減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)在龍津閘站工程中的應(yīng)用與研究

楊嘉為

減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)在龍津閘站工程中的應(yīng)用與研究

楊嘉為

（上?？睖y設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海200434）

汕頭市東部城市經(jīng)濟(jì)帶新津片區(qū)河口治理及綜合開發(fā)項(xiàng)目龍津閘站地質(zhì)勘探結(jié)果顯示，表層細(xì)砂嚴(yán)重液化，因此，地基處理需考慮地基承載力、基礎(chǔ)沉降和地基液化三種因素。龍津閘站地基處理的主要目標(biāo)為控制沉降，經(jīng)分析選用減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)，結(jié)合土層分布情況以及相關(guān)規(guī)范，提出具體的設(shè)計(jì)方案。通過計(jì)算減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)中點(diǎn)沉降為88.89m，設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求。

疏樁基礎(chǔ)；泵閘；軟土地基；方案研究

軟土地基易出現(xiàn)預(yù)制樁基礎(chǔ)下部脫空現(xiàn)象，當(dāng)?shù)鼗休d力基本滿足要求時(shí)，可設(shè)置穿過軟土層進(jìn)入相對較好土層的疏布摩擦型樁，由樁和樁間土共同分擔(dān)荷載，這樣處理能避免閘建筑物底板與地基土脫空現(xiàn)象的出現(xiàn)，且預(yù)制樁數(shù)量較少，施工進(jìn)度較快，節(jié)省工程投資。本文結(jié)合汕頭市東部城市經(jīng)濟(jì)帶新津片區(qū)河口治理及綜合開發(fā)項(xiàng)目龍津閘站地基處理工程實(shí)例介紹減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

1 工程概況

汕頭市東部城市經(jīng)濟(jì)帶新津片區(qū)河口治理及綜合開發(fā)工程處在汕頭市韓江三角洲網(wǎng)河出?？陂T區(qū)域，工程建設(shè)范圍從汕頭港防沙堤起，基本平行現(xiàn)狀海岸，向東北方向延伸，經(jīng)過新津河口、外砂河口（南港口），止于萊蕪半島堤。

新津片區(qū)整個(gè)圍區(qū)堤線全長7844 m，其中加高加固達(dá)標(biāo)段1342 m，新建堤線6502 m。圍區(qū)面積4.11 km2。在上游北部大堤樁號S6+721.6上布置龍津閘站，龍津閘站內(nèi)側(cè)連接排澇河涌，外側(cè)溝通新津河，河涌底高程-2.0 m，閘站自流層底高程定為-5.0 m，外側(cè)拋石防沖槽末端高程為-2.50 m，采用單坡一直放坡到-4.0 m高程新津河河道底部邊緣，并采用拋石護(hù)底結(jié)構(gòu)保護(hù)外側(cè)河道。

本工程位于地震基本烈度8度區(qū)域，本工程穿堤建筑物按抗震設(shè)計(jì)烈度8度進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)[1]。

龍津閘站各土層參數(shù)見表1[1]。

龍津閘站基礎(chǔ)均座落在第②層粉細(xì)砂上，呈松散～稍密狀，經(jīng)判別為嚴(yán)重液化土層，其下伏軟弱③層淤泥質(zhì)粘性土夾砂，地基穩(wěn)定和沉降變形難以滿足要求，不宜采用天然地基，應(yīng)進(jìn)行地基處理或采用樁基礎(chǔ)，建議采用樁基礎(chǔ)以第⑤層含礫中粗砂作為樁基持力層[1]。

表2 龍津閘站整體穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表

表3 龍津閘站沉降和地基承載力計(jì)算結(jié)果

第②層粉細(xì)砂具中等滲透性，泵閘地基可能存在滲透穩(wěn)定問題，應(yīng)采取防滲措施[1]。

參照《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL256-2001）[2]的有關(guān)公式對龍津閘站進(jìn)行整體穩(wěn)定計(jì)算及天然基礎(chǔ)條件下沉降計(jì)算和地基承載力計(jì)算。計(jì)算成果見表2～3。

從上面的計(jì)算結(jié)果可知，龍津閘站應(yīng)力分布比較合理，應(yīng)力滿足規(guī)范要求，建筑物地基承載力滿足規(guī)范要求，但天然基礎(chǔ)條件下，建筑物沉降難以滿足要求，為確保建筑物的正常運(yùn)行，必須對地基進(jìn)行加固處理，同時(shí)需要對基礎(chǔ)進(jìn)行液化處理。

2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)鉆孔報(bào)告，本工程區(qū)域地基土表層均為②層細(xì)砂層，松散狀，下部為軟弱下臥層③層淤泥質(zhì)粘土夾砂，高壓縮性，⑤層中粗砂層，中密～密實(shí)，是比較理想的樁基持力層。龍津閘站坐落在②層細(xì)砂層上，根據(jù)地質(zhì)勘探結(jié)果，表層細(xì)砂為嚴(yán)重液化，因此地基處理除考慮地基承載力和基礎(chǔ)沉降外還應(yīng)考慮地基液化方面的問題。

2.1 地基處理方法

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）[3]以及《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL256-2001）[2]，此種地基加固的方法主要有換填法、預(yù)壓法、深層攪拌法、高壓噴射注漿法、樁基礎(chǔ)、振沖法和砂石樁法等。

由于地基表層細(xì)砂層較厚，下部又為高壓縮性淤泥質(zhì)粘土層，所以換填法工程量較大，不是很經(jīng)濟(jì)。高壓噴射注漿法對處理液化地基效果不是很好，因此本階段不推薦上述地基處理方法。預(yù)壓加固法能有效地減小地基的總沉降值及不均勻沉降值（由于本工程表層細(xì)砂層和淤泥質(zhì)土下部的中粗砂層均為良好的排水層，都能有效的促進(jìn)淤泥質(zhì)土層的固結(jié)），但是預(yù)壓加固后表層砂的貫入度如不能夠達(dá)到臨界貫入度以上，還需要另外進(jìn)行地基液化處理；另外樁基礎(chǔ)、振沖法和砂石樁法均能有效的消除砂土的液化，其中樁基礎(chǔ)由于樁基穿透細(xì)砂層和淤泥質(zhì)粘土層，將中粗砂層作為持力層，因此能夠同時(shí)解決地基沉降、承載力和砂土液化問題，但投資較高。振沖法和砂石樁法由于處理的深度有限（一般不超過15 m）因此對承載力和沉降要求較高的建筑物地基基礎(chǔ)不宜采用這兩種處理方法。而且振沖法進(jìn)行地基處理需要設(shè)排泥場等設(shè)施，造成環(huán)境污染，本工程對環(huán)境要求較高，故也不推薦采用振沖法進(jìn)行液化地基處理。

根據(jù)第1節(jié)地基承載力及沉降計(jì)算的成果和以上對各種地基處理方法的分析，本工程推薦采用樁基礎(chǔ)處理方案。龍津閘站基礎(chǔ)要滿足沉降量要求，地基處理深度基本在20 m以上（處理至③層底），要達(dá)到這樣的深度通常采用預(yù)制鋼筋混凝土樁和灌注樁比較合適，但軟土地基易出現(xiàn)預(yù)制樁基礎(chǔ)下部脫空現(xiàn)象，因此采用一般樁基礎(chǔ)并非最合理的選擇。

龍津閘站進(jìn)行地基處理的主要目的是控制沉降，推薦采用減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)，根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JTJ94-2008）[4]5.6節(jié)，當(dāng)?shù)鼗休d力基本滿足要求時(shí)，可設(shè)置穿過軟土層進(jìn)入相對較好土層的疏布摩擦型樁，由樁和樁間土共同分擔(dān)荷載，這樣處理能避免閘站底板與地基土脫空現(xiàn)象的出現(xiàn)。該方案的優(yōu)點(diǎn)是預(yù)制樁數(shù)量較少，施工進(jìn)度較快，可與圍封板樁采用同樣的施工機(jī)械，避免設(shè)備的二次進(jìn)場，節(jié)省工程投資，缺點(diǎn)是需要根據(jù)地基液化情況設(shè)圍封消除液化，本工程圍封可結(jié)合防滲板樁設(shè)置。

2.2 減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

根據(jù)土層分布情況，結(jié)合規(guī)范相關(guān)規(guī)定，預(yù)制鋼筋混凝土方樁規(guī)格均采用300 mm×300 mm（根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JTJ94-2008）[4]3.3.2條的有關(guān)規(guī)定，抗震烈度為8度及以上地區(qū)，不宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土樁。因此本工程樁基礎(chǔ)推薦采用預(yù)制鋼筋混凝土方樁基礎(chǔ)，長度根據(jù)各基礎(chǔ)埋深及相應(yīng)位置的地層情況，經(jīng)計(jì)算確定。通過計(jì)算可知龍津閘站下布樁50根，樁長19.5 m，順?biāo)鞣较虿贾?0排，垂直水流方向布置5排。由于本工程地震工況產(chǎn)生較大的水平荷載，為避免預(yù)制樁樁頂產(chǎn)生較大的剪力和彎矩造成破壞，樁頂與底板連接采用自由端連接，相應(yīng)板樁圍封與底板采用柔性接頭。同時(shí)為增加后期地基處理的靈活性，在底板預(yù)留注漿孔。

2.2.1 計(jì)算方法及計(jì)算軟件

本次計(jì)算為減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)中點(diǎn)沉降計(jì)算。

《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)[4]中5.6.2減沉復(fù)合疏樁中心點(diǎn)沉降計(jì)算：

（建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008）[4]5.6.2-1）

式中S為樁基中心點(diǎn)沉降量；Ss為由承臺(tái)底地基土附加壓力作用下產(chǎn)生的中點(diǎn)沉降；Ssp為由樁土相互作用產(chǎn)生的沉降；

其中由承臺(tái)地基土附加壓力作用下產(chǎn)生的中點(diǎn)沉降用我院認(rèn)證的Pile2008計(jì)算。

2.2.2 荷載計(jì)算

根據(jù)《龍津閘站整體穩(wěn)定計(jì)算》計(jì)算結(jié)果可知，對于沉降最不利工況在完建工況，故本次計(jì)算采用完建工況計(jì)算。

2.2.3 沉降計(jì)算

（1）由樁土相互作用產(chǎn)生的沉降Ssp

（建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008）[4]5.6.2-3）

樁選用50根300 mm×300 mm，樁長19.5 m,基礎(chǔ)底面標(biāo)高-6.2 m。具體計(jì)算結(jié)果見表5。

（2）由承臺(tái)底地基土附加壓力作用下產(chǎn)生的中點(diǎn)沉降Ss

表4 地基應(yīng)力、抗滑穩(wěn)定及抗浮穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表

表5 樁土相互作用產(chǎn)生的沉降Ssp

表6 承臺(tái)底地基土附加壓力作用下產(chǎn)生的中點(diǎn)沉降Ss

（建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008）[4]5.6.2-3）

（建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008）[4]5.6.2-4）

假想天然地基平均附加壓力，Po=1.0×(122566.41-50× 619.5)/1242.44=73.7kPa承臺(tái)底地基土附加壓力作用下產(chǎn)生的中點(diǎn)沉降Ss的計(jì)算采用我院認(rèn)證的pile2008軟件計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表6。

（3）計(jì)算結(jié)果

基礎(chǔ)布置50根300 mm×300 mm混凝土預(yù)制方樁，樁長19.5 m。

減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)中點(diǎn)沉降：

滿足規(guī)范要求。

Application and Research of Reducing Compound Sparse Pile Foundation in Longjin Gate Station Project

Yang Jiawei
（Shanghai Surveyand Design Institute Co.,Ltd Shanghai 200434,China）

For Longjin station of geological exploration results of the comprehensive development area of Xinjin estuary project dragon Eastern City Economic Zone in Shantou City,The results showthat the surface fine sand is heavily liquefied,so the foundation treatment needs to consider three factors:foundation bearing capacity,foundation settlement and foundation liquefaction.The main goal of the foundation treatment of Longjin gate station is to control the settlement,and the foundation of the composite sparse pile is analyzed and analyzed,and the concrete design scheme is put forward according to the distribution of soil layer and the relevant specification.By calculating the center sedimentation of the sparse pile foundation is 88.89m,the design meets the requirements ofthe specification.

Sparse pile foundation；Pumps and Soft soil foundation

TU473.1

B

《龍津閘站整體計(jì)算》中的結(jié)果作為已知荷載，如表4所示。

1673-9000（2017）02-0108-04

2016-01-03

楊嘉為（1984-），男，陜西咸陽人，工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作。