付 灝 李化明 孟祥華

(佳木斯大學(xué)建筑工程學(xué)院，黑龍江佳木斯 154007)

隨著我國城市污水量的不斷增加，其中污水處理廠中的處理池，需要根據(jù)處理池的地基沉降變化，科學(xué)的選擇對(duì)應(yīng)的樁基施工工藝。

1 污水處理池的概述

目前我國的污水處理池主要包括了污水沉淀池和生物過濾池，這兩種處理池在建設(shè)的過程中都是需要保證處理池的容量大、處理的效率高、水位較深，在施工建設(shè)的過程中因?yàn)樵搹S的特殊性，處理池占地面積非常的大，與此同時(shí)對(duì)處理池的地基施工要求比較高，而一般情況來說污水處理池的總占地面積可以達(dá)到全廠的50%以上。

在我國江西九江的地區(qū)建設(shè)大型的污水處理廠時(shí)，會(huì)受到地質(zhì)環(huán)境的制約。在我國的東部部分地區(qū)地層的組織物基本上都是黏土和淤泥粉質(zhì)黏土，這樣的地質(zhì)在建造大型的污水處理池時(shí)，承載力根本不能承受巨大的應(yīng)力。基本上的地層承載力都在100 kPa左右，在這樣天然的地層上進(jìn)行施工建設(shè)，由于地層在受到強(qiáng)烈的載荷之后，還會(huì)出現(xiàn)一定的沉降，因此直接采取該天然地層作為施工的地基是不可行的。為了提高施工的可行性和可靠性，我們可以在天然地基施工的過程中采取沉降控制復(fù)合樁基的方式來進(jìn)行強(qiáng)化。

在施工的過程中通過復(fù)合樁基直接穿透天然地基，進(jìn)入到深層的地層當(dāng)中，并且樁基和天然地層之間的摩擦力，都可以很好的分擔(dān)上部建筑物的實(shí)際載荷，通過這樣的施工建設(shè)可以有效的控制該天然地基的沉降量，不僅有效的提高了工程的施工效率和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，并且給我國的沉降控制復(fù)合樁基應(yīng)用提供了更多工程數(shù)據(jù)和參考資料［1］。

2 該工程的設(shè)計(jì)方案研究

2.1 基本方案

本文介紹該工程的污水處理池在設(shè)計(jì)方案中將地基的平均載荷壓力控制在68 kPa，雖然該水池地基的載荷壓力比較小，但是由于該地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境影響，還是不能達(dá)到該工程地基施工的壓力要求，實(shí)際天然的地基載荷力只能達(dá)到38 kPa左右，雖然說該天然地基的壓力載荷量也不是很小，但是由于該地層主要是由黏土和淤泥層黏土組成的，在受到建筑載荷的時(shí)候，整體的沉降量對(duì)整個(gè)工程來說影響還是比較大的。為了有效的提高該工程地基施工方案的可行性和可靠性，采取沉降控制復(fù)合樁基的施工，不僅很好的解決了淤泥黏土的沉降問題，并且該地層的實(shí)際載荷應(yīng)力值，也可以達(dá)到工程施工的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 樁基的設(shè)計(jì)

在沉降控制復(fù)合樁基的設(shè)計(jì)方案中對(duì)樁基的選擇是非常嚴(yán)格的，該大型污水處理廠的地基施工方案中，要選取制作工藝非常成熟的鋼筋混凝土預(yù)制基樁。由于在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮到該天然地基的黏土層非常的厚，普通的樁基根本無法直接穿透天然地層中的黏土層，這樣就會(huì)嚴(yán)重的影響到樁基的實(shí)際使用效果。因此在設(shè)計(jì)樁基的時(shí)候，不僅對(duì)樁基的質(zhì)量進(jìn)行了考慮，并且還對(duì)樁基的長(zhǎng)度進(jìn)行了考量。為了避免在實(shí)際使用的過程中單個(gè)樁基的承載力不能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，因此根據(jù)該污水處理池的設(shè)計(jì)要求，改變了樁基表面的摩擦力，最終將該樁基的長(zhǎng)度定為13.5 m。在實(shí)際的施工過程中為了避免樁基在穿透軟土層的時(shí)候發(fā)生樁基斷裂的情況，從而嚴(yán)重的影響到施工的進(jìn)度，因此最終將該樁基的橫截面設(shè)計(jì)為250 mm×250 mm的規(guī)格，從而有效的保障樁基施工的質(zhì)量和效率［2］。

2.3 承載面積的設(shè)計(jì)

在該工程的處理池面積底板設(shè)計(jì)的時(shí)候，根據(jù)該污水池的工作內(nèi)容已經(jīng)對(duì)處理池的底板進(jìn)行了面積和現(xiàn)狀的確定，而該污水處理池的底板承載臺(tái)就是鋼筋混凝土澆筑的整體底板結(jié)構(gòu)。

2.4 樁基的分布設(shè)計(jì)

在沉降控制復(fù)合樁基的方案設(shè)計(jì)中重要的一項(xiàng)工作就是，樁基位置的分布，本工程在樁基的位置安排設(shè)計(jì)時(shí)利用矩形布樁的方案。在布樁的過程中為了有效的提高施工的質(zhì)量，所有的樁基在沉降控制范圍內(nèi)可以保障在相同的作業(yè)面，有關(guān)的工作人員需要將實(shí)際布樁的數(shù)量和樁基沉降的變化量，之間的線性關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)求解。

根據(jù)我國沉降控制復(fù)合樁基施工的標(biāo)準(zhǔn)，第一步就是計(jì)算出該污水處理池在建成運(yùn)營(yíng)后，在自身的載荷和水電載荷綜合之后，對(duì)總樁基(K)的載荷壓力是多大，以及將載荷力分配到單個(gè)樁基的時(shí)候，單個(gè)樁基需要承載的壓力是多大。在計(jì)算出單個(gè)樁基的載荷壓力后，根據(jù)公式計(jì)算出該單個(gè)樁基在運(yùn)營(yíng)的過程中會(huì)出現(xiàn)多大的沉降量(S1)，在計(jì)算出單個(gè)樁基的沉降量之后，需要計(jì)算出總樁基1/3的樁基沉降量(S2)［3］。

在所有的數(shù)據(jù)信息計(jì)算出之后，工作人員就可以根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)信息和實(shí)際的設(shè)計(jì)方案，制作出一個(gè)S—K的函數(shù)曲線，也就是說實(shí)際的樁基數(shù)據(jù)和插入到軟土層的樁基數(shù)量，與樁基上承載力和實(shí)際的沉降量會(huì)出現(xiàn)一個(gè)線性的變化，通過在計(jì)算機(jī)電腦中進(jìn)行模式，工作人員得出了如圖1所示的曲線函數(shù)變化。

我們根據(jù)圖1對(duì)沉降控制復(fù)合樁基的施工方案進(jìn)行深入的研究分析，圖1中的橫軸為樁基實(shí)際數(shù)量，豎軸為對(duì)應(yīng)不同樁基數(shù)量的不同沉降量。從圖1中的曲線我們可以發(fā)現(xiàn)在該工程的施工過程中天然地層黏土的沉降量在達(dá)到522 mm的時(shí)候，該曲線的橫軸變化量已經(jīng)變?yōu)?，說明在該階段的沉降量，沉降控制復(fù)合樁基的施工質(zhì)量已經(jīng)不能得到有效的保證。在圖1曲線變化中我們也可以發(fā)現(xiàn)，隨著復(fù)合樁基的總數(shù)量逐漸的下降，對(duì)應(yīng)的豎軸的樁基沉降量逐漸的呈下降的趨勢(shì)。在該施工工藝的樁基數(shù)量在2 000根的時(shí)候，樁基的沉降量達(dá)到了一個(gè)最低點(diǎn)。之后隨著樁基數(shù)量的不斷減少，對(duì)應(yīng)樁基的沉降量卻沒有發(fā)生太大的變化，并且隨著樁基數(shù)量的不斷減少，該沉降控制復(fù)合樁基的施工質(zhì)量將會(huì)受到一定的影響，因此說明在施工的樁基數(shù)量達(dá)到2 000根時(shí)，對(duì)應(yīng)的樁基沉降量為252 mm，并且該數(shù)據(jù)也證明了樁基的數(shù)量在一定的時(shí)候，所有的樁基都可以處于同一受力面上，很好的起到了承載污水處理池的作用。

圖1 樁基數(shù)量和樁基沉降量之間的數(shù)據(jù)關(guān)系圖

以上的數(shù)據(jù)信息是電腦的分析，在實(shí)際的施工建設(shè)的過程中沉降量在樁基的數(shù)量達(dá)到1 400根的時(shí)候，可以保障最好沉降控制范圍。并且為了有效的確保樁基之間的穩(wěn)定性，相鄰樁基之間的直線距離不能小于1.6 m。在過去的沉降控制復(fù)合樁基施工的過程中將相鄰的兩個(gè)樁基的距離設(shè)計(jì)在1 m左右，由于設(shè)計(jì)的距離較短，因此該設(shè)計(jì)方案中使用的樁基數(shù)量需要3 300根左右。由此可見在樁基之間距離進(jìn)行了合理的調(diào)整之后，樁基的整體沉降量不僅得到了有效的控制，并且使用的樁基數(shù)量也減少了很多，而這些減少的樁基數(shù)量可以很好的節(jié)省工程的建設(shè)成本，并且在采取了最新的施工工藝之后，該地基的施工質(zhì)量和可靠性得到了有效的提高［4］。

2.5 承載力的檢測(cè)

由于該工程采取的是矩形樁基分布的規(guī)律，因此在施工之前還需要對(duì)樁基的承載力進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)樵谏衔闹形覀冋f到過該工程的地基設(shè)計(jì)承載力需要達(dá)到68 kPa的數(shù)據(jù)，才可以有效的保障該工程施工的整體質(zhì)量。

在沉降控制復(fù)合樁基的施工過程中為了有效的控制整體樁基的沉降量，需要對(duì)樁基的單個(gè)質(zhì)量和整體質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。因?yàn)樵谏衔闹形覀冋f到過在樁基施工的過程中由于軟土層摩擦力的影響，會(huì)導(dǎo)致樁基斷裂在軟土層中，因此為了確保所有的樁基都按照設(shè)計(jì)的施工標(biāo)準(zhǔn)，穿透了軟土層所有的樁基處于一個(gè)工作平面中，這時(shí)在檢測(cè)樁基承載力的時(shí)候，不僅需要對(duì)樁基的結(jié)構(gòu)質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，并且樁基之間直線距離、水平工作面和樁基的垂直度等，都需要進(jìn)行一并的檢測(cè)，從而有效的提高沉降控制復(fù)合樁基施工的整體質(zhì)量和工程項(xiàng)目的可靠性。

3 結(jié)語

在今后的大型污水處理池的建設(shè)過程中需要根據(jù)實(shí)際的施工地質(zhì)情況，設(shè)計(jì)行之有效的施工方案，從而有效的提高污水處理廠的運(yùn)行可靠性。