芻議水池工程中沉管擠密抗拔防浮碎石樁的應(yīng)用

■蔣新華 ■中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430000

在建筑施工過(guò)程中，通常采用錨索錨固、錨桿、抗拔樁等手段來(lái)解決抗浮問(wèn)題，但由于地基變形、沉降等會(huì)對(duì)建筑物造成很大的影響，因此，在進(jìn)行抗浮處理時(shí)，還要考慮地基承載力的因素。在水池工程中采用沉管擠密抗拔防浮碎石樁進(jìn)行地基處理，不但能有效的解決抗浮問(wèn)題，還能有效的解決地基沉降、變形等問(wèn)題，保證地理承載力符合設(shè)計(jì)要求。

1 工程地質(zhì)概況

在某污水處理廠建設(shè)過(guò)程中，根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告及后期運(yùn)行要求，將生物反應(yīng)池設(shè)置在淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土上面，該施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)特點(diǎn)為:1層土質(zhì)為人工回填土，土層厚度為0.5m-4.6m，回填土中含有60%-85%的碎石，碎石粒徑為3cm-20cm，砂、粘性土含量比較少，該層結(jié)構(gòu)的松散性沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理，不適合做建筑物的天然地基持力層;2層土質(zhì)為灰黃色粉質(zhì)粘土，土質(zhì)比較好，土層厚度為0.2m-3m，可以當(dāng)作一般建筑物的天然地基持力層，但土層的分布不均勻，局部缺失現(xiàn)象比較嚴(yán)重，土層下部存在高壓縮性灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土;3層土質(zhì)為灰色粉砂夾粘土，土質(zhì)分布不均勻，厚度為3.5m-5.4m，該土層具有高壓縮性，并且分布在整個(gè)區(qū)域;4層土質(zhì)為灰黃色粘土，土質(zhì)比較好，土層的力學(xué)性質(zhì)比較好，土層為中壓縮性、厚度為0.9m-7.5m。

2 地基處理方案

2.1 地基處理方案的確定

該工程生物反應(yīng)池建設(shè)場(chǎng)地的地質(zhì)土層中淤泥質(zhì)土和粘土比較厚，不適合選用強(qiáng)夯處理;沉管灌注樁、預(yù)制鋼筋混凝土樁能解決地基沉降、結(jié)構(gòu)抗浮的問(wèn)題，但該工程地質(zhì)比較軟弱，持力層只能選擇4層粘土層，樁長(zhǎng)需要在40m，而沉管灌注樁的樁長(zhǎng)一般為30m，因此，選用預(yù)制鋼筋混凝土樁為基礎(chǔ);建筑物需要進(jìn)行抗浮處理，因此，需要采用沉管擠密抗拔防浮碎石樁處理地基沉降、抗浮等問(wèn)題;由于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁樁長(zhǎng)比較長(zhǎng)，工程費(fèi)用比較高，因此，本工程采用沉管擠密抗拔防浮碎石樁作為地基基礎(chǔ)處理方案。

2.2 沉管擠密抗拔防浮碎石樁的構(gòu)造

沉管擠密抗拔防浮碎石樁由擠密碎石樁、抗拔鋼筋束、抗拔錨固頭三部分組成，擠密碎石樁能和土體組成一個(gè)新的受力體，有效的提高地基的承載力，同時(shí)擠密碎石樁還具有排水、消除砂層液化、擠密土層的效果;抗拔鋼筋束和抗拔錨固頭能為建筑物提供抗浮力，確保水池在浮力的作用下，也可以正常運(yùn)行。

2.3 沉管擠密抗拔防浮碎石樁成樁工藝

本工程采用直徑為500mm，使用震動(dòng)夯擴(kuò)灌注樁的樁基設(shè)備成孔。在進(jìn)行成樁施工時(shí)，首先在設(shè)定的樁位上安裝預(yù)制混凝土樁尖，然后將外管和內(nèi)管對(duì)準(zhǔn)樁尖用錘擊沉管;當(dāng)沉管達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，將內(nèi)管拔出，同時(shí)向管內(nèi)灌注混凝土擴(kuò)大頭設(shè)計(jì)數(shù)量;然后將內(nèi)管放在外管中進(jìn)行夯擴(kuò)，夯擴(kuò)過(guò)程中緩慢的將內(nèi)管拔起;內(nèi)管拔起后，安裝預(yù)先經(jīng)過(guò)防腐處理的鋼筋束，同時(shí)計(jì)算好充盈系數(shù)，并開(kāi)始灌注碎石料，碎石料灌注結(jié)束后，將內(nèi)管安裝在外管中，開(kāi)始振動(dòng)拔管，樁管拔出地面后，成樁結(jié)束。

3 沉管擠密抗拔防浮碎石樁的原理

抗拔碎石樁的抗拔力是通過(guò)抗拔鋼筋傳遞到擴(kuò)大頭，然后在傳遞到周?chē)馏w，上拔時(shí)，沉管擠密抗拔防浮碎石樁的擴(kuò)大頭的土抗力先達(dá)到極限，而此時(shí)沉管擠密抗拔防浮碎石樁側(cè)摩擦阻力只達(dá)到極限值的一部分，因此，沉管擠密抗拔防浮碎石樁的總極限上拔力對(duì)應(yīng)的位移比較小。沉管擠密抗拔防浮碎石樁的作用原理主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

3.1 擠密作用

在下沉樁管時(shí)，樁管會(huì)對(duì)周?chē)皩赢a(chǎn)生橫向作用力，將土層中和樁管體積相同的土擠向周?chē)馏w，從而使得的周?chē)耐馏w更加密實(shí)，在灌注碎石、振動(dòng)等過(guò)程中也會(huì)將周?chē)馏w擠密，這樣能有效的提高地基的抗剪強(qiáng)度。

3.2 置換作用

地基經(jīng)過(guò)碎石樁加固后，會(huì)形成一個(gè)復(fù)合地基，當(dāng)荷載作用在復(fù)合地基上時(shí)，碎石樁和土體的沉降量是相同的，但土體的壓縮模量小于樁的壓縮模量，荷載會(huì)集中在碎石樁上，這樣會(huì)減少土體承受的荷載。

3.3 排水作用

當(dāng)?shù)卣鸷奢d施加在土層上時(shí)，土?xí)l(fā)生收縮現(xiàn)象，土體空隙水壓力會(huì)增加，土層中的砂土?xí)幱陔x散狀態(tài)，發(fā)生液化現(xiàn)象，沉管擠密抗拔防浮碎石樁的透水性比較好，能形成一個(gè)排水通道，發(fā)生地震時(shí)，能將產(chǎn)生的孔隙水壓力及時(shí)排出，從而達(dá)到防止液化的效果。

3.4 形成復(fù)合地基

沉管擠密抗拔防浮碎石樁取代了同體積的粉土、細(xì)砂，沉管擠密抗拔防浮碎石樁能和周?chē)耐恋匦纬梢粋€(gè)新的受力體，這樣有效的改善原來(lái)地基的性能。

4 布樁要求

根據(jù)施工要求及地質(zhì)狀況，在進(jìn)行生物反應(yīng)池布樁時(shí)，要注意為保證底板地基土和周?chē)浲翆邮芰鶆?，要在池底板邊線(xiàn)均勻的布置兩排沉管擠密抗拔防浮碎石樁，樁距為2020mm×2000mm，樁長(zhǎng)為10.2m-10.5m，樁徑為500mm;在進(jìn)行復(fù)合地基承載力施工時(shí)，要進(jìn)行單樁靜載抗拔檢測(cè)，從而保證復(fù)合地基的承載力符合設(shè)計(jì)要求。

沉管擠密抗拔防浮碎石樁施工結(jié)束后，要對(duì)整個(gè)地基的承載力進(jìn)行試驗(yàn)，其具體過(guò)程為采用千斤頂、精密油壓表組成的加載系統(tǒng)，用慢速維持荷載法對(duì)地基進(jìn)行加載，每級(jí)施加的荷載為最大試驗(yàn)荷載的十分之一，在加載過(guò)程中要認(rèn)真記錄地基最大變形量及殘余變形量。通過(guò)試驗(yàn)證明，沉管擠密抗拔防浮碎石樁滿(mǎn)足本工程設(shè)計(jì)要求，能采用這種方法進(jìn)行地基處理。

5 總結(jié)

沉管擠密抗拔防浮碎石樁能有效的對(duì)軟弱地基進(jìn)行處理，在水池工程中采用沉管擠密抗拔防浮碎石樁，能解決建筑物抗浮問(wèn)題，提高地基的承載力、降低地基沉降量、減少地基壓縮性、消除地基液化現(xiàn)象，沉管擠密抗拔防浮碎石樁對(duì)水池工程施工有十分重要的作用。

［1］李海峰.沉管擠密抗拔防浮碎石樁在水池工程中的應(yīng)用［J］.城市道橋與防洪，2010(08):162-164.

［2］王奇達(dá).振動(dòng)沉管擠密碎石樁在淤泥質(zhì)軟土地基中的應(yīng)用［J］.城市道橋與防洪，2012(09):108-109.

［3］闞保國(guó).夯擴(kuò)擠密碎石樁在軟土路基處理中的應(yīng)用［J］.黑龍江交通科技，2011(01):142-143.

［4］宋均輝.干振沉管擠密碎石樁施工工藝改進(jìn)探討［J］.工程勘察，2010(S1):211-212.