个2方面：太湖大堤堤岸工程、交通桥梁工程以及水闸工程的建设。整个工程的级别归属于 IV，在水利
3、工程级别中属于小型的水闸。 2、水闸的整体分布 水闸的整体布局要充分的考虑整个区域的设计形式，在外观形式上和实际操作中达到两全其美的效果。本次水闸的设计就是充分的考虑到了这一点，不仅强调外在的美观，更加值得关注的是适应了这个地区的断面形式的设计。整个水闸的布局都朝着太湖大堤并靠近内河侧，在闸室的后方分布着一个纵向的交通箱涵，它是与水闸室横相连接，并且和堤顶的道路相互来往的一个整体布局，这个水闸大致属于一个小型的防洪闸。在内河处，设立有一个呈八字的翼墙，整个翼墙与堤防的平台是相互连接的。在闸室的上方有一个排架式的工作桥，并且安装了自动控制压启闭机，这对于整个水闸来说是一个相当严谨和全面的布局。
4、水闸的整个结构大致如下：闸室的地板高度约为-0.50m(镇江吴淞基面，下同)，整个闸室的高程设计约为 3.965m，根据计算公式所得到的结果为厚度为 1m 的钢筋砼板，它所对应的地板顶的高程大概为-0.50m。闸室的主要构成是钢筋砼板，一般情况下采用的底板和闸墩的类型为 C25 砼，对于一个平台高程为 9.73m，排架的宽度为 2.95m 的启闭机来说，底板与水闸之间的连接要成为一个整体，在它们连接的部分一般会采用钢筋砼刺墙来加固。 3、水闸处的地质条件 对于这个水闸拟建的位置来说，它的地势比较平坦，整个水闸工程位于太湖沉积的平原地区，整个工程的地域内已经发育的地层包括太湖3水、湖淤积淤泥、残
5、积砂质粘性土以及侵入岩风化层。太湖淤积淤泥层有较多的淤泥，淤泥呈现出黑色特征，湿度较大；但是残积层的砂质就相对比较黏，呈浅黄色，由于花岗岩风化残积而成，有较强的可塑性。 水闸是与堤防的堤身相互连接的，并且在水闸靠近太湖侧与整个堤身的连接段处设置有一个交通箱涵，并且方便于交通的连接。水闸的选址处的淤泥深度大约为 8.475m-11.89m,他们平均的厚度大约为10.135m，整个地基的承载能力就会不足。综合参考了橡胶坝技术规范（SL22798） ，充水橡胶坝内的内外压的比例比值应该选用 1.232-1.58，整个安全的系数大约为 5.9，根据已有的数据及多运行后的结果显示，选择 =1.39 时，
6、安全系数 K=8.876，大于同等情况下规范要求的5.99，投资是处于适中位置的，而且它所对应的安全系数也是相对较高的。 4、钻孔灌注桩的设计 水闸软基处理中钻孔灌注桩的设计要充分的考虑这样两个基本的条件：第一，钻孔灌注桩与地基的岩土之间要保持相对的稳定性；第二，钻孔灌注桩自身的承载力要是相对足够的，足以承担整个水闸的负荷。 4.1 钻孔灌注桩设计的内涵 钻孔灌注桩所涉及的内容主要包括整个桩型的选择和灌注桩设计方案之间的一个对比，另外就是桩基的结构形式的选择和桩基所有的几何参数的具体数值。在确定了这些数据之后，要考虑的是单桩的承载力，并通过桩基础地基力的相关计算公式计算出地基变形的整体承载力。
7、最后需要确定的是桩身的构造与整个承载力相协调的设计，在承载力的基4础之上做好群桩效应的相关分析。这是钻孔灌注设计的整个操作流程，也是钻孔灌注技术的所在内涵。 4.2 钻孔灌注桩设计的原则 在整个水闸软基处理中，桩基是整个工程构造的一个必不可少的组成部分，桩基工程运行的顺利与否完全决定于它能否完成预定的功能和目标，并在这个基础上充分考虑到技术的先进性、经济投入是否合理，最后在保质、保量的前提下实现其建设目标。 所以钻孔灌注桩设计过程中要充分考虑到以下几个原则：第一，在对整个灌注桩进行设计之前要做好必要的全面调查，掌握它的基本情况，对工程建设的具体情形做好深入的了解；第二，灵活的选择设计方法，在具
8、体实施过程中要根据整个工程的自身特点来决定方法的实施，并事先选好所需的设计参数和指标的相关取值；第三，在设计桩基时，要一改传统的设计理念和方法，不断的探索新的领域和方法，向概论的极限处过渡；第四，严格按照桩基设计的技术规范和要求来设计桩基，但在一些特殊的情况下要灵活的根据实际情况来对待和处理。 4.3 单桩承载力的计算 4.3.1 单桩竖向的承载力 单桩竖向的承载力的计算是根据桥探头法的计算方法来的，土层的静探比贯入值是其计算的基础，那么单桩竖向极限的承载力为： Q =b Psb A+ uqski Li，在这个公式中，Psb 所表示的桩端附近的静探比贯入阻力标注值，Li 为表示的是在第 i 层
9、土种的桩身所代表的长度； b 代表的是桩端阻力修正的系数值； ski 表示的是用静力估算5的桩周第 i 层土德极限侧阻力标注值，单位为 kPa。 4.3.2 单桩水平承载力的计算 单桩水平方向的静载试验资料是关键材料，但是当资料缺乏时可以考虑根据桩身的配筋值来估算，一般而言，数值小于 0.645%的灌注桩的单桩水平承载力的设计值可以通过下列的公式计算出来： 在这个公式中： 表示的是桩在水平方向的变形系数；Rh 代表的是单桩在水平方向的水平承力设计值；m 为 桩载面模量塑性系数值；W0 是桩身换算截面受拉边缘的表面模量；Vm 是桩身最大弯矩的系数值； g 表示的是桩身配筋率的大小；Am 桩身换算
10、截面积的数值；N 桩顶在竖向的力影响系数。 5、钻孔灌注桩在水闸软基处理中的应用 钻孔灌注桩在施工方面的应用主要考虑的是它的关键步骤及质量控制情况，具体的情况如下所示：（1）护筒埋设的位置，护筒埋设的位置要以桩位的具体位置相互吻合，经过测量和样品的采集结果显示，只有将护筒埋设的位置与桩位完全吻合的情况下才能通过全站仪进行有效的定位。护筒埋设的位置要想相对比较稳固，护筒口的高度大约要超过地面距离 31cm 左右的高度处。另外，为了防止护筒口因长期的冲击而变形，会在护筒的上、下两端安装一道加劲肋，这有助于增加护筒的刚度和存活时间。 （2）泥浆固壁方法，通过整理和分析了工程的地质资料，粘土质制造泥浆
11、的方法应用于固壁程序中是极为成功的，塑性指数 Ip 17 的6粘土调制的泥浆更加适用于固壁过程，不同用法的泥浆的塑性指数是有差异的，造孔泥浆的规格大约为 1.11-1.23 的比重，它的粘度为 17-21.9S，含砂率也不会大于 4、1%-8.2%。如果采用循环使用后的泥浆，规格若为 3PN 的泥浆泵供应泥浆，轴流泵排出的泥浆将会流至沉淀池进行有效的沉淀； （3）第三个方面是造孔。在这个工程中大多采用的是区别于一般的钻孔技术回旋式钻机造孔技术，通过正循环生成泥浆来固壁，在通过钻机就位之前对钻孔的位置进行孔位的再度复核，以确保钻头的中心位置可以对准孔位的正中央，一般而言，这个中心位置的偏差不能超
12、过5cm ；钻机就位后要充分的考虑钻机是否平整、稳固，并且要确保在造孔的过程中不会发生斜移和过分的摆动等一些列的突发状况，并要在事先做好预防和预测系统。一旦造孔开始后，要适时的掌握好钻机的工作速度和进程，一般而言，钻进速度要相对比较适中，不能太快或者太慢。如果在造孔的过程中突然碰到一些突发事件，比如突然遭遇坍孔，在这种情况下就要适当的加大泥浆所占据的比重，特殊的情况下，也可以选择在泥浆中加入优质的粘土、膨润土等辅助材料，并且要注意空钻时不进尺，这样才能保持稳定的孔壁。 在整个钻孔灌注桩的安置上，切记要遭造孔到之前设计的深度时，必须由相关的质检人员以及监理工程师进行全面的检查和验收，只有符合设计
13、要求的地方才能钻孔。在成孔过程中也要连续的进行，防止因摩阻力过大，而导致沉管困难，或者是钻孔、冲孔时出现坍孔等一系列安全事故，无论是造孔泥浆。还是清孔泥浆及孔底泥浆，必须经过专业的7现场试验人员在负责取样测试并对其做好测试记录之后，再将其获取的成果通知给有关的负责人员，确保整个工程过程的顺利开展，并确保每一个细节都能得到有效的保障。 6、结论 本文主要通过结合某水闸工程软基处理的具体实例，在该工程软基特点的基础之上，着重分析了水闸的地基在稳定性和沉降过大等方面存在的主要的问题。钻孔灌注桩技术作为一种软基处理过程中的实用性较强的措施，在工程建设中得到了广泛的应用，根据工程的实践情况，也表明了这种技术是值得在软基处理中广泛的推广和应用的。 参考文献: 1 凌长敏.采用灌注桩进行水闸基础处理实例J.黑龙江水利科技，2010(4) 2 陈志年.钻孔灌注桩施工工艺与质量控制措施J.山西水利，2011(2) 3 谢依金.水泥混凝土的结构与性能 1.北京: 中国建筑工业出版社,2006(1). 4 袁润章. 胶凝材料.武汉工业大学出版社, 2010(1).
