木樁擠石法在天津?yàn)I海地區(qū)軟基加固中的應(yīng)用

杜 輝，禹作利，姜 永

（1.天津市水利工程有限公司，天津 300222；2.天津市水務(wù)局，天津 300074）

1 工程概況

為滿足天津市濱海新區(qū)加快發(fā)展的要求、確保塘沽沿海道路美化帶寬度，北塘港段原海擋需要改線。改線后的新海擋部分坐落在淤泥質(zhì)土層之上，緊鄰新建碼頭，為倒T形鋼筋混凝土擋墻，墻高2.82 m，底寬2.5 m、頂寬0.5 m。淤泥層厚度8 m，處理寬度自碼頭護(hù)坡外邊線向西15 m。應(yīng)急工程主體須在1個(gè)月內(nèi)完成，工期緊張。由于淤泥質(zhì)土層厚度不大，加上受場(chǎng)地條件及工期限制，采用靜壓混凝土管樁、灌注樁及軟基換填等均不可能。而木樁施工速度快，施工質(zhì)量易于保證，且有較好的耐久性，設(shè)計(jì)將上層淤泥清除3 m后打入8 m長(zhǎng)松木樁，樁間回填碎石料進(jìn)行軟基處理，如圖1所示。

圖1 工程結(jié)構(gòu)

2 松木樁特點(diǎn)及力學(xué)性能

（1）耐久性好：松木本身含有大量油脂，在打入前又經(jīng)過(guò)防腐處理，置于與空氣隔絕的淤泥質(zhì)土中，基本斷絕了其氧化變質(zhì)的外界因素。19世紀(jì)末20世紀(jì)初，中國(guó)境內(nèi)修建的鐵路橋梁樁基大量采用松木樁，至今運(yùn)營(yíng)狀況良好。從廢棄的橋梁樁基中拔出的樁體來(lái)看，經(jīng)過(guò)近百年的動(dòng)力荷載的作用，木材成色和材質(zhì)均反映出材料具有持續(xù)的強(qiáng)度。

（2）具有輕質(zhì)高強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)松木樁所承受壓力與纖維方向一致時(shí)，其破壞極限狀態(tài)是木材纖維喪失穩(wěn)定性，并非纖維產(chǎn)生斷裂，所以它的強(qiáng)度較高。相關(guān)試驗(yàn)及工程實(shí)例證明，由于松木組織纖維的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，松木樁具有較好的抗拉、抗壓、抗彎和抗剪4種強(qiáng)度。

（3）有較強(qiáng)的吸濕膨脹性能：進(jìn)入淤泥中的松木樁，隨著吸附水的增加將發(fā)生體積膨脹，增強(qiáng)了樁間土的擠密程度。

（4）樁體質(zhì)量易于控制：松木樁為自然生長(zhǎng)且生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，質(zhì)地致密，只要控制好樁徑，沒(méi)有疵病，樁體強(qiáng)度基本一致。

（5）施工方便：木樁施工不需要大型靜壓設(shè)備，也不需要其他砂石料運(yùn)輸設(shè)備，解決了由于基礎(chǔ)軟弱難于承載大型設(shè)備的難題。

3 施工過(guò)程及施工方法

3.1 清除上層淤泥

地質(zhì)勘探資料顯示，淤泥層下為黏土持力層。由于淤泥層厚度較大，為確保木樁進(jìn)入持力層、增強(qiáng)木樁整體效果，施工時(shí)，首先利用挖掘機(jī)清除上表面以下3 m范圍內(nèi)淤泥。

由于工期和場(chǎng)地限制，絞吸等施工工藝均不具備作業(yè)條件，淤泥質(zhì)地段又無(wú)法承載運(yùn)輸車輛，清淤時(shí)只能采用多臺(tái)挖掘機(jī)接力倒運(yùn)開(kāi)挖清淤的方式進(jìn)行，即一臺(tái)挖掘機(jī)將開(kāi)挖的淤泥傳遞給下一臺(tái)挖掘機(jī)、下一臺(tái)挖掘機(jī)再將淤泥傳遞給另一臺(tái)挖掘機(jī)，這樣將淤泥轉(zhuǎn)運(yùn)至岸邊堆泥場(chǎng)。為避免挖掘機(jī)在清淤過(guò)程中下陷，在挖掘機(jī)操作平臺(tái)下墊有一定厚度的工程渣土及鋼板。

3.2 打樁

上層淤泥清除后，在基槽表面鋪撒石灰，以通過(guò)石灰的吸濕性降低淤泥中的含水量。然后，根據(jù)設(shè)計(jì)樁位，在軟基處理范圍內(nèi)，用液壓振動(dòng)錘將瀝青防腐處理的松木樁打入軟基內(nèi)。松木樁直徑20（梢）～30（根）m，間距1.5 m，梅花形布置，預(yù)留2 m樁頭。

3.3 樁間嵌碎石

一部分松木樁打入完成后，立即拋填2 m厚碎石，碎石層與木樁頂齊平后用振動(dòng)碾反復(fù)碾壓至密實(shí)。

3.4 鋪三七灰土層

碎石層上為1 m厚的三七灰土基礎(chǔ)層，該層也是擋墻的建基層，嚴(yán)格按確定好的碾壓參數(shù)進(jìn)行碾壓。

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）進(jìn)場(chǎng)的松木樁必須控制好外觀質(zhì)量，要求樁徑大小一致、無(wú)蟲(chóng)害、無(wú)腐爛或嚴(yán)重干裂。最好選用新樁，以免由于打樁振動(dòng)或地質(zhì)變化導(dǎo)致樁身斷裂。

（2）松木樁去皮后，應(yīng)在瀝青中浸泡數(shù)日或至少涂刷兩遍瀝青防腐。

（3）松木樁樁頭削成錐形，以利打樁。

（4）本工程緊鄰碼頭，打樁時(shí)自碼頭一側(cè)向外側(cè)施打，避免對(duì)碼頭造成擠壓破壞。

（5）控制樁體垂直度，確保樁體垂直打入軟基內(nèi)部。

（6）回填的片石能夠?qū)⑺心緲都庸虨橐粋€(gè)整體，因此必須碾壓密實(shí)。

5 建議

渤海灣為典型的粉砂淤泥質(zhì)平原海岸，基礎(chǔ)軟弱，淤泥層厚度普遍較大。在工期、場(chǎng)地及資金允許的條件下，建議采用混凝土靜力壓樁進(jìn)行基礎(chǔ)處理，以保證樁基深入持力層，形成足夠的支撐力和摩擦力。特殊情況采用木樁時(shí)，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)松木樁，樁頂尤其要嚴(yán)格進(jìn)行防腐處理。同時(shí)，為防打入過(guò)程中樁頂開(kāi)裂，樁頂要加箍，且盡可能將木樁端頭打入持力土層，必要時(shí)可接長(zhǎng)樁錘或?qū)俄斅?lián)系成為整體，增強(qiáng)樁基的整體性。

6 結(jié)語(yǔ)

在工期緊張、場(chǎng)地有限、工程質(zhì)量要求相對(duì)較低的軟基處理工程中，松木樁基礎(chǔ)處理應(yīng)該說(shuō)是不錯(cuò)的選擇。工程結(jié)束至今已6年有余，從外觀看，該軟基加固處理段擋墻始終如一，無(wú)不均勻沉降及傾斜失穩(wěn)現(xiàn)象，得到了業(yè)主的認(rèn)可。