水处理构筑物桩基选型初探

摘要：本文简要分析了水处理构筑物所采用的几种常见桩型的优缺点，并对其选型提出了自己的看法。

 

关键词：水处理构筑物管桩沉;管灌注桩;水泥搅拌桩;优缺点;选型

 

水处理构筑物是自来水厂和污水处理厂关键的基础设施，其施工周期和工程质量直接影响到水厂(污水厂)的及时、正常运行，且一般投资较大，事关国计民生，所以工程设计施工必须力求科学合理，快、经济、耐用。而桩基选型及施工的好坏又是决定水处理构筑物质量的重中之重，本文将结合个人实践，就水处理构筑物常用的桩型进行分析比较，并给出相应的观点。

 

抗拔是该类型桩基的一个重要特点，经常选用的桩型包括水泥搅拌桩、沉管灌注桩、预制砼管桩、锚杆桩等，其中锚杆桩目前已较少采用，这里不再赘述，现就前三种桩型的优缺点分别作一些简单的分析描述。

 

1水泥搅拌桩

 

是一种应用较广泛的地基加固方法，特别常见于软粘土地基处理中。根据水泥水化的化学机理，其施工工艺主要有两种：一种称为喷浆法，即先在地面把水泥制成水泥浆，然后送至地下与地基土搅和，待其固化后，使地基土的物理力学性能得到加强；另一种称为喷粉法，是采用压缩空气把干燥，松散状态的水泥粉直接送入地下与地基土拌和，利用地基土中的孔隙水进行水化反应后，再行固结，达到改良地基的目的。目前我国水泥搅拌桩施工较多采用”喷浆”工艺。

 

根据其特点，在其施工过程中主要的控制指标包括制浆质量的控制、泵送浆液质量的控制、桩长的控制、单桩水泥用量的控制、桩机操作的控制、施工后的质量检测控制等。此外，在工程桩施工之前还应作符合规范要求的成桩试验，以得到下列相关技术参数：

 

(1)满足设计水泥用量的各种技术参数，如钻进速度、搅拌速度、提升速度等；

 

(2)确定搅拌均匀的必要步骤及程序；

 

(3)了解下钻和提升的阻力以及地质变化情况，采取合理的技术措施。

 

施工后的质量检测可采用轻型动力触探检测和在成桩28天后抽芯取样检测，以确定桩的长度、强度和完整性，并可据此进行单桩评定。水泥搅拌桩通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于处理软土，处理效果显著，处理后可很快投入使用，在建筑工程施工中确保工程质量的前提下能够降低施工成本、缩短了基础处理施工工期，在工期紧、出于成本考虑不易进行基坑大开挖或基础土质换填时，考虑使用水泥搅拌桩进行基础处理应该是经济、科学的施工方案。缺点是其成桩过程中的施工质量控制要求较高，要求施工、监理等单位人员拥有较高的素质，在严格按照相关规范进行操作的同时做好控制和检测，及时消除质量隐患，确保桩的承载力满足设计要求。某自来水厂建设过程中就由于水泥搅拌桩质量大面积不合格而造成较坏影响的工程事故，需引以为戒。

 

2沉管灌注桩

 

也是一种很常见的桩型，根据成桩工艺不同又可分为锤击沉管灌注桩和振动沉管灌注桩，是采用沉管打桩机的钢管沉人土中，然后边灌注混凝土、边振动或边锤击边拔出钢管而形成灌注桩。

 

沉管灌注桩的质量控制主要包括桩点定位控制、走机路线和打桩顺序控制、沉管过程控制、拔管过程控制、桩顶处理和桩身材料控制，其中沉、拔管过程又是较难控制的重中之重。同样的，沉管桩也需要在工程桩施工之前进行试桩，以确定下列参数：(1)对照勘探报告了解场地地质变化情况，并采取合理的技术措施；(2)满足设计要求的桩身长度和施工贯入度，为工程桩施工提供符合实际的参照。

 

在桩基施工完毕达到龄期后，应对其作桩身完整性测试和设计承载力检测(常采用小应变和静载检测)，也可进行抽芯取样检测以确定桩身砼强度，只有在满足要求的情况下才可进行下道工序施工。简言之，沉管灌注桩具有设备简单、施工方便、操作简单；造价低；无泥浆污染；施工速度快、工期短；随地质条件变化适应性强等优点。沉管灌注桩的缺点是：由于桩管直径的限制，影响单桩承载力；振动较大、噪声较高；承载力偏差较大；施工方法和施工工艺不当，将会造成缩颈、隔层、断桩、夹泥和吊脚等质量问题；遇淤泥层时处理较难；在N>30的砂层中沉桩困难。因此，桩基施工除应严格按照规范中的有关规定精心施工外，对于不同的工程施工，还应制定出相应的施工方案，采取相应措施，加强工程的施工管理与监督。

 

3预制砼管桩

 

预制管桩的沉桩方法主要有以下几钟：(1)锤击沉桩法；(2)静力压桩法；(3)中掘沉桩法；(4)植桩法；(5)水冲沉桩法。其中第(2)种静压法由于其固有的可视性、可控性等优点得到越来越普遍的应用，它是通过静力压桩机的压桩机构自重和桩架上的配重作反力将预制桩压人土中的一种成桩工艺。

 

静压管桩的质量管理重点包括桩点定位、桩身垂直度控制、接桩及焊缝控制、压桩过程动态控制、终压值的确定、桩头填芯及桩与承台连接部位质量控制等。压桩完成后，还应作以下质量检查以确保工程质量：(1)桩身垂直度及桩身质量的检查(2)桩顶标高及偏位情况的检查

 

(3)单桩竖向承载力的检测(静载法)。

 

静压管桩的优缺点也很直观：

 

(1)主要优点：①低噪声、无振动、无污染，可以24小时连续施工，缩短建设工期，创造时间效益，从而降低工程造价；②施工速度很快，同时场地整洁、施工文明程度高；③由于送桩器与工程桩桩头的接触面吻合较好，送桩器在送桩过程中不会左右晃动和上下跳动，因而可以送桩较深，基础开挖后的截去量少；④施工中由于压桩引起的应力较小，且桩身在施工过程中不会出现拉应力，桩头一般都完好无损，复压较为容易。

 

(2)主要缺点：①仍然具有挤土效应，对周围建筑环境及地下管线有一定的影响，要求边桩中心到相邻建筑物的间距较大；②场地的地耐力要求较高，在新填土、淤泥土及积水浸泡过的场地施工易陷机；③过大的压桩力(夹持力)易将管桩桩身夹破夹碎，或使管桩出现纵向裂缝；④不宜在地下障碍物或孤石较多的场地施工。

 

4结束语

 

水厂(污水厂)由于其在城市基础设施中的特殊地位，建设周期往往较短，且质量要求较高，综合上述三种桩型的特点，笔者认为，在场地及地质条件许可的情况下，可优先考虑选用静压预制管桩作为水处理构筑物的基础。