樁基砌石拱壩設(shè)計(jì)探討

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連拱壩樁基計(jì)算

　　1.計(jì)算依據(jù)

　　連拱壩樁基礎(chǔ)承受水平及豎向荷載均較大，在目前新的行業(yè)規(guī)范未定的情況下，連拱壩樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ024-85的（簡(jiǎn)稱《85橋規(guī)》），同時(shí)應(yīng)參考《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-94（簡(jiǎn)稱《94樁規(guī)》）、

　　2.連拱壩樁基礎(chǔ)類型

　　連拱壩樁基礎(chǔ)受豎向荷載大，要求樁端進(jìn)入基層或硬持力層，樁頂荷載主要由樁端阻力承擔(dān)，所以連拱壩基礎(chǔ)樁應(yīng)屆端承樁。

　　3.連拱壩樁基礎(chǔ)計(jì)算內(nèi)容

　　連拱壩自重大，受水壓力和水平荷載也大，樁基均應(yīng)進(jìn)行豎向承載力計(jì)算、水平承載力與變形驗(yàn)算，同時(shí)還要進(jìn)行抗裂與沉降計(jì)算，考慮由樁群、土承臺(tái)相互作用產(chǎn)生的承載力群樁效應(yīng)。對(duì)地震設(shè)防有要求時(shí)，還要按現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定進(jìn)行抗震驗(yàn)算，以確定抗震承載力。

　　4.單樁豎向、水平向承載力標(biāo)準(zhǔn)值的取值

　　目前有現(xiàn)場(chǎng)靜載荷試驗(yàn)、原位測(cè)試（包括靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入、旁壓試驗(yàn)）和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)等三種方法確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，水平靜載試驗(yàn)和計(jì)算分析兩種方法確定單樁水平承載力設(shè)計(jì)值。有條件時(shí)應(yīng)盡量爭(zhēng)取作靜載試驗(yàn)和進(jìn)行原位測(cè)試，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合經(jīng)驗(yàn)參數(shù)、地質(zhì)條件進(jìn)行綜合分析確定。

　　5.樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中樁群、樁周土、承臺(tái)間的共同作用

　　砌石連拱壩基礎(chǔ)樁樁長(zhǎng)一般較短，屬端承樁，側(cè)阻力忽略不計(jì)，且樁端硬持力層壓縮性低，沉降量小，群樁效應(yīng)可忽略不計(jì)，對(duì)應(yīng)的承臺(tái)土反力也很小，所以群樁的豎向承載力可視為與單樁一樣，按單樁計(jì)算。另一方面，連拱壩樁基礎(chǔ)受水壓力作用，水平荷載較高，由于水平荷載通過(guò)承臺(tái)、樁、樁間土傳遞，使樁間的相互作用、承臺(tái)與樁的嵌固作用、承臺(tái)底與土的摩阻力、承臺(tái)側(cè)向土抗力對(duì)水平承載力的影響變得較為復(fù)雜，要慎重考慮。本壩樁基采用了m值法計(jì)算，即考慮了承臺(tái)基樁協(xié)同工作的土的彈性抗力作用。建議以后在計(jì)算連拱壩樁基礎(chǔ)受水平荷載作用時(shí)可采用m值法計(jì)算。

　　6.樁基配筋構(gòu)造要求

　　依據(jù)樁基規(guī)范規(guī)定，樁基配筋率一般取0.65%～0.2%（小樁徑取高值，大樁徑取低值）、對(duì)連拱壩樁基來(lái)說(shuō)，受水平荷載較大，應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定其配筋率。配筋采用通長(zhǎng)配筋，且主筋不宜小于8Φ12，箍筋宜采用螺旋式箍筋，且樁頂3.0～5d范圍內(nèi)應(yīng)加密。

　　連拱壩樁基布置

　　連拱壩樁基礎(chǔ)除考慮所受豎向及水平荷載外，在布置樁基礎(chǔ)時(shí)，還要同時(shí)考慮上游防滲和下游防沖問(wèn)題，應(yīng)經(jīng)過(guò)綜合分析充分論證確定。本壩每個(gè)支墩下共布置了18根樁，樁徑1.2米，分3排，樁距3.5米。

　　1.樁徑、樁長(zhǎng)及樁距確定

　　根據(jù)洛陽(yáng)市建筑樁基和橋梁樁基及壩的施工情況和有關(guān)規(guī)范，結(jié)合壩基受力較大特點(diǎn)，連拱壩基礎(chǔ)樁徑不宜小于1.2米。至于最大樁徑，要通過(guò)計(jì)算，并依據(jù)河床地質(zhì)條件和施工機(jī)具設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)后確定。

　　基礎(chǔ)樁必須穿透河床覆蓋層，進(jìn)入硬持力層。樁端進(jìn)入持力層的深度應(yīng)考慮各類持力層中成樁的可能性和盡量提高樁端阻力的要求，可按《85橋規(guī)》和《94樁規(guī)》采用。由于砌石連拱壩所受豎向與水平向力均較大，所以基礎(chǔ)樁應(yīng)進(jìn)入巖石，嵌入深度宜采用0.2d或不小于0.2米，當(dāng)存在軟弱下臥層時(shí)，硬力層厚度不宜小于4.0d.對(duì)厚持力層，當(dāng)施工條件許可時(shí)，樁端進(jìn)入持力層的深度宜盡可能達(dá)到該土層樁端阻力的臨界深度，以充分發(fā)揮樁的承載力。

　　樁距的確定，綜合公路、水利、建筑部門對(duì)樁距的要求，一般通過(guò)樁基布置及受力計(jì)算確定，但對(duì)于端承樁最小中心距應(yīng)按規(guī)范確定，即樁的最小中心距不宜于小于3.0d.

　　2.防滲與防沖工程

　　壩基防滲對(duì)于壩體擋水及壩體安全起著至關(guān)重要的作用。本壩防滲在沿上游拱筒位置布置一道C20鋼筋混凝土截水墻，厚80厘米。

　　連拱壩防沖工程設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)壩體穩(wěn)定安全十分重要，一旦壩基淘空，就會(huì)造成垮壩。本壩采用挑流消能，并在基礎(chǔ)下游面做有1米厚鋼筋混凝土防沖板樁墻，在墻下游鋪筑一層厚50厘米C20混凝土三棱體防沖塊，以保護(hù)防沖墻不被淘刷過(guò)深。

　　3.承臺(tái)設(shè)計(jì)

　　連拱壩樁基承臺(tái)在遵循現(xiàn)行樁基規(guī)范，滿足抗沖切、抗剪切、抗彎和上下結(jié)構(gòu)需要外，應(yīng)對(duì)連拱壩基礎(chǔ)整體性起到加強(qiáng)作用。為此宜將各支墩承臺(tái)連結(jié)起來(lái)（采用板或系梁），形成一個(gè)大底板，使承臺(tái)成為由基礎(chǔ)到壩體過(guò)渡的大平臺(tái)，從而將防滲墻、防沖墻、基礎(chǔ)、壩體牢固結(jié)合在一起，共同抗御外力作用。本壩樁基承臺(tái)采用大底板的形式，厚度為1米。

　　樁基連拱壩適用范圍

　　樁基連拱壩適用于河床基巖埋深較大，覆蓋層較厚，河床透水性強(qiáng)，滲水量大，開(kāi)挖排水困難的中小壩型。但河床基巖埋深也不宜過(guò)大，一般在10～25米為宜，否則會(huì)造成基礎(chǔ)工程投資過(guò)大，經(jīng)濟(jì)上不合理。樁基連拱壩由于受豎向、水平荷載均較大，所以壩高（指河床以上壩高）一般在10～20米為宜。壩高過(guò)?。?0米以下），會(huì)出現(xiàn)基礎(chǔ)投資大，造成浪費(fèi)，故對(duì)于低壩（1O米以下），宜采用硬殼壩或其他壩型。壩高過(guò)大（20米以上），由于水平及豎向荷載過(guò)大，樁基受力大，難以布置，風(fēng)險(xiǎn)也大，應(yīng)作專題研究。

　　樁基砌石連拱壩宜建在沙石料豐富的河道上，這樣可充分利用當(dāng)?shù)夭牧希瑴p少工程投資。