軟弱土層綜合管廊地基處理方案選用分析

董 彬

（中交二航局第四工程有限公司，安徽 蕪湖 241000）

綜合管廊是城市建設(shè)中應(yīng)用極為廣泛的構(gòu)筑物，同時(shí)也是決定城市發(fā)展質(zhì)量的關(guān)鍵。在城鎮(zhèn)化進(jìn)程大背景下，多數(shù)城市涉及綜合管廊工程項(xiàng)目。實(shí)際建設(shè)過程中，若結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)底面設(shè)置在軟弱土層上，則容易出現(xiàn)地基土承載力不足的問題，需通過合理的措施改進(jìn)地基土[1]?？紤]到地基處理規(guī)模大、成本高的基本特點(diǎn)，選擇何種軟基處理方案顯得尤為關(guān)鍵，這也是綜合管廊工程中需重點(diǎn)探討的問題。

1 典型軟基處理方法

行業(yè)持續(xù)發(fā)展之下，軟基處理方法較為豐富，諸如排水固結(jié)法、置換法等[2]。下文對常見的幾種方法進(jìn)行分析。

1.1 排水固結(jié)法

排水固結(jié)系統(tǒng)組成示意圖如圖1所示。其可細(xì)分為堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法等?；谑┘宇A(yù)壓荷載的方式，排水固結(jié)法可實(shí)現(xiàn)對軟黏土的有效處理，使其孔隙水有效排出，繼而土體出現(xiàn)固結(jié)現(xiàn)象，土中空隙體積出現(xiàn)明顯的減小趨勢，有助于提升土體強(qiáng)度，可控制地基工后沉降。

圖1 排水固結(jié)系統(tǒng)組成

1.2 振密擠密法

此類方法可細(xì)分為強(qiáng)夯法、擠密密實(shí)法等，根據(jù)實(shí)際情況采取合適的處理措施，在振動(dòng)與擠密的雙重作用下有助于提升深層土的密實(shí)性，可有效控制地基土孔隙比，使其具有較高的強(qiáng)度。

1.3 置換及拌入法

現(xiàn)階段，應(yīng)用較為廣泛的有換填墊層法、深層攪拌法等。以砂、碎石為原材料，可實(shí)現(xiàn)對地基軟弱土的置換，并向其中注入適量的水泥等材料，形成具有穩(wěn)定性的加固體，并與該處的土體有效聯(lián)結(jié)，演變?yōu)閺?fù)合地基，此方式可顯著提升地基承載力，有效避免沉降現(xiàn)象。

1.4 加筋法

此方法常見有加筋土法、復(fù)合地基法等[3]。選取具有較大強(qiáng)度的土工聚合物，將此類材料埋入地基中，有助于提升地基承載力，有效控制沉降現(xiàn)象，后續(xù)施工作業(yè)中綜合管廊的穩(wěn)定性較好。

2 綜合管廊軟基處理方案選擇依據(jù)

基于上述分析得知，軟基處理的可行方法較多，各自特點(diǎn)存在差異，適用性也不盡相同。對此，需從地質(zhì)、水文、材料供應(yīng)等多方面因素出發(fā)，以不影響軟基處理質(zhì)量為基本前提，選取合適的方法，使其發(fā)揮優(yōu)良效益，確保地基穩(wěn)定性，為后續(xù)綜合管廊施工作業(yè)提供支持。

綜合管道埋設(shè)于地下空間中，為典型的細(xì)長形結(jié)構(gòu)，普遍寬度為3～10m，根據(jù)實(shí)際需求確定合適的長度，短則幾十米，部分情況下可達(dá)到幾十公里。有別于常規(guī)地下結(jié)構(gòu)的是，綜合管廊體量相對較大，與地鐵隧道工程具有相似性。綜合管廊結(jié)構(gòu)覆土深度相對較小，不存在明顯的上部荷載，因此對地基承載力提出的要求偏低，但由于縱向尺寸偏大，需為之增設(shè)沉降縫，因此需重點(diǎn)關(guān)注地基不均勻沉降問題。根據(jù)工程情況，若地基不均勻沉降偏大，將出現(xiàn)結(jié)構(gòu)墻局部彎矩超限等問題，隨之出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞，因此要根據(jù)軟基實(shí)際情況選擇合適的處理方案，盡可能避免結(jié)構(gòu)不均勻沉降現(xiàn)象。實(shí)際工程案例表明，堆載預(yù)壓、換填等方法都較為可行，在控制地基不均勻沉降上具有較好的應(yīng)用效果。

3 工程實(shí)例應(yīng)用

3.1 工程概況

在某城市新區(qū)綜合管廊項(xiàng)目中，所在地區(qū)的氣候濕熱，夏季易出現(xiàn)臺風(fēng)等自然災(zāi)害，為確保綜合管廊穩(wěn)定性，將其基底深度設(shè)置為7～10m。通過勘察得知，基底下部含黏土層、淤泥層、粉砂層等，經(jīng)技術(shù)分析后將綜合管廊設(shè)置于淤泥層中，還有部分結(jié)構(gòu)設(shè)置在黏土層中。此外，基于對場區(qū)地下水位的分析得知，其與地表相近。

3.2 總體方案比較

將行業(yè)內(nèi)較為典型的幾種方法加以對比并參考相關(guān)案例分析得知：加筋法在軟基處理中取得廣泛應(yīng)用，具體又以復(fù)合地基以及樁基處理最為典型，其中復(fù)合地基的處理方法較為豐富，如CFG樁、高壓旋噴樁等，但要以實(shí)際情況為準(zhǔn)，選擇最為合適的復(fù)合地基處理方法。

根據(jù)該工程的施工要求，標(biāo)準(zhǔn)段復(fù)合地基承載力至少要達(dá)到150kPa，諸如投料口等節(jié)點(diǎn)處較為特殊，需達(dá)到200kPa；完成綜合管廊施工作業(yè)后，沉降縫的高差不可超過1cm。從施工現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境出發(fā)，參考類似工程經(jīng)驗(yàn)，該工程中具有可行性的方法主要有如下兩種。

（1）PHC預(yù)制管樁方案。此方法可實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，有助于提升施工質(zhì)量，將其轉(zhuǎn)移到施工現(xiàn)場，基于錘擊與靜壓的方式將其有效埋于軟基中，使其作為綜合管廊的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。若采取此方案，地基承載力可提升至200kPa甚至更高，處理深度超20m，且具備效率高、工后沉降小等多重特點(diǎn)，施工具有靈活性，通過設(shè)置樁帽、擴(kuò)大樁距等途徑有助于控制工程成本。

（2）鉆孔灌注樁方案。通過泥漿護(hù)壁技術(shù)，基于慢速鉆進(jìn)的方式可達(dá)到排渣成孔的效果，向該處灌注混凝土以便形成樁結(jié)構(gòu)，是現(xiàn)階段軟基處理中極為典型的方案。施工中使用到地質(zhì)鉆機(jī)，該設(shè)備的適應(yīng)能力強(qiáng)，可在各類地質(zhì)條件下展開施工作業(yè)，孔徑介于300～2500mm，最大深度可達(dá)20m。經(jīng)施工后，成孔質(zhì)量良好，但存在效率低、成本高的局限性，且會(huì)對施工現(xiàn)場乃至周邊環(huán)境造成影響。

基于上述分析，從技術(shù)可行性的角度來看，兩種方法都可滿足工程要求，但PHC預(yù)制管樁方案對成本要求相對較低，參考類似綜合管廊施工案例，最終選定為PHC預(yù)制管樁方案。

3.3 過河段地基處理方案

根據(jù)各施工節(jié)點(diǎn)的實(shí)際情況，需確定與之相適應(yīng)的施工工法。關(guān)于綜合管廊過河段的施工作業(yè)，可通過設(shè)置圍堰的方式處理河道，并輔以明挖法施工作業(yè)。受施工場地的限制性影響，PHC預(yù)制管樁的方法在實(shí)際應(yīng)用中存在諸多局限性，因此還提出了鉆孔灌注樁方案，下文則對兩種方案展開對比分析。

（1）PHC預(yù)制管樁方案。根據(jù)綜合管廊施工要求，單個(gè)節(jié)段長度為30m，使用到的是D=0.4m的管樁，基于橫向布置的方式將其置于側(cè)墻等區(qū)域，彼此間形成的縱向間距為2.5m，具體布置情況如圖2所示。各結(jié)構(gòu)差異沉降需得到有效控制，要求各沉降縫產(chǎn)生的沉降差不超過1cm?？紤]現(xiàn)場施工情況，最終選定為“樁帽”彼此相連的方式，構(gòu)成連續(xù)“承臺”結(jié)構(gòu)，其面積超過管廊底板，并通過剛性連接的方式實(shí)現(xiàn)與下部樁體的穩(wěn)定連接。優(yōu)點(diǎn)：效率高、各部分結(jié)構(gòu)受力具有合理性。缺點(diǎn)：需展開大規(guī)模清淤換填施工作業(yè)，對場地提出較高要求。

圖2 PHC預(yù)制管樁方案

（2）小直徑樁鉆孔灌注樁方案。單個(gè)節(jié)段長30m，使用到D=0.6m鉆孔灌注樁，基于橫向布置的方式將其設(shè)置在兩側(cè)墻底部，彼此形成的縱向間距為7m，該工程中每段共使用到10根。優(yōu)點(diǎn)：適用性強(qiáng)，成樁便捷性好。缺點(diǎn)：施工耗時(shí)長，伴隨大量風(fēng)險(xiǎn)。

（3）大直徑樁鉆孔灌注樁方案。單個(gè)節(jié)段長20m，使用到D=1.0m鉆孔灌注樁，基于橫向布置的方式將其設(shè)置在兩側(cè)墻底部，彼此形成的縱向間距為18m，該工程中每段共使用到4根。優(yōu)點(diǎn)：適用性強(qiáng)，成樁便捷性好。缺點(diǎn)：所需成本高、風(fēng)險(xiǎn)偏大。

（4）方案經(jīng)濟(jì)性比較。具體如表1所示。

表1 方案經(jīng)濟(jì)性比較 單位：萬元

基于上述內(nèi)容得知，大直徑鉆孔灌注樁的方式對成本提出較高的要求。由于綜合管廊施工現(xiàn)場的土質(zhì)較為軟弱，必須使用到具有較高強(qiáng)度的基坑支護(hù)裝置?；诙喾N方案對比分析后，選擇PHC預(yù)制管樁的工藝方法。

4 地基處理形式對結(jié)構(gòu)的影響

鉆孔灌注樁施工作業(yè)時(shí)，考慮到樁距大、側(cè)傾受力集中的基本特點(diǎn)，有必要針對結(jié)構(gòu)做出核算。行業(yè)持續(xù)發(fā)展之下，鉆孔灌注樁方案技術(shù)水平已經(jīng)較為成熟，在各類型場地中均具有適用性。實(shí)際計(jì)算工作中，要充分考慮到管廊頂?shù)装濉?cè)墻等關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)的受力狀況，以便提升設(shè)計(jì)方案的可行性，全面做好軟基處理工作，為綜合管廊施工作業(yè)創(chuàng)造良好條件。

5 結(jié)束語

文章從工程實(shí)例出發(fā)，圍繞多種軟弱地基處理方案展開對比，充分考慮到施工質(zhì)量、便捷性、環(huán)保等多方面要求，最終選定為PHC預(yù)制管樁方案，其具備施工便捷、適應(yīng)性好、環(huán)保等多重特點(diǎn)，在其支持下可改善軟土地基承載力，最終順利完成綜合管廊施工作業(yè)，整體工程品質(zhì)較佳，具有一定的參考價(jià)值。