羅晨皓

(上海城投水務(wù)工程項(xiàng)目管理有限公司，上海 201103）

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目基本信息

虹橋污水處理廠工程是上海市中心城區(qū)第一座全地下式污水處理廠，占地面積約11.5 公頃，設(shè)計(jì)規(guī)模為20 萬(wàn)m3/d，采用地下一體化箱體結(jié)構(gòu)型式，分為A 區(qū)(深)和B 區(qū)(淺)兩個(gè)區(qū)域。其中樁基工程(HQ1.1 標(biāo))施工面積達(dá)9 萬(wàn)多m2，樁數(shù)近萬(wàn)根，屬超大規(guī)模樁基工程，且合同工期僅4 個(gè)月，地下障礙物“點(diǎn)多面廣”，進(jìn)度及質(zhì)量要求均較高。

圖1 一體化構(gòu)筑物三維模型展示

圖2 平面及高程分區(qū)圖

1.2 工程地質(zhì)條件

1)地質(zhì)與地貌

擬建場(chǎng)地屬濱海平原地貌，場(chǎng)地收儲(chǔ)前原主要為民宅和廠房，表層覆蓋較厚的雜填土，建筑垃圾較多。擬建場(chǎng)地內(nèi)的土層性質(zhì)及分布情況詳見(jiàn)下表。

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2)地下水

根據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范《巖土工程勘察規(guī)范》(DGJ08-37-2012),設(shè)計(jì)時(shí)年平均地下水高水位埋深可按0.5m 計(jì)，年平均低水位埋深按1.5m 計(jì)。

2 樁基設(shè)計(jì)

2.1 樁基選型

根據(jù)上海地區(qū)以往工程經(jīng)驗(yàn)，大型水池的樁基一般采用三種型式：預(yù)制方樁、預(yù)制管樁以及鉆孔灌注樁，并考慮新型樁基的應(yīng)用，增加勁性復(fù)合樁基。四種樁型比較如下表：

樁型 施工工期 樁基施工影響 樁基承載力 造價(jià)預(yù)制方樁采用預(yù)制樁，工期較短。實(shí)心樁，擠土效應(yīng)明顯，不適用于樁距較小的單體，對(duì)環(huán)境有影響。同樁徑下單樁承載力相對(duì)于PHC 管樁較大，抗拔力較大，且可靠。同樁徑下每延米造價(jià)相對(duì)于PHC 管樁較高。PHC管樁采用預(yù)制樁，工期較短。空心樁，可采用開(kāi)口樁尖；擠土效應(yīng)相對(duì)較小，適用于樁距適中的單體，對(duì)環(huán)境有影響。同樁徑下單樁承載力相對(duì)于預(yù)制方樁較小，抗拔力受接頭影響一般，接頭存在一定風(fēng)險(xiǎn)。同樁徑下每延米造價(jià)相對(duì)于預(yù)制方樁較低。鉆孔灌注樁采用現(xiàn)澆混凝土，工期較長(zhǎng)。鉆孔樁，無(wú)擠土效應(yīng)，適用于周邊環(huán)境要求較高的單體，有泥漿污染問(wèn)題。樁徑大，單樁承載力較大，同預(yù)制樁比承載力發(fā)揮效能不足，抗拔力較大且可靠。綜合造價(jià)高于預(yù)制樁，大約是預(yù)制樁的2 倍左右。勁性復(fù)合樁攪拌樁內(nèi)打設(shè)預(yù)制樁，工期短。攪拌樁+打入樁，無(wú)擠土效應(yīng)，對(duì)環(huán)境基本無(wú)影響，無(wú)泥漿污染問(wèn)題同樁徑下，比預(yù)制樁高，抗拔力受接頭影響一般，抗拔接頭存在一定風(fēng)險(xiǎn)。綜合造價(jià)低于鉆孔灌注樁而大于預(yù)制樁，約比鉆孔樁少20%。

考慮基底為較為軟弱的淤泥質(zhì)土，回彈量較大，采用預(yù)制樁易斷樁、傾斜及上浮，且勁性復(fù)合樁在上海地區(qū)目前處于試點(diǎn)及推廣階段，且本工程樁基需要抗拔，從安全可靠角度，考慮采用直徑800 的鋼筋混凝土鉆孔灌注樁。

2.2 樁基布置

按照上部結(jié)構(gòu)整體布局，考慮到結(jié)構(gòu)底板受力均勻及配筋的經(jīng)濟(jì)性，并考慮樁基同隔墻及立柱盡量對(duì)齊，樁基按照約3m 矩形網(wǎng)格布進(jìn)行置。

2.3 樁基設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)MIDAS 軟件上部結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果，A、B 兩區(qū)域基礎(chǔ)底均布?jí)毫?biāo)準(zhǔn)值分別為166kPa 和163kPa。且由于上部結(jié)構(gòu)采用一體化箱體結(jié)構(gòu)，底板為筏板基礎(chǔ)，設(shè)置樁基后存在局部抗浮問(wèn)題，同時(shí)還需考慮不同深淺區(qū)域的不均勻沉降問(wèn)題。

1)抗壓及抗拔承載力計(jì)算

首先依據(jù)模型計(jì)算結(jié)果，考慮局部抗浮得到A、B 兩區(qū)域單樁所需最大抗壓及抗拔承載力，再考慮控制不均勻沉降，A區(qū)樁長(zhǎng)選擇30m，B 區(qū)樁長(zhǎng)選擇34m，使樁基基底標(biāo)高基本在土性相差不大的土層上。按照最不利鉆孔計(jì)算所得的單樁承載力如下表：

抗拔承載力設(shè)計(jì)值(kN)A 30m 1366 1450 1042 1050 B 34m 1234 1340 520 1100區(qū)域 樁長(zhǎng) 單樁所需最大抗壓承載能力(kN)抗壓承載力設(shè)計(jì)值(kN)單樁所需最大抗拔承載能力(kN)

2)沉降計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，淺區(qū)B 區(qū)底板底附加應(yīng)力為35kPa,樁底自重應(yīng)力為737kPa，附加應(yīng)力比自重應(yīng)力為4.75%，根據(jù)規(guī)范不需要計(jì)算樁底沉降；深埋區(qū)域計(jì)算同淺埋區(qū)。

2.4 樁身設(shè)計(jì)

樁身設(shè)計(jì)詳圖具體見(jiàn)圖5：

圖4 樁身設(shè)計(jì)詳圖

3 樁基試樁檢測(cè)及后處理要求

為嚴(yán)格控制后期成樁質(zhì)量，對(duì)樁基試樁檢測(cè)及后處理提出設(shè)計(jì)要求如下：

1)試樁要求：樁基施工前進(jìn)行24 根試成樁及單樁靜荷載試驗(yàn)，試樁不計(jì)入工程樁，其中30m9 根，34m15 根。

2)檢測(cè)要求：本工程采用單樁靜載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)樁基的承載力，其中抗壓、抗拔檢測(cè)比例均為0.5%；采用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法及聲測(cè)法檢驗(yàn)樁基的完整性，檢測(cè)比例均為50%。

3)后處理要求：為提高工程樁承載能力，減少樁基沉降，本工程樁基采用后注漿措施，后注漿為每根2t，水灰比為0.55 ～0.6，注漿壓力為0.4 ～0.8Mpa。

4 結(jié)語(yǔ)

鉆孔灌注樁雖然存在造價(jià)高樁，存在泥漿污染等不足，但其抗壓、抗拔的單樁承載力均較高，且適用于復(fù)雜環(huán)境。從最終施工后成樁質(zhì)量來(lái)看，本項(xiàng)目的地基基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁作為工程樁是可行的，也為類(lèi)似超大規(guī)模污水廠項(xiàng)目樁基工程選型與設(shè)計(jì)提供了參考。