李子偉 廣東省水利水電建設(shè)有限公司

軟土在江、河、湖、海等沿岸區(qū)域廣泛分布，由于軟土含水率高、壓縮性強(qiáng)、抗剪強(qiáng)度小、承載力低，如果地基處理不當(dāng)容易發(fā)生不均勻沉降，危及建筑物安全。地基處理有多種方法，其中以堅(jiān)硬土層和基巖作為持力層做成深基礎(chǔ)，則可發(fā)揮基礎(chǔ)承載力高、穩(wěn)定性好、沉降小、抗震性優(yōu)越的效果，預(yù)制方樁就具有這樣的特點(diǎn)，因此本文結(jié)合彌勒市甸溪河治理工程地基處理對(duì)預(yù)制方樁在軟基處理中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

1.工程概況

彌勒市甸溪河治理工程位于云南省紅河州彌勒市南盤江左岸一級(jí)支流，工程起自錦屏山，終至彌勒南連接線段（含螞蝗溝段），全長(zhǎng)24.8km。在口門區(qū)域需設(shè)置節(jié)制閘和泵站，用于排澇和防洪。由于地基中含有軟土層，承載力較低，故需對(duì)地基進(jìn)行處理。

根據(jù)地勘資料，地層從上至下依次為：

①人工填土，含少量碎石粉質(zhì)黏土及黏土，棕褐色，結(jié)構(gòu)松散，稍濕，可塑至軟塑，厚度0.9～4m。

①-1耕植土、粉質(zhì)黏土、黏土，灰褐色、灰色，結(jié)構(gòu)松散，主要分布在右岸人工耕種農(nóng)田區(qū)域，厚度0～0.8m。

②粉質(zhì)黏土，褐紅色，硬塑，稍濕，鉆孔揭露巖芯為土柱狀，厚度1.0～4.5m。

③粉質(zhì)黏土，棕黃色、棕灰色、紫紅色，可塑，稍濕，鉆孔揭露巖芯為土柱狀，厚度2.1～3.2m。

④粉質(zhì)黏土，灰黃色，軟塑，濕，局部揭露巖芯為可塑狀，厚1.6～2.8m。

④-1有機(jī)質(zhì)黏土，灰色、灰黑色，局部可見腐爛植物根系，可塑至軟塑，厚度0～1.2m，呈透鏡分布。

下伏基巖為石炭系下統(tǒng)擺佐組及大塘組，巖性為泥質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，平均厚度8～9m。

上述各地層中，①層和①-1層承載力很小，不可作為持力層；②層估計(jì)承載力值170kPa，但因?qū)雍褫^小，同時(shí)③層承載力只有90kPa，④層承載力60kPa，所以不足以作為持力層，建議將下伏基巖作為持力層，該層承載力估計(jì)在220kPa以上，且厚度均勻。

2.地基處理方案選擇

根據(jù)口門建筑物基礎(chǔ)地基土層分布、承載力變化規(guī)律，初擬出墊層法、水泥攪拌樁法、高壓噴射注漿法、樁基礎(chǔ)4個(gè)方案。這幾個(gè)方案各有優(yōu)劣，墊層法經(jīng)濟(jì)、施工便捷，但不適用于深厚軟基，因?yàn)檐浕鶎犹瘢_挖和置換工程量巨大，失去工程意義；水泥攪拌樁法施工質(zhì)量可靠，但水泥用量大，施工要求嚴(yán)格，工期長(zhǎng)；高壓噴射注漿法加固深度大，適應(yīng)地層能力好，處理效果可靠，但工藝復(fù)雜，造價(jià)較高；樁基礎(chǔ)適于下部有硬土層的深厚軟基，穩(wěn)定性、可靠性都比較好，但施工費(fèi)用較高。根據(jù)本項(xiàng)目地質(zhì)條件、工期要求等因素決定選擇工期較短、質(zhì)量成熟可靠的樁基礎(chǔ)方案。樁基礎(chǔ)方案中，PHC管樁、預(yù)制方樁和鉆孔灌注樁是常用的樁基礎(chǔ)方法，根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)判斷，PHC管樁水平承載力相對(duì)不足，而本項(xiàng)目對(duì)水平承載力有一定要求，故不考慮PHC管樁方案。在預(yù)制方樁與鉆孔灌注樁兩個(gè)方案中，預(yù)制方樁在造價(jià)和工期兩方面均有明顯優(yōu)勢(shì)，所以最終確定施工便捷、經(jīng)濟(jì)性好的預(yù)制方樁方案。

按照地質(zhì)條件及建筑物承載力要求，初擬預(yù)制方樁截面為300mm×300mm，采用梅花形布樁，樁間距取1400mm。樁端埋置于下伏基巖，結(jié)合實(shí)際情況取0.5m，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)取5.6～14.5m。樁頂設(shè)置500mm厚水泥土褥墊層。

根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94-2008），單樁豎向極限承載力可按下式計(jì)算：

式中Quk、Qsk、Qpk—單樁豎向極限承載力及單樁總極限側(cè)阻力、總極限端阻力的標(biāo)準(zhǔn)值；

u、qsik、li—樁身周長(zhǎng)、單樁第層土的極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值和第 層土的厚度；

α—樁端阻力修正系數(shù)；

qsk、Ap—樁端附近靜探阻力標(biāo)準(zhǔn)值、樁端面積。

在天然地基中打入預(yù)制方樁，兩者共同承擔(dān)荷載可視為復(fù)合地基，按照《復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》（GB/T 50783-2012），復(fù)合地基承載力特征值可按下式計(jì)算：

式中fspk、fspk—復(fù)合地基承載力特征值與樁間土地基承載力特征值；

kp、ks—樁體實(shí)際豎向抗壓承載力與樁間土地基實(shí)際承載力的修正系數(shù)；p

λ、λs—樁體豎向抗壓承載力與樁間土地基承載力的發(fā)揮系數(shù)；

d、de—樁體直徑與單根樁分擔(dān)的地基處理面積的等效圓直徑；

m—復(fù)合地基置換率；a

R、Ap—單樁豎向抗壓承載力特征值與單樁截面積。

據(jù)式（1）可估算單樁豎向極限承載力Quk=1158kN，Ra=Quk/2=579kN，再據(jù)式（2）估算復(fù)合地基承載力特征值fspk=248kPa≥240kPa，滿足口門建筑物對(duì)地基承載力的要求。

3.預(yù)制方樁施工要點(diǎn)

3.1 工藝流程

施工放樣→樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)→方樁起吊→樁身校正→穩(wěn)樁振打→檢查驗(yàn)收→移至下一樁位。

3.2 施工放樣

按照樁位圖放出各樁位的準(zhǔn)確位置，先定出樁基軸線，再放出各樁位中心坐標(biāo)，在每個(gè)樁位上打入木樁或鋼筋作為標(biāo)記。樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)后一些樁位標(biāo)記會(huì)受到影響，可從場(chǎng)外控制點(diǎn)引測(cè)和復(fù)核。

3.3 樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)、吊樁、校正

樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)、調(diào)試、就位、校核后，起吊方樁。起吊時(shí)，采用2臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)2點(diǎn)水平吊至樁長(zhǎng)一半的高度，樁尖近側(cè)的卷揚(yáng)機(jī)停止，樁尖遠(yuǎn)端的卷揚(yáng)機(jī)繼續(xù)起吊，當(dāng)方樁由水平轉(zhuǎn)至垂直狀態(tài)時(shí)，卸下樁尖近側(cè)的吊索，由樁尖遠(yuǎn)端卷揚(yáng)機(jī)單點(diǎn)懸掛送入樁機(jī)龍門架內(nèi)，樁頂套入樁帽。檢查樁帽與樁頂對(duì)齊后，穿入保險(xiǎn)插銷并固定?？刂茦渡砭徛陆?，當(dāng)樁尖距地面10cm時(shí)停止，檢查樁身是否垂直，然后使樁尖對(duì)準(zhǔn)樁位。壓樁，使樁入土0.5～1m左右，檢測(cè)樁身垂直度偏差不超過0.5%時(shí)再繼續(xù)施工。

3.4 穩(wěn)樁振打

樁身施打采用靜壓與振打結(jié)合方式，即土層為軟土?xí)r靜壓貫入，為硬土層時(shí)振打貫入，這種方式可減少樁頭破裂、樁身混凝土剝裂現(xiàn)象，避免出現(xiàn)廢樁。靜壓貫入是依靠樁機(jī)機(jī)械臂的力量將方樁壓入，振打貫入則是利用振動(dòng)力將方樁沉入土中，振動(dòng)源來自風(fēng)鎬機(jī)，即將風(fēng)鎬機(jī)與樁帽頂部連接固定。啟動(dòng)振動(dòng)后，可使樁容易貫入硬土層，若仍貫入困難可射水配合。通常振動(dòng)時(shí)間不超過10～15min，應(yīng)根據(jù)貫入速度調(diào)節(jié)振動(dòng)時(shí)間與振動(dòng)頻率。如果下沉速度低于5cm/min應(yīng)停下來查找原因，不可強(qiáng)行貫入，以免損壞樁身。貫入應(yīng)一次完成，中途不可停歇。

3.5 檢查驗(yàn)收

打樁結(jié)束后進(jìn)行檢查驗(yàn)收，復(fù)核樁頂標(biāo)高，監(jiān)理簽字后才能移機(jī)至下一樁位施工。

4.預(yù)制方樁施工質(zhì)量控制

4.1 合理選擇打樁順序

對(duì)于比較密集的預(yù)制樁，打樁順序應(yīng)由中部向左右或前后兩個(gè)方向?qū)ΨQ施打，或由中心向四周對(duì)稱打樁，不可由一端向另一端打樁，以免因擠土效應(yīng)而產(chǎn)生不均勻沉降。有長(zhǎng)、短樁時(shí)，應(yīng)先打長(zhǎng)樁，后打短樁。

4.2 樁位精度控制

為防止樁位偏差，除了提高樁位放樣精度以外，還應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：一是施工前清理場(chǎng)地內(nèi)的孤石及地下堅(jiān)硬的障礙物，避免打樁時(shí)遇到這些障礙樁使尖擠向一邊；二是控制沉樁速度，延緩擠土效應(yīng)產(chǎn)生的偏移。

4.3 樁身垂直度控制

施工前，應(yīng)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整和加固，尤其是軟基上應(yīng)鋪設(shè)碎石層，保證基座穩(wěn)定，防止打樁過程中樁機(jī)傾斜。插樁時(shí)，在相互垂直的兩個(gè)方向上觀測(cè)樁身垂直度，并校正偏差。樁入土0.5～1m深，再次觀測(cè)樁身垂直度。兩次校正無誤后才能進(jìn)入正常施打程序。

4.4 沉樁深度與樁頂標(biāo)高控制

接近沉樁深度前，根據(jù)水準(zhǔn)儀測(cè)量的設(shè)置在送樁器上的刻度線標(biāo)高估測(cè)距離沉樁深度的數(shù)值，當(dāng)刻度線與水準(zhǔn)線接近重合時(shí)應(yīng)放慢打樁速度，兩線完全重合時(shí)停打。采用水準(zhǔn)測(cè)量，樁頂標(biāo)高應(yīng)控制在設(shè)計(jì)標(biāo)高±50mm范圍內(nèi)。

5.預(yù)制方樁施工效益分析

采用靜壓與振打結(jié)合方式施工，比傳統(tǒng)錘擊法工效提升70%以上，施工費(fèi)用降低30%以上，而且施工噪聲大大減小，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

6.結(jié)語

根據(jù)彌勒市甸溪河治理工程軟基處理實(shí)踐，預(yù)制方樁在施工速度、造價(jià)控制及質(zhì)量可靠性方面的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，工程中未出現(xiàn)明顯不均勻沉降、樁身破裂、斷樁等質(zhì)量事故，工程質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定，因此本工程采用預(yù)制方樁處理軟基效果滿意，值得在類似工程中推廣應(yīng)用。