某綜合管廊地基處理方案研究

褚方平

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市200092）

某綜合管廊地基處理方案研究

褚方平

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市200092）

以某綜合管廊為例，從液化土以及軟弱土的處理角度出發(fā)，對(duì)采用三軸水泥土攪拌樁長(zhǎng)短樁相結(jié)合的處理方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹；為類似的工程條件提供了經(jīng)驗(yàn)，希望能對(duì)類似的地基處理設(shè)計(jì)起到一定的借鑒作用。

綜合管廊；液化土；地基處理；復(fù)合地基；三軸攪拌樁

0 引言

?？谑泄鹆盅蠼?jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)成立于1991年7月，是經(jīng)海南省政府批準(zhǔn)，經(jīng)國(guó)家發(fā)改委、國(guó)土資源部、建設(shè)部聯(lián)合審核后保留的省級(jí)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，規(guī)劃總面積41.3km2。經(jīng)過(guò)二十五年的開發(fā)建設(shè)，開發(fā)區(qū)已初步形成椰風(fēng)海韻熱帶風(fēng)光、迷人海濱旅游度假區(qū)、以現(xiàn)代觀光農(nóng)業(yè)為核心的農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)區(qū)；未來(lái)的桂林洋開發(fā)區(qū)將形成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)所、農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)場(chǎng)所、休閑旅游場(chǎng)所三者結(jié)合在一起的國(guó)家熱帶農(nóng)業(yè)公園。

為響應(yīng)國(guó)家對(duì)地下綜合管廊建設(shè)的相關(guān)政策、積極推動(dòng)桂林洋國(guó)家熱帶農(nóng)業(yè)公園的建設(shè)，在征求各方意見的情況下，建設(shè)江東大道二期（桂林洋段）綜合管廊。

1 工程概況

1.1 建設(shè)區(qū)域概況

擬建江東大道二期（桂林洋段）綜合管廊西起江東大道～興洋大道交叉路口西側(cè)，東至江東大道～桂林洋大道交叉路口東側(cè)，總長(zhǎng)約3.2k m。擬建綜合管廊為單層雙倉(cāng)斷面，其線位布置在道路紅線南側(cè)規(guī)劃綠化帶內(nèi)，見圖1、圖2。

1.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)擬建工程場(chǎng)地地質(zhì)調(diào)查及勘探孔揭露，擬建場(chǎng)地地層由新至老為：第四系全新統(tǒng)人工成因的耕植土、雜填土；全新統(tǒng)的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、砂土和粉質(zhì)粘土；中更新統(tǒng)北海組的砂土和粉質(zhì)粘土；第三紀(jì)上新統(tǒng)?？诮M海相成因的粉質(zhì)粘土。場(chǎng)地各土層工程特性參數(shù)見表1。

擬建場(chǎng)地位于8度抗震設(shè)防區(qū)，場(chǎng)地現(xiàn)狀地面下20 m深度范圍內(nèi)分布有全新統(tǒng)飽和砂土，分別為③2層淤泥質(zhì)細(xì)砂、③3層淤泥質(zhì)粗砂、③4層中砂和③7層淤泥質(zhì)粗砂；采用現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)貫實(shí)測(cè)值對(duì)飽和砂土進(jìn)行進(jìn)一步液化判別，上述飽和砂土層均發(fā)生液化反應(yīng)，液化等級(jí)為中等～嚴(yán)重，具體場(chǎng)地地基土分段評(píng)定液化等級(jí)見表2。

2 地基處理方案分析[1 -3 ]

2.1 地基處理方案的確定

本工程擬建綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面底板面埋深約6.45 m（見圖3），根據(jù)綜合管廊縱斷面設(shè)計(jì)，管廊基底多位于淤泥質(zhì)土層或砂層；淤泥質(zhì)土層地基承載力為60～80 k P a，砂層地基承載力均大于100 k P a?？紤]本工程范圍內(nèi)存在大面積的溝塘，管廊擬建場(chǎng)地為填方路段，全線填方高度為0.70～4.70 m；因此工程性能較差的③層淤泥質(zhì)黏土、③1層含砂淤泥質(zhì)黏土、③2層淤泥質(zhì)細(xì)砂無(wú)法滿足地基承載力及沉降控制的要求。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定：對(duì)于淤泥質(zhì)土，可采用預(yù)壓法、水泥土攪拌法、高壓旋噴法、注漿加固法等方法進(jìn)行處理。

同時(shí)根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，本工程管廊擬建場(chǎng)地現(xiàn)狀地面下20 m深度范圍內(nèi)分布有③2層淤泥質(zhì)細(xì)砂、③3層淤泥質(zhì)粗砂、③4層中砂和③7層淤泥質(zhì)粗砂等全新統(tǒng)飽和砂土，均為中等～嚴(yán)重飽和液化砂土；因此擬建場(chǎng)地亦需進(jìn)行液化土處理。由于場(chǎng)地液化土層較厚，按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，本工程液化土可采用加密法（如振沖、振動(dòng)加密、擠密碎石樁）進(jìn)行處理。

圖1 江東大道二期（桂林洋段）綜合管廊定位圖（單位：mm）

圖2 江東大道二期（桂林洋段）綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面布置圖（單位：mm）

表1 場(chǎng)地各土層工程特性參數(shù)表

表2 場(chǎng)地地基土液化等級(jí)評(píng)定表

圖3 江東大道二期（桂林洋段）綜合管廊擬建場(chǎng)地現(xiàn)狀圖

地基處理時(shí)亦需考慮基坑開挖的需求。由于本工程管廊基坑開挖范圍內(nèi)以素填土、淤泥質(zhì)土等土層為主，為減小基坑開挖對(duì)北側(cè)道路路基的影響，本工程管廊基坑開挖以垂直圍護(hù)為主；為滿足基坑坑底抗隆起及基坑止水的要求，管廊基坑坑底需采用壓密注漿、水泥土攪拌法或高壓旋噴法等方法進(jìn)行坑底加固。

綜合考慮管廊地基承載力、沉降控制、基底液化土處理以及基坑止水、坑底抗隆起的需求；經(jīng)過(guò)比較，本工程擬采用較為經(jīng)濟(jì)的水泥土攪拌法對(duì)管廊基底軟弱土及液化土進(jìn)行地基處理。通過(guò)硬化軟弱土以提高地基土的強(qiáng)度并增大土層的壓縮模量；通過(guò)水泥與砂土的化學(xué)固結(jié)，改變土體的性質(zhì)、增加砂土的密實(shí)度以消除液化；通過(guò)化學(xué)固結(jié)降低砂土的滲透系數(shù)以形成坑底隔水層；通過(guò)摻加水泥、增加坑底土體的重度以滿足基坑坑底抗隆起的要求。

考慮本工程管廊基底需進(jìn)行地基處理的土層較厚，為保證攪拌樁成樁的可行性及完整性，本工程擬采用功率更強(qiáng)、處理深度更大的850@600三軸水泥土攪拌樁進(jìn)行地基處理。

2.2 樁長(zhǎng)、樁間距的設(shè)計(jì)

以變形縫076～079段（樁號(hào)K10+793.44～K10+ 871.98）綜合管廊為例，該段管廊現(xiàn)狀為溝塘，管廊頂部填方高度約為2.5 m。經(jīng)地質(zhì)縱斷面揭露，本段管廊基底下土層由上至下分別為③1層含砂淤泥質(zhì)黏土、③3層淤泥質(zhì)粗砂、③層淤泥質(zhì)黏土、③7層淤泥質(zhì)粗砂、⑧層粉土；其中③3層淤泥質(zhì)粗砂和③7層淤泥質(zhì)粗砂為液化土層，液化等級(jí)為嚴(yán)重；③1層含砂淤泥質(zhì)黏土、③層淤泥質(zhì)黏土為軟弱層。地基處理時(shí)需解決③3層淤泥質(zhì)粗砂、③7層淤泥質(zhì)粗砂等土層的液化問(wèn)題以及③1層含砂淤泥質(zhì)黏土、③層淤泥質(zhì)黏土等土層地基承載力和抗變形能力不足的問(wèn)題。縱斷面見圖4。

圖4 江東大道二期（桂林洋段）樁號(hào)K10+793.44～K10+871.98段綜合管廊地質(zhì)縱斷面圖

管廊設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于管廊主體結(jié)構(gòu)一般只考慮抗震構(gòu)造措施，其結(jié)構(gòu)配筋以裂縫控制為主，結(jié)構(gòu)承載能力計(jì)算不起控制作用；結(jié)合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.3.4條的相關(guān)說(shuō)明，本工程管廊在對(duì)③3層淤泥質(zhì)粗砂、③7層淤泥質(zhì)粗砂等液化土層進(jìn)行處理時(shí)，考慮只對(duì)設(shè)計(jì)地面下15 m范圍內(nèi)的液化土進(jìn)行完全處理。由于本工程管廊底板底面設(shè)計(jì)地面下埋深約為7.0 m，管廊基底液化土處理時(shí)，考慮采用8.0 m長(zhǎng)850@600三軸水泥土攪拌樁等長(zhǎng)短樁進(jìn)行滿堂處理；對(duì)于設(shè)計(jì)地面埋深15m以下的液化土，擬采用長(zhǎng)樁疏樁打穿液化土層以進(jìn)行部分處理。

同時(shí)為保證三軸攪拌樁處理液化土的效果，管廊在進(jìn)行液化土處理時(shí)，以50 m左右長(zhǎng)度管廊為一區(qū)間，在每個(gè)區(qū)間周邊設(shè)置滿堂長(zhǎng)樁將各區(qū)間形成一個(gè)封閉獨(dú)立的區(qū)格，以減小地震時(shí)各管廊區(qū)間地震影響的聯(lián)動(dòng)性。管廊基底下850@600三軸水泥土攪拌樁滿堂短樁+長(zhǎng)樁疏樁具體布置見圖5、圖6。

圖5 850@600三軸水泥土攪拌樁滿堂短樁+長(zhǎng)樁疏樁地基處理平面布置圖（單位：mm）

圖6 850@600三軸水泥土攪拌樁滿堂短樁+長(zhǎng)樁疏樁地基處理橫斷面示意圖

對(duì)于③1層含砂淤泥質(zhì)黏土、③層淤泥質(zhì)黏土等軟弱土層，擬采用850@600三軸水泥土攪拌樁以形成復(fù)合地基進(jìn)行處理，三軸水泥土攪拌樁樁長(zhǎng)以進(jìn)入下臥非軟弱層0.5 m為準(zhǔn)。

以變形縫076～079段（樁號(hào)K10+793.44～K10+ 871.98）綜合管廊為例，根據(jù)該段管廊基底下土層的分布情況，結(jié)合液化土及軟弱土的處理需求；本段管廊基底下采用有效長(zhǎng)度為8.0 m的滿堂短樁進(jìn)行液化土及部分軟弱土的處理、采用有效長(zhǎng)度為15.0 m疏樁長(zhǎng)樁對(duì)③層淤泥質(zhì)黏土軟弱土進(jìn)行完全處理并對(duì)③7層淤泥質(zhì)粗砂進(jìn)行部分液化處理，見圖7。

2.3 復(fù)合地基承載力驗(yàn)算

以變形縫076～077段（樁號(hào)K10+793.44～K10+ 820.00）綜合管廊為例，短樁為滿堂加固，坑底以下有效長(zhǎng)度為8.0m；長(zhǎng)樁疏樁最大間距為1.987 5 m×3.6 m，坑底以下有效長(zhǎng)度為15 m?，F(xiàn)計(jì)算長(zhǎng)樁的復(fù)合地基承載力（地質(zhì)參照孔為G K116）。

圖7 江東大道二期（桂林洋段）樁號(hào)K10+793.44～K10+871.98段綜合管廊長(zhǎng)短樁地基處理縱斷面示意圖

復(fù)合地基承載力特征值：

復(fù)合地基承載力驗(yàn)算（以標(biāo)準(zhǔn)段為例，其管廊基底壓力為106.74k P a）：

fa=95+17×(4.5-0.5)=163 k P a＞106.74 k P a，加固后復(fù)合地基承載力滿足要求。

2.4 復(fù)合地基沉降驗(yàn)算

以變形縫076～077段（樁號(hào)K10+793.44～K10+ 820.00）綜合管廊為例進(jìn)行復(fù)合地基加固區(qū)沉降驗(yàn)算（地質(zhì)參照孔為G K116）。

該區(qū)段管廊平面尺寸為26.81 m×8.8 m，管廊基底附加荷載：

F附加=106.74×26.81×8.8-26.81×8.8×18× 4.5=6 073 k N

管廊基底具體沉降量計(jì)算如下所示：

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（見表3）；

（2）土層列表（見表4）；

（3）沉降計(jì)算（見表5、表6）。

表3 管廊基底土沉降計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表

表4 管廊基底土層分布表

表5 管廊基底各土層壓縮情況表

表6 計(jì)算點(diǎn)沉降量表

附加應(yīng)力（k P a）pmax=25.74，pmin=25.74，平均= 25.74。

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（G B 50007-2011）式5.3.5計(jì)算，沉降計(jì)算點(diǎn)（x=0.000 m，y= 0.000 m）各層土的壓縮情況。

（4）結(jié)論

變形縫076～077段（樁號(hào)K10+793.44～K10+ 820.00）綜合管廊地基加固后最大沉降量=46.911 mm＜200 mm，滿足規(guī)范要求。

3 地基處理質(zhì)量控制上標(biāo)[4-7]

3.1 施工技術(shù)要求

由于本工程擬建場(chǎng)地范圍內(nèi)存在大面積的溝塘，塘底標(biāo)高為0.700～1.600，且部分塘底存在一定厚度的淤泥；同時(shí)本管廊擬建場(chǎng)地為填方路段，全線填方高度為0.700～4.700 m；為形成平整的工作面并考慮管廊基坑施工要求，地基處理需在場(chǎng)地平整并回填至管廊頂板頂部1.0 m后方可進(jìn)行。

（2）攪拌樁采用攪拌噴漿下沉、坑底重復(fù)攪拌、攪拌噴漿提升直至孔口的施工工藝。攪拌機(jī)必須帶有計(jì)量裝置。

（3）施工前需進(jìn)行水泥土室內(nèi)配比及抗壓試驗(yàn)，要求28 d齡期的抗壓強(qiáng)度qu≥0.8 MPa，90 d齡期的抗壓強(qiáng)度qu≥1.5 MPa。

（4）為保證攪拌樁的質(zhì)量，鉆機(jī)提升速度控制在1 m/m in以內(nèi)，且轉(zhuǎn)速不小于60轉(zhuǎn)/m in；垂直偏差不得超過(guò)0.5%，向下鉆進(jìn)的速度應(yīng)比上提時(shí)的速度慢一倍左右，以便盡可能保證水泥土的充分?jǐn)嚢琛Ａ瞎抟淮渭恿狭坎坏眯∮谝桓鶚兜乃嘤昧?50 k g；噴入量不足時(shí)應(yīng)補(bǔ)噴，補(bǔ)噴搭接長(zhǎng)度不得小于1 m且必須在12 h內(nèi)完成。

（5）水泥土攪拌樁搭接施工的間隔時(shí)間不宜大于24 h；當(dāng)超過(guò)時(shí)，搭接施工時(shí)應(yīng)放慢攪拌速度。若無(wú)法搭接或搭接不良，應(yīng)作為冷縫記錄在案，并在搭接處采取補(bǔ)救措施。

（6）水泥土攪拌樁施工時(shí)樁機(jī)就位應(yīng)對(duì)中，平面允許偏差為±20 mm，立柱導(dǎo)向架的垂直度偏差不應(yīng)大于1/250。

3.2 地基處理檢測(cè)技術(shù)要求

（1）施工過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查施工記錄和計(jì)量記錄。

（2）成樁3 d內(nèi)，采用輕型動(dòng)力觸探（N10）檢查上部樁身的均勻性，檢驗(yàn)數(shù)量為施工總樁數(shù)的1%，且不少于3根。

（3）成樁7 d后，采用淺部開挖樁頭進(jìn)行檢查，開挖深度宜超過(guò)停漿（灰）面下0.5 m，檢查攪拌樁的均勻性，量測(cè)成樁直徑，檢查數(shù)量不少于總樁數(shù)的5%。

（4）成樁28 d后采用雙管單動(dòng)取樣器鉆取芯樣作水泥土抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)，各區(qū)段檢驗(yàn)數(shù)量為施工總樁數(shù)的0.5%，且不少于6點(diǎn)。

（5）水泥土攪拌樁成樁質(zhì)量檢測(cè)要求見表7。

表7 水泥土攪拌樁成樁質(zhì)量檢測(cè)要求表

（6）成樁28 d后采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（N）對(duì)加固后土體進(jìn)行液化判別。

（7）地基加固后復(fù)合地基承載力特征值按95 k P a計(jì)；成樁28 d后應(yīng)進(jìn)行復(fù)合地基承載力檢測(cè)，每個(gè)區(qū)段檢測(cè)數(shù)量不少于3組并滿足《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（J G J79-2012）第7.3節(jié)及附錄B的要求。

4 結(jié)論

以?？谑薪瓥|大道二期（桂林洋段）綜合管廊為例，在綜合管廊擬建場(chǎng)地同時(shí)存在液化土與軟弱土的情況下，從液化土處理、軟弱土處理等方面著手，并結(jié)合基坑設(shè)計(jì)的需求；提出了采用850@600三軸水泥土攪拌樁長(zhǎng)短樁相結(jié)合的方法進(jìn)行地基處理。地基處理施工完畢后實(shí)施地基承載力檢測(cè)、液化探測(cè)以及變形觀測(cè)，采用靜荷載試驗(yàn)確定水泥攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值、采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判定加固后土體的液化性，檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求，取得比較好的效果。為類似的工程條件提供了經(jīng)驗(yàn)，值得推廣應(yīng)用。

[1]GB50007-2011,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JGJ79-2012,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3]GB50202-2002,建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[4]伊運(yùn)恒.碎石樁和水泥攪拌樁復(fù)合地基在液化土中的應(yīng)用[J].山西建筑,2015(1):86-87.

[5]林偉.水泥土攪拌樁與C F G樁在復(fù)合地基中的應(yīng)用[J].江西建材,2015(2):101-102.

[6]殷忠平.論述市政工程中軟弱地基的處理方法[J].江西建材, 2016(1):111-112.

[7]曹向東.深層攪拌樁處理軟土地基應(yīng)用實(shí)例[J].科技與創(chuàng)新, 2016(2):124-125.

U416.1

B

1009-7716（2017）06-0296-05

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.06.087

2017-03-20

褚方平（1984-），男，江蘇常州人，工程師，從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。