楊嘉為

減沉復合疏樁基礎在龍津閘站工程中的應用與研究

楊嘉為

（上?？睖y設計研究院有限公司，上海200434）

汕頭市東部城市經濟帶新津片區(qū)河口治理及綜合開發(fā)項目龍津閘站地質勘探結果顯示，表層細砂嚴重液化，因此，地基處理需考慮地基承載力、基礎沉降和地基液化三種因素。龍津閘站地基處理的主要目標為控制沉降，經分析選用減沉復合疏樁基礎，結合土層分布情況以及相關規(guī)范，提出具體的設計方案。通過計算減沉復合疏樁基礎中點沉降為88.89m，設計滿足規(guī)范要求。

疏樁基礎；泵閘；軟土地基；方案研究

軟土地基易出現預制樁基礎下部脫空現象，當地基承載力基本滿足要求時，可設置穿過軟土層進入相對較好土層的疏布摩擦型樁，由樁和樁間土共同分擔荷載，這樣處理能避免閘建筑物底板與地基土脫空現象的出現，且預制樁數量較少，施工進度較快，節(jié)省工程投資。本文結合汕頭市東部城市經濟帶新津片區(qū)河口治理及綜合開發(fā)項目龍津閘站地基處理工程實例介紹減沉復合疏樁基礎的設計與應用。

1 工程概況

汕頭市東部城市經濟帶新津片區(qū)河口治理及綜合開發(fā)工程處在汕頭市韓江三角洲網河出?？陂T區(qū)域，工程建設范圍從汕頭港防沙堤起，基本平行現狀海岸，向東北方向延伸，經過新津河口、外砂河口（南港口），止于萊蕪半島堤。

新津片區(qū)整個圍區(qū)堤線全長7844 m，其中加高加固達標段1342 m，新建堤線6502 m。圍區(qū)面積4.11 km2。在上游北部大堤樁號S6+721.6上布置龍津閘站，龍津閘站內側連接排澇河涌，外側溝通新津河，河涌底高程-2.0 m，閘站自流層底高程定為-5.0 m，外側拋石防沖槽末端高程為-2.50 m，采用單坡一直放坡到-4.0 m高程新津河河道底部邊緣，并采用拋石護底結構保護外側河道。

本工程位于地震基本烈度8度區(qū)域，本工程穿堤建筑物按抗震設計烈度8度進行抗震設計[1]。

龍津閘站各土層參數見表1[1]。

龍津閘站基礎均座落在第②層粉細砂上，呈松散～稍密狀，經判別為嚴重液化土層，其下伏軟弱③層淤泥質粘性土夾砂，地基穩(wěn)定和沉降變形難以滿足要求，不宜采用天然地基，應進行地基處理或采用樁基礎，建議采用樁基礎以第⑤層含礫中粗砂作為樁基持力層[1]。

表2 龍津閘站整體穩(wěn)定計算結果表

表3 龍津閘站沉降和地基承載力計算結果

第②層粉細砂具中等滲透性，泵閘地基可能存在滲透穩(wěn)定問題，應采取防滲措施[1]。

參照《水閘設計規(guī)范》（SL256-2001）[2]的有關公式對龍津閘站進行整體穩(wěn)定計算及天然基礎條件下沉降計算和地基承載力計算。計算成果見表2～3。

從上面的計算結果可知，龍津閘站應力分布比較合理，應力滿足規(guī)范要求，建筑物地基承載力滿足規(guī)范要求，但天然基礎條件下，建筑物沉降難以滿足要求，為確保建筑物的正常運行，必須對地基進行加固處理，同時需要對基礎進行液化處理。

2 基礎設計

根據地質鉆孔報告，本工程區(qū)域地基土表層均為②層細砂層，松散狀，下部為軟弱下臥層③層淤泥質粘土夾砂，高壓縮性，⑤層中粗砂層，中密～密實，是比較理想的樁基持力層。龍津閘站坐落在②層細砂層上，根據地質勘探結果，表層細砂為嚴重液化，因此地基處理除考慮地基承載力和基礎沉降外還應考慮地基液化方面的問題。

2.1 地基處理方法

根據《建筑地基處理技術規(guī)范》（JGJ79-2012）[3]以及《水閘設計規(guī)范》（SL256-2001）[2]，此種地基加固的方法主要有換填法、預壓法、深層攪拌法、高壓噴射注漿法、樁基礎、振沖法和砂石樁法等。

由于地基表層細砂層較厚，下部又為高壓縮性淤泥質粘土層，所以換填法工程量較大，不是很經濟。高壓噴射注漿法對處理液化地基效果不是很好，因此本階段不推薦上述地基處理方法。預壓加固法能有效地減小地基的總沉降值及不均勻沉降值（由于本工程表層細砂層和淤泥質土下部的中粗砂層均為良好的排水層，都能有效的促進淤泥質土層的固結），但是預壓加固后表層砂的貫入度如不能夠達到臨界貫入度以上，還需要另外進行地基液化處理；另外樁基礎、振沖法和砂石樁法均能有效的消除砂土的液化，其中樁基礎由于樁基穿透細砂層和淤泥質粘土層，將中粗砂層作為持力層，因此能夠同時解決地基沉降、承載力和砂土液化問題，但投資較高。振沖法和砂石樁法由于處理的深度有限（一般不超過15 m）因此對承載力和沉降要求較高的建筑物地基基礎不宜采用這兩種處理方法。而且振沖法進行地基處理需要設排泥場等設施，造成環(huán)境污染，本工程對環(huán)境要求較高，故也不推薦采用振沖法進行液化地基處理。

根據第1節(jié)地基承載力及沉降計算的成果和以上對各種地基處理方法的分析，本工程推薦采用樁基礎處理方案。龍津閘站基礎要滿足沉降量要求，地基處理深度基本在20 m以上（處理至③層底），要達到這樣的深度通常采用預制鋼筋混凝土樁和灌注樁比較合適，但軟土地基易出現預制樁基礎下部脫空現象，因此采用一般樁基礎并非最合理的選擇。

龍津閘站進行地基處理的主要目的是控制沉降，推薦采用減沉復合疏樁基礎，根據《建筑樁基技術規(guī)范》（JTJ94-2008）[4]5.6節(jié)，當地基承載力基本滿足要求時，可設置穿過軟土層進入相對較好土層的疏布摩擦型樁，由樁和樁間土共同分擔荷載，這樣處理能避免閘站底板與地基土脫空現象的出現。該方案的優(yōu)點是預制樁數量較少，施工進度較快，可與圍封板樁采用同樣的施工機械，避免設備的二次進場，節(jié)省工程投資，缺點是需要根據地基液化情況設圍封消除液化，本工程圍封可結合防滲板樁設置。

2.2 減沉復合疏樁基礎設計

根據土層分布情況，結合規(guī)范相關規(guī)定，預制鋼筋混凝土方樁規(guī)格均采用300 mm×300 mm（根據《建筑樁基技術規(guī)范》（JTJ94-2008）[4]3.3.2條的有關規(guī)定，抗震烈度為8度及以上地區(qū)，不宜采用預應力混凝土樁。因此本工程樁基礎推薦采用預制鋼筋混凝土方樁基礎，長度根據各基礎埋深及相應位置的地層情況，經計算確定。通過計算可知龍津閘站下布樁50根，樁長19.5 m，順水流方向布置10排，垂直水流方向布置5排。由于本工程地震工況產生較大的水平荷載，為避免預制樁樁頂產生較大的剪力和彎矩造成破壞，樁頂與底板連接采用自由端連接，相應板樁圍封與底板采用柔性接頭。同時為增加后期地基處理的靈活性，在底板預留注漿孔。

2.2.1 計算方法及計算軟件

本次計算為減沉復合疏樁基礎中點沉降計算。

《建筑樁基技術規(guī)范》(JGJ94-2008)[4]中5.6.2減沉復合疏樁中心點沉降計算：

（建筑樁基技術規(guī)范（JGJ94-2008）[4]5.6.2-1）

式中S為樁基中心點沉降量；Ss為由承臺底地基土附加壓力作用下產生的中點沉降；Ssp為由樁土相互作用產生的沉降；

其中由承臺地基土附加壓力作用下產生的中點沉降用我院認證的Pile2008計算。

2.2.2 荷載計算

根據《龍津閘站整體穩(wěn)定計算》計算結果可知，對于沉降最不利工況在完建工況，故本次計算采用完建工況計算。

2.2.3 沉降計算

（1）由樁土相互作用產生的沉降Ssp

（建筑樁基技術規(guī)范（JGJ94-2008）[4]5.6.2-3）

樁選用50根300 mm×300 mm，樁長19.5 m,基礎底面標高-6.2 m。具體計算結果見表5。

（2）由承臺底地基土附加壓力作用下產生的中點沉降Ss

表4 地基應力、抗滑穩(wěn)定及抗浮穩(wěn)定計算結果表

表5 樁土相互作用產生的沉降Ssp

表6 承臺底地基土附加壓力作用下產生的中點沉降Ss

（建筑樁基技術規(guī)范（JGJ94-2008）[4]5.6.2-3）

（建筑樁基技術規(guī)范（JGJ94-2008）[4]5.6.2-4）

假想天然地基平均附加壓力，Po=1.0×(122566.41-50× 619.5)/1242.44=73.7kPa承臺底地基土附加壓力作用下產生的中點沉降Ss的計算采用我院認證的pile2008軟件計算，計算結果見表6。

（3）計算結果

基礎布置50根300 mm×300 mm混凝土預制方樁，樁長19.5 m。

減沉復合疏樁基礎中點沉降：

滿足規(guī)范要求。

Application and Research of Reducing Compound Sparse Pile Foundation in Longjin Gate Station Project

Yang Jiawei
（Shanghai Surveyand Design Institute Co.,Ltd Shanghai 200434,China）

For Longjin station of geological exploration results of the comprehensive development area of Xinjin estuary project dragon Eastern City Economic Zone in Shantou City,The results showthat the surface fine sand is heavily liquefied,so the foundation treatment needs to consider three factors:foundation bearing capacity,foundation settlement and foundation liquefaction.The main goal of the foundation treatment of Longjin gate station is to control the settlement,and the foundation of the composite sparse pile is analyzed and analyzed,and the concrete design scheme is put forward according to the distribution of soil layer and the relevant specification.By calculating the center sedimentation of the sparse pile foundation is 88.89m,the design meets the requirements ofthe specification.

Sparse pile foundation；Pumps and Soft soil foundation

TU473.1

B

《龍津閘站整體計算》中的結果作為已知荷載，如表4所示。

1673-9000（2017）02-0108-04

2016-01-03

楊嘉為（1984-），男，陜西咸陽人，工程師，主要從事水利水電工程設計工作。