南水北調(diào)天津干線分流井基礎(chǔ)處理方案比較

馬文通，劉 洋

（天津市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，天津 300204）

0 引言

地基處理方法主要有換填墊層土、加筋、夯實(shí)、復(fù)合地基、樁基等。針對(duì)分流井地基承載力低、建筑物抗滑穩(wěn)定問(wèn)題，本文從地基處理效果、地基條件及工程投資等方面，對(duì)換填墊層、復(fù)合地基和樁基進(jìn)行比選。

1 方案1：換填墊層

換填墊層法是將建筑物基底下一定深度的軟弱土層挖除，然后回填強(qiáng)度較大、壓縮性較小、料源較豐富、價(jià)格較便宜且無(wú)腐蝕性的砂土、碎石、石渣、素土、煤灰、礦渣以及其他性能穩(wěn)定的材料，分層夯實(shí)至要求的干密度，作為持力層，達(dá)到增強(qiáng)承載力、減小地基沉降的地基處理目的。換填墊層法一般只用于處理深度不大（對(duì)非濕陷性黃土地區(qū)，一般小于3m）的各類軟弱土層。

由于分流井地基較弱，土層深厚，建筑物自重較大，附加荷載對(duì)較軟弱的下臥層影響仍然很大，地基仍可能產(chǎn)生較大的變形及不均勻變形。

若利用基坑開(kāi)挖、分層換填并夯實(shí)，也可處理較深的軟弱土層，但因分流井處地下水高而需要采取降水措施或坑壁放坡占地面積大或需要支護(hù)，以及因施工土方量大、棄土多等因素，使處理費(fèi)用增高。故本工程不予考慮換填墊層方案。

2 方案2：復(fù)合地基

復(fù)合地基處理方法一般為攪拌樁、碎石樁、水泥粉煤灰碎石樁等。但使用復(fù)合地基的前提條件是建筑物自身抗滑穩(wěn)定能夠滿足要求，或使用復(fù)合地基后，通過(guò)提高置換率、基底摩擦系數(shù)，建筑物抗滑穩(wěn)定滿足要求，否則不能采用復(fù)合地基處理方案。

（1）攪拌樁。攪拌樁的優(yōu)點(diǎn)是不需泥漿護(hù)壁，不產(chǎn)生污染，且樁間距不受限制，適合于加固淤泥，淤泥質(zhì)土和含水量較高而地基承載力小于120kPa的粘土、粉質(zhì)粘土地基。對(duì)于分流井擋墻基礎(chǔ)，使用攪拌樁，通過(guò)提高基礎(chǔ)置換率，基底摩擦系數(shù)有所提高，可滿足建筑物抗滑穩(wěn)定要求,在置換率達(dá)到20%時(shí),基底摩擦系可提高到0.264，樁間距不足1m。因攪拌樁自身強(qiáng)度較低，樁長(zhǎng)較短，基礎(chǔ)沉降仍不能滿足要求。因此不予考慮。

（2）碎石樁。碎石樁法是利用一個(gè)產(chǎn)生水平向振動(dòng)的管狀設(shè)備在高壓水流下邊振邊沖在軟弱粘性土地基中成孔，再在孔內(nèi)分批填入碎石等堅(jiān)硬材料制成一根根樁體，樁體和原來(lái)的粘性土構(gòu)成所謂復(fù)合地基。比起原地基來(lái)，碎石樁復(fù)合地基的承載力高、壓縮性小。同時(shí)復(fù)合地基基底摩擦系數(shù)f值較天然地基增大，提高了建筑物的抗滑穩(wěn)性。但是振沖法施工不僅消耗水量大，而且要排放大量的污泥漿，污染工作環(huán)境。

3 方案3：樁基礎(chǔ)

（1）預(yù)制混凝土樁。采用預(yù)制混凝土樁對(duì)地基進(jìn)行處理，能滿足建筑物抗滑、地基承載力及變形要求（豎向沉降及水平側(cè)移），通過(guò)樁基計(jì)算，因水平力較大，所需預(yù)制混凝土樁的樁徑較大（Φ800mm），且預(yù)制混凝土樁的接頭處抗剪能力較差；從施工方面考慮，大直徑預(yù)制混凝土樁施工機(jī)具重量較大，對(duì)場(chǎng)地及施工輔助設(shè)施要求較高，且由于樁長(zhǎng)較長(zhǎng)，接樁次數(shù)較多，費(fèi)時(shí)費(fèi)料，會(huì)造成質(zhì)量隱患。分流井周附近為居民區(qū)，施工噪聲較大，造成擾民。綜合分析不予采用預(yù)制混凝土樁方案。

（2）混凝土灌注樁。鉆孔灌注樁基本上適用于各種地基，樁體能夠承受較大的水平力和豎向力，可提高抗滑穩(wěn)定性，減少基礎(chǔ)沉降量，從技術(shù)上滿足工程要求；施工方面，鉆孔灌注樁的施工設(shè)備簡(jiǎn)單，機(jī)具重量較小，對(duì)場(chǎng)地及施工輔助設(shè)施要求較低，施工工藝成熟，工程質(zhì)量容易控制，但造價(jià)較高。

由上述可知，鉆孔灌注樁和碎石樁較適用本工程?，F(xiàn)以分流井右側(cè)邊墻典型斷面Ⅰ為例，從工程技術(shù)和投資角度上分別對(duì)二者進(jìn)行比較。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1所示。

從建筑物穩(wěn)定角度看，碎石樁方案采用樁徑0.8m、置換率為30%時(shí)，復(fù)合地基摩擦系數(shù)由地質(zhì)建議的0.20提高到0.29；地基承載力由120kPa提高到176kPa。為滿足抗滑穩(wěn)定要求，擋墻底板長(zhǎng)度為16.5m，前趾長(zhǎng)度為0.6m，檢修工況抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.10，才能滿足抗滑穩(wěn)定要求。

混凝土灌注樁方案樁樁徑為0.8m，擋墻底板長(zhǎng)度為13.2m，前趾長(zhǎng)度為0.6m。灌注樁單樁水平承載力為200kN，檢修工況單樁所受水平力為167.93kN，滿足抗滑穩(wěn)定要求。

圖1 樁基方案比較簡(jiǎn)圖

從地基沉降角度看，碎石樁方案樁長(zhǎng)為16m，邊墻最終沉降量為132.45mm?；炷凉嘧斗桨笜堕L(zhǎng)16m，邊墻最終沉降量為47.25mm。由于分流井基礎(chǔ)軟弱粘土層厚度很大，碎石樁基礎(chǔ)不能很好地改善地基沉降問(wèn)題。當(dāng)碎石樁樁長(zhǎng)大于7m時(shí)，制樁工效將顯著降低。

從工程投資角度看，取延米右側(cè)邊墻典型斷面Ⅰ為計(jì)算單元，碎石樁方案投資低于混凝土灌注樁方案投資。

由于分流井處地下水位較高且有防滲要求，為保證水池內(nèi)底板抗浮穩(wěn)定，底板下部設(shè)混凝土抗拔樁。為使邊墻與水池底板沉降差滿足規(guī)范要求，同時(shí)避免池身漏水，故要求水池邊墻基礎(chǔ)除了抵抗較大水平力外，尚需有較小的沉降量。

經(jīng)各方面綜合比較，混凝土灌注樁基礎(chǔ)雖工程投資較大，鑒于分流井工程的特點(diǎn)及其重要性，其基礎(chǔ)處理以混凝土灌注樁方案為推薦方案。

4 結(jié)語(yǔ)

建筑工程中基礎(chǔ)處理的問(wèn)題很多，遇到這樣的問(wèn)題，我們要多比選、多研究，不能一味地堅(jiān)持以節(jié)省投資為前提，要考慮多方面的因素，找到最合適工程的方案。設(shè)計(jì)方案沒(méi)有最好的，只有最適合的。