□劉建玲（臨汾市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院）

1 前言

1.1 工程概況

古鎮(zhèn)二明竇排澇泵站工程是廣東省重點(diǎn)防災(zāi)減災(zāi)工程之一，位于廣東省中山市古鎮(zhèn)西部中順大圍與滘沙圍之間、順成河出口海洲水道東岸，排（引）水流量27.60m3/s，是古鎮(zhèn)滘沙圍內(nèi)以排澇、防洪(潮)為主，兼顧引水灌溉的水利樞紐工程。

整個(gè)泵站樞紐工程由泵站、自排防洪閘、泵排防洪閘、泵排節(jié)制閘、引水節(jié)制閘、輸水渠、順成河及2座配套排澇閘等組成。

二明竇排澇泵站工程等別為Ⅲ等，規(guī)模為中型，主要建筑物等級(jí)為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)，臨時(shí)建筑物為5級(jí)，泵站(包括其4座水閘)的防洪標(biāo)準(zhǔn)按50 a一遇設(shè)計(jì)。

1.2 地質(zhì)概況

二明竇排澇泵站位于東南沿海珠江三角洲地區(qū)，地貌多為淤積、沖積平原，偶見(jiàn)低山、殘丘，河流水道眾多，漫灘、階地發(fā)育。地層多為第四紀(jì)濱海相沉積層和白堊紀(jì)、泥盆紀(jì)沉積層及下古生界的變質(zhì)巖。巖性以砂質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土、淤泥、細(xì)砂、中砂、礫砂、淤泥、粉砂質(zhì)淤泥和粉砂巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖、砂巖、砂礫巖、礫巖為主。變質(zhì)巖主要為黑云母斜長(zhǎng)片麻巖、混合片麻巖等。根據(jù)勘察成果，場(chǎng)地未發(fā)現(xiàn)影響其穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用及構(gòu)造現(xiàn)象，場(chǎng)地是穩(wěn)定的。

根據(jù)鉆探揭露場(chǎng)地內(nèi)埋藏的地層自上而下依次為：淤泥、粘性土、花崗巖。場(chǎng)區(qū)內(nèi)場(chǎng)地土的類型屬軟弱場(chǎng)地土，建筑場(chǎng)地類別為III類，站址地區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度，工程場(chǎng)地雖無(wú)不良地質(zhì)構(gòu)造，但因場(chǎng)地土為軟弱土，應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)處理。

1.3 泵站主廠房

泵站主廠房聯(lián)軸層以下順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度14m，聯(lián)軸層以上順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度12m，垂直水流方向?qū)挾?8.50m，機(jī)組間距6m；由下而上分別為進(jìn)水流道層、水泵層、聯(lián)軸層、電機(jī)層。主廠房地基長(zhǎng)度為18.50m，寬度為14m。

經(jīng)對(duì)泵站主廠房完建工況、設(shè)計(jì)洪水位工況、校核洪水工況各工況的穩(wěn)定計(jì)算得出，最大豎向力G為31962 kN，最大水平力H為5729 kN，泵房在各種荷載組合工況下均滿足穩(wěn)定要求，但完建期平均地基應(yīng)力為123.41 kPa，根據(jù)地質(zhì)資料，主廠房基礎(chǔ)淤泥地基承載力為50 kPa，需進(jìn)行基礎(chǔ)處理，以提高地基承載力，滿足泵房上部荷載要求。

2 基礎(chǔ)處理方案擬定比選

在選擇地基處理方案時(shí)，考慮上部結(jié)構(gòu)主廠房、基礎(chǔ)和地基的共同作用，并經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較選用合理的地基處理方案。根據(jù)軟基處理的有關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)中擬定了換填墊層法、砂石樁法、混凝土灌注樁法及預(yù)應(yīng)力混凝土管樁法的方案進(jìn)行了比選。具體見(jiàn)表1。

表1 基礎(chǔ)處理方案比選表

2.1 換填墊層法

換填墊層法是通過(guò)地基處理，形成良好的持力層，從而改變地基承載力特性，提高抗變形和穩(wěn)定能力，施工時(shí)應(yīng)注意坑邊穩(wěn)定，保證填料質(zhì)量，填料應(yīng)分層夯實(shí)。但此法主要是軟基層厚度較簿時(shí)采用，且工程造價(jià)較高，鑒于本工程軟基層厚度較大，故本次不采用。

2.2 砂石樁法

砂石樁用以加固較深淤泥軟土地基，由于存在工期長(zhǎng)、完工后變形大等問(wèn)題，針對(duì)本工程對(duì)變形有嚴(yán)格要求，故本次不采用。

2.3 混凝土灌注樁法

混凝土灌注樁法用于軟基層較厚的地基處理，打灌注樁至硬土層，但灌注樁存在一些技術(shù)難題，一是灌注樁在深厚軟土中存在樁身完整性問(wèn)題，樁身混凝土灌注質(zhì)量、樁底沉渣清理和持力層判斷不易監(jiān)控等方面質(zhì)量檢查比較困難，如樁的各種檢測(cè)方法基本上都是在一定的假設(shè)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)測(cè)定和檢驗(yàn)，并要依靠專業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)分析和判讀實(shí)測(cè)結(jié)果，同一個(gè)樁基工程，各檢測(cè)單位用同一種方法進(jìn)行檢測(cè)，由于技術(shù)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的差異，其結(jié)論偏差很多時(shí)候也時(shí)有發(fā)生。二是灌注樁存在泥漿污染問(wèn)題，歸根結(jié)底，其施工質(zhì)量受較大的人為因素和客觀因素制約。由于泵站主廠房基礎(chǔ)處理屬本工程重中之重，稍有不慎可能影響全局，故本次不采用。

2.4 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁法

當(dāng)淤泥軟基層較厚難以大面積進(jìn)行深處理時(shí)，也可采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁法進(jìn)行加固處理。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁由于具有較強(qiáng)承載力、投資省、質(zhì)量有保證、施工速度快等特點(diǎn)，目前在建筑業(yè)界已得到普遍運(yùn)用，結(jié)合本工程特點(diǎn)及要求，本次采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁對(duì)泵站主廠房軟基進(jìn)行加固處理。

3 基礎(chǔ)處理工程設(shè)計(jì)

根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，結(jié)合泵站主廠房位置，以ZK11地質(zhì)資料為依據(jù)，采用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C60級(jí)，直徑φ=500mm預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，管樁采用PHC型AB組，壁厚為125mm，擬定樁長(zhǎng)17m。泵站主廠房樁基按照矩形布置，沿主廠房地基長(zhǎng)度方向布置7排，中間三排間距為3m，兩側(cè)兩排間距均為2.70m，沿寬度方向布置6排，間距為2.46m，共布置管樁42根。

3.1 單樁豎向承載力計(jì)算

由穩(wěn)定計(jì)算得知完建期泵站主廠房基底應(yīng)力最大，故單樁作用力設(shè)計(jì)值QK＝G/n=761 kN。

按端承摩擦型樁進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）第8.5.5條計(jì)算單樁豎向承載力特征值，計(jì)算公式為：

式中：Ra—單樁豎向承載力特征值,kN；qsia—第i層土的樁側(cè)阻力特征值，kPa；qpk—極端端阻力特征值，kPa；Ap—樁底端橫截面面積，m2；up—樁身周邊長(zhǎng)度，m；li—樁穿越第i層土的厚度，m。

擬定樁長(zhǎng)17m，代入各參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果詳見(jiàn)表2。

表2 單樁豎向承載力計(jì)算表

由計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，直徑φ=500mm預(yù)應(yīng)力混凝土管樁布置形式和單樁豎向承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 單樁水平向承載力計(jì)算

由穩(wěn)定計(jì)算得知，在外江校核洪水位4.83m相應(yīng)內(nèi)涌水位0.30m時(shí)泵站主廠房所受的水平推力最大，故單樁水平向作用力設(shè)計(jì)值HK=H/n＝136.40 kN。

根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94）第5.4.2.5條計(jì)算單樁水平向承載力設(shè)計(jì)值，計(jì)算公式為

式中：EI—樁身抗彎剛度；χ0a—樁頂容許水平位移（取χ0a＝10mm）；VX—樁頂水平位移系數(shù)（取VX＝0.94）。擬定樁長(zhǎng)17m，代入各參數(shù)計(jì)算，結(jié)果詳見(jiàn)表3。

表3 單樁水平向承載力計(jì)算表

由計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，直徑φ=500mm預(yù)應(yīng)力混凝土管樁布置形式和單樁水平承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

綜上計(jì)算結(jié)果，擬定的φ=500mm預(yù)應(yīng)力混凝土管樁布置形式和樁長(zhǎng)滿足泵站主廠房地基承載力要求。

4 結(jié)語(yǔ)

軟土地基由于土顆粒細(xì)、孔隙比大、含水量大、透水性差，孔隙中的水不易排出，在這類地基上修建工程主要問(wèn)題是地基強(qiáng)度低，加荷后變形大，建筑物極易失穩(wěn)。如果對(duì)軟基處理不當(dāng)，不僅增加工程量，耗資過(guò)高，拖延工期，甚至可能會(huì)造成工程失敗，為保證工程結(jié)構(gòu)安全，對(duì)建筑物基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)尤顯重要。

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁由于具有較強(qiáng)承載力、投資省、質(zhì)量有保證、施工速度快等特點(diǎn)，目前在建筑業(yè)界已得到普遍應(yīng)用，而大多水利工程多采用傳統(tǒng)的混凝土灌注樁進(jìn)行軟基處理，通過(guò)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在本工程中的實(shí)踐，可在類似工程中推廣應(yīng)用。