摘 要：結(jié)合中電工程海鹽風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目試樁實(shí)體工程，通過沉樁過程中地表沉降、地基土體超孔隙水壓力的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，獲得了擠土樁沉樁過程中地表變形規(guī)律、地基土體超孔隙水壓力的增長、消散特征。在臨近建筑物保護(hù)區(qū)域內(nèi)沉樁須充分考慮沉樁順序和速率等重要參數(shù)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場(chǎng)； 超孔隙水壓力； 擠土樁； 沉樁順序和速率

中圖分類號(hào)：TU413 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-3315（2014）06-174-003

一、引言

社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源需求持續(xù)增長，全球油價(jià)維持高位，天然氣價(jià)格不斷攀升，另外，化石燃料使用帶來的環(huán)境問題日益嚴(yán)重，清潔可再生的新能源引起全球的關(guān)注。在各類新能源中，風(fēng)電是技術(shù)相對(duì)成熟、最具大規(guī)模商業(yè)開發(fā)條件、成本相對(duì)較低的一種，受到世界各國的普遍重視。

浙江海鹽風(fēng)電場(chǎng)位于海鹽縣沿海灘涂，中心坐標(biāo)為東經(jīng)121°，北緯30°33′44″。風(fēng)電場(chǎng)平均海拔在0～5m之間。為滿足建筑物對(duì)地基承載力及使用期殘余沉降的要求，本工程地基處理采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁（PHC樁）基礎(chǔ)。根據(jù)《電力工程地基處理技術(shù)規(guī)程》（DL/T2024-2005）要求，對(duì)于一、二級(jí)建筑物的單樁抗壓、抗拔、水平極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，宜按綜合試樁結(jié)果確定。本工程布置1組試樁，采用集中式布置3根試樁和8根錨樁，樁型都為PHC600-110B，設(shè)計(jì)參數(shù)詳見表1，采用D80柴油錘打樁機(jī)打樁。

錘擊管樁屬于擠土樁，沉樁時(shí)樁周邊土體結(jié)構(gòu)受到擾動(dòng)，改變了土體的原始應(yīng)力狀態(tài)。主要表現(xiàn)在2個(gè)方面：首先，土體受到?jīng)_擊、擠密等作用產(chǎn)生擠出破壞，地基土體出現(xiàn)隆起變形和水平位移；其次，沉樁時(shí)樁端土體受到強(qiáng)壓縮作用形成超孔隙水壓力，降低地基土體有效應(yīng)力[1-3]。

考慮錘擊沉樁過程地基土體產(chǎn)生側(cè)向擠壓、地基土體孔隙水升高以及有效應(yīng)力降低等因素，同時(shí)為后期大面積開展樁基工程施工提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，必須對(duì)沉樁過程進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)，確保施工安全和堤防，滿足使用要求[4]。

二、工程概況

1.場(chǎng)地地質(zhì)概況

根據(jù)場(chǎng)區(qū)巖土工程勘察報(bào)告，揭示場(chǎng)地分布地層為：上部為深厚的第四系全新統(tǒng)（Q4）海相沉積淤泥質(zhì)土（夾有粉土），中部為巨厚的第四系上、中更新統(tǒng)（Q2-3）粘性土（多含砂、礫，夾砂土、粉土），下部為前第四系凝灰?guī)r、砂巖及泥巖等。按地層順序及編號(hào)自上而下分述如下：

1-0層素填土：色雜，主要由各類砂土、粉土組成，混粘性土，局部混碎石，性能不均勻，松散、稍密為主。2-2層淤泥質(zhì)粘土：灰色，局部夾粉土（粉砂）薄層，飽和，流塑。2-3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色，局部含大量粉粒。飽和，流塑。3-1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（夾粉土）：灰色，局部互層狀，具微層理。飽和，流塑。3-1-1層粉土（含粉砂）：灰色，局部含大量粉砂。飽和，密實(shí)。3-1-2層粉土（含粉砂）：灰色，局部含大量粉砂。飽和，稍密-中密。3-2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰黑色，飽和，流塑。3-3層粉質(zhì)粘土：灰黑色，濕、很濕，可塑，偏軟。4-1層粉質(zhì)粘土：灰黃色，根據(jù)狀態(tài)，分為兩個(gè)亞層：4-1-1層，濕、稍濕，硬塑；4-1-2層，濕、很濕，可塑。4-3層粉砂：灰色，局部含粉土層，根據(jù)狀態(tài)，分為兩個(gè)亞層：4-3-1層，飽和，密實(shí)；4-3-2層，飽和，中密。5-1層粘土：灰黃色為主，含大量粉粒、砂粒，局部含砂礫，根據(jù)狀態(tài)，分為兩個(gè)亞層：5-1-1層，稍濕，堅(jiān)硬；5-1-2層，濕、稍濕，硬塑。5-2層粉質(zhì)粘土：灰黃色為主，濕，可塑。6-1層粉質(zhì)粘土：灰縁色，根據(jù)狀態(tài)，分為兩個(gè)亞層：6-1-1層，濕、稍濕，硬塑；6-1-2層，濕、很濕，可塑。7-1層粉質(zhì)粘土：灰縁色、褐黃色，局部含砂礫，本次揭示7-1-1亞層，濕、稍濕，硬塑。場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)地層物理力學(xué)指標(biāo)詳見表2。

2.監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

為了解沉樁過程中由于擠土作用引起的地表豎向隆起變形以及土體受到壓縮和擠密，土中超靜孔隙水壓力的上升、消散規(guī)律，于堤防內(nèi)坡護(hù)塘地埋設(shè)了地表沉降和土體孔隙水壓力測(cè)試點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置詳見圖1。測(cè)試過程中如果遇到沉降速率突然變大等情況，加大監(jiān)測(cè)頻率，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤。

三、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果及分析

1.沉樁順序及速率統(tǒng)計(jì)

地基土體變形及應(yīng)力變化與沉樁順序和速率密切相關(guān)。本試樁工程沉樁施工于2014年3月4日開始，至3月6日結(jié)束，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)沉樁過程詳細(xì)記錄，每根樁打設(shè)時(shí)間詳見表3，沉樁施工順序見圖2。

2.地表土體變形測(cè)試結(jié)果及分析

根據(jù)沉樁期間地表測(cè)點(diǎn)變形測(cè)試數(shù)據(jù)，繪制變形量與時(shí)間關(guān)系曲線（豎軸正值為沉降，負(fù)值為隆起），詳見圖3。結(jié)合表3中給出的沉樁歷時(shí)與間歇統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從曲線總體變化趨勢(shì)來看：沉樁時(shí)臨近測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生隆起變形，沉樁間歇期測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生沉降變形。測(cè)點(diǎn)隆起變形主要產(chǎn)生于31h和54h時(shí)間節(jié)點(diǎn)，即打設(shè)MZ8和MZ4號(hào)樁時(shí)測(cè)點(diǎn)隆起變形量較大，其中離外排樁2m處S2測(cè)點(diǎn)累計(jì)隆起變形峰值為30.8mm，8.8m處S6測(cè)點(diǎn)累計(jì)隆起變形峰值為7.3mm，即測(cè)點(diǎn)距沉樁區(qū)域越近擠土效應(yīng)越明顯。

3.地基土體孔隙水壓力測(cè)試結(jié)果及分析

基礎(chǔ)沉樁期間土體孔隙水壓力觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示：沉樁施工過程中地基土體超孔隙水壓力上升明顯，沉樁施工間歇期，超孔壓逐漸消散。如圖4超靜孔壓累計(jì)增量和深度曲線所示：MZ5～MZ8號(hào)樁沉樁期間，單根樁打設(shè)引起的土體超孔隙水壓力逐漸變大（見表4），觀測(cè)到的最大超靜孔壓值為112.1kPa，發(fā)生于MZ8號(hào)樁沉樁結(jié)束，測(cè)點(diǎn)深度為35m，位于Q3粘土層，緊接打設(shè)SZ3號(hào)樁過程中，35m深度土層超孔隙水壓力未達(dá)到前述峰值112.1kPa，但其它深度土層的超孔隙水壓力仍有一定量的增長，打設(shè)SZ1號(hào)樁過程中，測(cè)孔位置土層超孔隙水壓力上升不明顯；打設(shè)MZ3和MZ4號(hào)樁過程中，測(cè)孔位置土層超孔隙水壓力上升規(guī)律與打設(shè)前排錨樁相似；從地基土層不同深度超孔隙水壓力累計(jì)增量曲線可以看出：打設(shè)MZ8號(hào)樁、SZ3號(hào)樁以及MZ4號(hào)樁后土體超孔隙水壓力增量都相對(duì)較大（表4給出了打設(shè)基樁過程中引起的土體超孔隙水壓力增量統(tǒng)計(jì)），原因?yàn)檫@3根樁與土體超孔隙水壓力測(cè)孔的凈距離以及沉樁歷時(shí)都相對(duì)較短，沉樁擠土以及振動(dòng)影響明顯，所以土體超孔隙水壓力值上升較大；沉樁施工結(jié)束后，超靜孔壓逐步消散，截止到2014年4月11日，各測(cè)點(diǎn)超靜孔壓值已趨于完全消散，沿深度方向大部分土層孔隙水壓力增量出現(xiàn)負(fù)值，主要是鉆孔埋設(shè)過程中產(chǎn)生的超孔隙水壓力未完全消散，使得計(jì)算沉樁過程產(chǎn)生的超孔壓初值偏大，但本現(xiàn)象不影響孔壓增量計(jì)算。沉樁擠土及振動(dòng)引起的超孔隙水壓力上升明顯，且沿土層深度方向超孔壓增量逐漸變大；沉樁結(jié)束后，超孔隙水壓力逐漸消散，至2014年3月17日，歷時(shí)11天，土體超孔隙水壓力基本消散完畢。

從本次試樁整個(gè)沉樁過程中土體超孔隙水壓力變化特征來看：打設(shè)MZ8號(hào)樁和MZ4號(hào)樁測(cè)孔位置土層超孔隙水壓力出現(xiàn)2次較大增幅，首先，此2個(gè)樁位離孔壓觀測(cè)孔最近（孔距7.4m）；其次，打設(shè)此2根樁的沉樁歷時(shí)和時(shí)間間隔都相對(duì)較短；再者，和打設(shè)中間排試樁的沉樁順序相比，2排錨樁的沉樁順序都有向內(nèi)坡腳推進(jìn)趨勢(shì)，MZ5～MZ8號(hào)樁為逐根向內(nèi)坡腳打設(shè)，所以打設(shè)MZ8號(hào)樁觀測(cè)孔土體超孔隙水壓力出現(xiàn)單次增長峰值。

四、結(jié)論

本文結(jié)合中電工程海鹽風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目試樁工程，通過沉樁過程中地表沉降、地基土體超孔隙水壓力現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，初步分析得出如下結(jié)論：

1）沉樁時(shí)測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生隆起變形，沉樁間歇期測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生沉降變形。離外排樁2m處S2測(cè)點(diǎn)累計(jì)隆起變形峰值為30.8mm，8.8m處S6測(cè)點(diǎn)累計(jì)隆起變形峰值為7.3mm，測(cè)點(diǎn)距沉樁區(qū)域越近，擠土效應(yīng)越明顯。

2）沉樁施工過程中地基土體超孔隙水壓力上升明顯，觀測(cè)到的最大超靜孔壓值為112.1kPa，樁位與土體超孔隙水壓力測(cè)孔的凈距離、排樁順序以及沉樁歷時(shí)對(duì)超孔隙水壓力增量影響較大，沉樁施工間歇期，超靜孔壓會(huì)有一定消散，沉樁施工完成后，超靜孔壓消散較快，截止到2014年3月17日，歷時(shí)11天，土體超靜孔壓已基本消散。根據(jù)試樁期間土體超孔隙水壓力測(cè)試成果，建議后期工程樁施工時(shí)，靠近海堤內(nèi)坡腳側(cè)的幾根樁優(yōu)先打設(shè)，且采用隔樁跳打方式，同時(shí)降低沉樁速率，單基礎(chǔ)沉樁總體順序?yàn)橄騼?nèi)坡方向逐漸推進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊生彬，李友東.PHC管樁擠土效應(yīng)試驗(yàn)研究[J]巖土工程技術(shù)，2006，22（3）：117-120

[2]龔主偉，龔友平.錘擊貫入PHC開口管樁現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)研究[J]科學(xué)技術(shù)與工程，2012，12（28）：7455-7459

[3]王興龍，陳磊，竇丹若.打樁擠土的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究及土體位移的計(jì)算公式[J]巖土力學(xué)，2003，24（增）：175-179

[4]貝耀平，王春，陳新群.響水風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)管樁沉樁引起的海堤變形及振動(dòng)分析[J]水利水電技術(shù)，2009，40：64-66