樁基砌石拱壩設計探討

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連拱壩樁基計算

　　1.計算依據(jù)

　　連拱壩樁基礎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，連拱壩樁基礎設計應遵循《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》JTJ024-85的（簡稱《85橋規(guī)》），同時應參考《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ94-94（簡稱《94樁規(guī)》）、

　　2.連拱壩樁基礎類型

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

　　3.連拱壩樁基礎計算內(nèi)容

　　連拱壩自重大，受水壓力和水平荷載也大，樁基均應進行豎向承載力計算、水平承載力與變形驗算，同時還要進行抗裂與沉降計算，考慮由樁群、土承臺相互作用產(chǎn)生的承載力群樁效應。對地震設防有要求時，還要按現(xiàn)行《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定進行抗震驗算，以確定抗震承載力。

　　4.單樁豎向、水平向承載力標準值的取值

　　目前有現(xiàn)場靜載荷試驗、原位測試（包括靜力觸探、標準貫入、旁壓試驗）和經(jīng)驗參數(shù)等三種方法確定單樁豎向極限承載力標準值，水平靜載試驗和計算分析兩種方法確定單樁水平承載力設計值。有條件時應盡量爭取作靜載試驗和進行原位測試，并在此基礎上結(jié)合經(jīng)驗參數(shù)、地質(zhì)條件進行綜合分析確定。

　　5.樁基礎設計中樁群、樁周土、承臺間的共同作用

　　砌石連拱壩基礎樁樁長一般較短，屬端承樁，側(cè)阻力忽略不計，且樁端硬持力層壓縮性低，沉降量小，群樁效應可忽略不計，對應的承臺土反力也很小，所以群樁的豎向承載力可視為與單樁一樣，按單樁計算。另一方面，連拱壩樁基礎受水壓力作用，水平荷載較高，由于水平荷載通過承臺、樁、樁間土傳遞，使樁間的相互作用、承臺與樁的嵌固作用、承臺底與土的摩阻力、承臺側(cè)向土抗力對水平承載力的影響變得較為復雜，要慎重考慮。本壩樁基采用了m值法計算，即考慮了承臺基樁協(xié)同工作的土的彈性抗力作用。建議以后在計算連拱壩樁基礎受水平荷載作用時可采用m值法計算。

　　6.樁基配筋構造要求

　　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）、對連拱壩樁基來說，受水平荷載較大，應通過計算確定其配筋率。配筋采用通長配筋，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)應加密。

　　連拱壩樁基布置

　　連拱壩樁基礎除考慮所受豎向及水平荷載外，在布置樁基礎時，還要同時考慮上游防滲和下游防沖問題，應經(jīng)過綜合分析充分論證確定。本壩每個支墩下共布置了18根樁，樁徑1.2米，分3排，樁距3.5米。

　　1.樁徑、樁長及樁距確定

　　根據(jù)洛陽市建筑樁基和橋梁樁基及壩的施工情況和有關規(guī)范，結(jié)合壩基受力較大特點，連拱壩基礎樁徑不宜小于1.2米。至于最大樁徑，要通過計算，并依據(jù)河床地質(zhì)條件和施工機具設備，現(xiàn)場實驗后確定。

　　基礎樁必須穿透河床覆蓋層，進入硬持力層。樁端進入持力層的深度應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，所以基礎樁應進入巖石，嵌入深度宜采用0.2d或不小于0.2米，當存在軟弱下臥層時，硬力層厚度不宜小于4.0d.對厚持力層，當施工條件許可時，樁端進入持力層的深度宜盡可能達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、建筑部門對樁距的要求，一般通過樁基布置及受力計算確定，但對于端承樁最小中心距應按規(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

　　壩基防滲對于壩體擋水及壩體安全起著至關重要的作用。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。

　　連拱壩防沖工程設計對整個壩體穩(wěn)定安全十分重要，一旦壩基淘空，就會造成垮壩。本壩采用挑流消能，并在基礎下游面做有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，以保護防沖墻不被淘刷過深。

　　3.承臺設計

　　連拱壩樁基承臺在遵循現(xiàn)行樁基規(guī)范，滿足抗沖切、抗剪切、抗彎和上下結(jié)構需要外，應對連拱壩基礎整體性起到加強作用。為此宜將各支墩承臺連結(jié)起來（采用板或系梁），形成一個大底板，使承臺成為由基礎到壩體過渡的大平臺，從而將防滲墻、防沖墻、基礎、壩體牢固結(jié)合在一起，共同抗御外力作用。本壩樁基承臺采用大底板的形式，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，滲水量大，開挖排水困難的中小壩型。但河床基巖埋深也不宜過大，一般在10～25米為宜，否則會造成基礎工程投資過大，經(jīng)濟上不合理。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?。?0米以下），會出現(xiàn)基礎投資大，造成浪費，故對于低壩（1O米以下），宜采用硬殼壩或其他壩型。壩高過大（20米以上），由于水平及豎向荷載過大，樁基受力大，難以布置，風險也大，應作專題研究。

　　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?shù)夭牧希瑴p少工程投資。