■徐 偉 廖子謙 孫 旻

（1.同濟(jì)大學(xué)建筑工程系，上海 200092）

1 引言

隨著當(dāng)今社會(huì)的工程技術(shù)水平不斷提升，人們希望建設(shè)通道以連接被海峽所割裂的陸地。而海底隧道的連接方案憑借其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)在世界各地被廣泛應(yīng)用，在日本青涵海峽隧道、英吉利海峽隧道成功修建并良好運(yùn)營(yíng)的經(jīng)驗(yàn)下，海底隧道建設(shè)的相關(guān)研究正在如火如荼地展開(kāi)。

迄今為止，已修建的海底隧道相當(dāng)一部分是采用沉埋管段法.這種方法被認(rèn)為是橫穿水域或作為船艦航道的港灣,或者在水底的地質(zhì)條件不適應(yīng)于開(kāi)挖隧道時(shí)的一種好方法,最受工程設(shè)計(jì)人員注意的是沉管隧道能夠成功地提高抗地震破壞能力。盾構(gòu)開(kāi)挖法也是一種較為普遍的方法，而在深水區(qū)盾構(gòu)開(kāi)挖法則更加有利，英吉利海峽隧道則是采用盾構(gòu)開(kāi)挖法。而鉆爆法（礦山法）一般在圍巖情況較好時(shí)被采用。

沉管隧道基礎(chǔ)位于隧道結(jié)構(gòu)下方，其主要功能是承受來(lái)自隧道結(jié)構(gòu)自身、回填、管頂防護(hù)層以及回淤、行車(chē)等荷載；為隧道結(jié)構(gòu)提供均勻可靠的剛度支撐；并控制基礎(chǔ)總沉降與不均勻沉降。符合工程要求的沉管隧道基礎(chǔ)滿(mǎn)足隧道沉管段、暗埋段及人工島間的協(xié)調(diào)變形，使隧道結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)荷載作用下因地基變形引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力以及變形在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可承受范圍之內(nèi)，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

2 工程實(shí)踐

在工程實(shí)踐中，常見(jiàn)的沉管隧道基礎(chǔ)包括以下分類(lèi)：

(1)換填式復(fù)合基床是由碎石層、塊石層和下層土體共同構(gòu)成的。在實(shí)際工程中采用換填式復(fù)合基床的工程經(jīng)驗(yàn)表明，采用該工法時(shí)，在荷載作用下，基床土體的沉降明顯減小。該工法具有施工簡(jiǎn)單、工藝成熟、工程造價(jià)相對(duì)較低、施工質(zhì)量可控性強(qiáng)等特點(diǎn)。

具體的施工工藝包括如下步驟：

①粗挖。粗挖是指開(kāi)挖自然泥面至離設(shè)計(jì)底標(biāo)高約2 m間的泥層,選用大型耙吸船承擔(dān)粗挖施工,所選用的耙吸船應(yīng)具有動(dòng)力定位及動(dòng)力跟蹤的功能。

②精挖。精挖是指粗挖完成后至設(shè)計(jì)底標(biāo)高間的泥層,選用具有定深和平挖功能的大型抓斗挖泥船,可減少底部擾動(dòng)和浮泥產(chǎn)生。

③清淤。清淤是指清除粗挖結(jié)束后至精挖前基槽淤積的泥沙,以及精挖后基槽底和基床面回淤的浮泥層。選用專(zhuān)用清淤船進(jìn)行清淤。

④基礎(chǔ)鋪設(shè)及處理。基礎(chǔ)處理以消滅不規(guī)則空隙為目的,可分為先鋪法(在管段沉設(shè)之前,先鋪好砂、石墊層)和后填法 (先將管段沉設(shè)在預(yù)置在溝槽底上的臨時(shí)支座上,隨后再補(bǔ)填墊實(shí))。一般情況下，鋪設(shè)的底層為塊石，頂層為碎石。

先鋪法最常被采用，如韓國(guó)釜山-巨濟(jì)島連接線沉管隧道基礎(chǔ)。隧道基礎(chǔ)的處理方法可采用專(zhuān)用的碎石刮鋪設(shè)備進(jìn)行施工。該設(shè)備固定于打入海底的管樁之上,憑借船上行臺(tái)車(chē)和填料刮鋪筒移動(dòng)進(jìn)行碎石刮鋪施工，并可根據(jù)GPS系統(tǒng)進(jìn)行定位。刮鋪筒的填料口可以根據(jù)船體標(biāo)高靈活調(diào)整,其深度也可根據(jù)不同需要靈活調(diào)整。

(2)擠密砂樁法對(duì)于加固軟黏土具有良好的工程效果。擠密砂樁法是在軟基上用振動(dòng)錘把套管沉入到要求的深度，填入中、粗砂并向下擠壓使砂樁擴(kuò)徑，使其周?chē)鼗l(fā)生側(cè)向擠壓而使地基密實(shí)的一種加固方法，該方法在沿海軟土地基工程中得到較為廣泛的使用，并應(yīng)用于護(hù)岸工程的地基加固等[1]。

擠密砂樁具體的工藝流程如下：

①確定樁位階段：在GPS系統(tǒng) 指導(dǎo)下進(jìn)行船舶的駐位以及對(duì)擠密砂樁進(jìn)行定位。

②制樁準(zhǔn)備階段：在系統(tǒng)指令下，套管沉入海底天然地基土體下利用振動(dòng)錘的作用接近設(shè)計(jì)標(biāo)高，砂傳輸系統(tǒng)同時(shí)向套管內(nèi)提供定量砂料，套管內(nèi)利用空氣壓縮系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定好一定的氣壓。向套管內(nèi)加砂和加壓需要一定時(shí)間，因此會(huì)有部分泥、水、砂等混合物進(jìn)入套管。等到套管繼續(xù)上拔，內(nèi)部的混合物在氣壓和砂料自重作用下排出。

③制樁階段：在數(shù)據(jù)演算系統(tǒng)的指令下，操作人員進(jìn)行套管上拔，形成地基內(nèi)的孔洞。在氣壓作用下，砂料從套管內(nèi)落入孔洞后形成松散砂樁。隨后將管內(nèi)落入的砂達(dá)到的高 度與上拔的高度進(jìn)行對(duì)比，控制人員得到系統(tǒng)的指令后停止上拔，然后將套管回壓至一定深度。內(nèi)部松散砂樁經(jīng)過(guò)搗實(shí)后擴(kuò)徑形成擠密砂樁，在數(shù)據(jù)演算系統(tǒng)的指令下，操作人員分段制作砂樁，不斷重復(fù)直至完成整根擠密砂樁。輸砂系統(tǒng)在制樁過(guò)程中按砂存量向套管內(nèi)添加砂料。

(3)樁基礎(chǔ)在西歐國(guó)家應(yīng)用較普遍,用于地基土特別軟弱，在隧道軸線方向上基底土層硬度變化大，會(huì)使管段產(chǎn)生不均勻沉降的場(chǎng)合，或列車(chē)通過(guò)時(shí)的振動(dòng)會(huì)使砂性基礎(chǔ)液化的場(chǎng)合，此時(shí)基礎(chǔ)僅作墊平處理不足以解決問(wèn)題。樁基礎(chǔ)通常分為端承樁和摩擦樁兩種類(lèi)型[2]。樁基礎(chǔ)剛度較大，沉降控制效果非常好，一般沉降可以控制在1cm以?xún)?nèi)。

具體施工做法如下：

①航運(yùn)管理。為保證沉樁施工期間不影響航道的正常通航，對(duì)主航道的南北兩側(cè)分別進(jìn)行拓寬，作為施工期間船舶通行的輔助航道（即在江南沉樁時(shí)，江北輔助航道通航；而江北沉樁時(shí)，江南輔助航道通航）。

②沉樁設(shè)備。首先，將打樁船的固定樁架改裝成可轉(zhuǎn)動(dòng)的平放架，為確保樁船能從沿路上的大橋下順利通過(guò)，將較高的樁架降低；其次，為確保樁身的垂直度和防止下樁時(shí)因樁身的自由長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)而發(fā)生樁位移，將樁架下端部位水下龍口接長(zhǎng)，并裝1塊可滑動(dòng)的小背板，以使樁身在水下的自由長(zhǎng)度部分得到固定。

送樁器由鋼管樁改裝而成，鋼管樁周?chē)美甙寮訌?qiáng)。

③沉樁定位。施工時(shí)，采用多臺(tái)經(jīng)緯儀進(jìn)行交匯定位，用全站儀坐標(biāo)法進(jìn)行校核。樁身垂直度偏差需滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。因此，在定位前采取由排架軸線上的全站儀指揮樁船的左右壓艙水進(jìn)行平衡，以防止樁架因左右偏差而造成樁軸線的偏離；隨后，用全站儀測(cè)出樁的角坐標(biāo)，并進(jìn)行校核，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后即下樁。在穩(wěn)樁過(guò)程中，用經(jīng)緯儀觀察樁身的位置，一旦樁身出現(xiàn)偏差，立即通知施工人員進(jìn)行調(diào)整。

④沉樁。沉樁前需先開(kāi)挖基槽，由于采用抓斗船挖泥，基槽底部會(huì)凹凸不平（特別是靠近岸的兩側(cè)），因此，在樁基定位過(guò)程中，可能造成樁尖的滑移，其滑移量可使施工精度受到嚴(yán)重影響。因此，為避免樁尖發(fā)生滑移，在送樁前采用1節(jié)長(zhǎng)鋼管樁先進(jìn)行沖孔，并嚴(yán)格控制樁的沖孔定位，以免在下樁時(shí)其樁尖隨孔壁下滑而難以調(diào)整樁基的定位。沉樁時(shí)，先將樁頂施打到水面以上幾米左右，再用送樁器將樁送到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，然后采用重錘輕擊的方式沉樁，以減少沉樁過(guò)程中對(duì)基槽邊坡的影響。

(4)剛性樁復(fù)合地基方案則通過(guò)布設(shè)剛性較大的樁（如PHC樁、鋼管樁、鉆孔灌注樁等），并在樁上鋪設(shè)可傳力的褥墊層（如碎石墊層），把上部荷載傳遞到樁間土和樁上的地基處理形式。剛性復(fù)合地基的樁土應(yīng)力比很大（10～100）、置換率很?。?%～10%）。 剛性復(fù)合地基通過(guò)樁長(zhǎng)和間距的調(diào)節(jié)，使隧道縱橫向荷載分布相適應(yīng)，這種地基處理方案能有效的控制因上部荷載較大而產(chǎn)生的地基沉降問(wèn)題，并且能充分的發(fā)揮原始地層的承載作用，受地質(zhì)條件的限制也較小，尤其適用于下臥層軟弱的地基基礎(chǔ)加固[3]。

具體施工工藝為先進(jìn)行海底樁基礎(chǔ)施工，再施工換填式復(fù)合基床，在此不再贅述。

(5)柔性復(fù)合地基通過(guò)固化劑與軟土的強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土得到加固，形成復(fù)合地基。如深層水泥攪拌及高壓旋噴等。柔性復(fù)合地基的強(qiáng)度主要取決于固化劑與土體的接觸程度，攪拌越充分，地基強(qiáng)度越高。通常，柔性復(fù)合地基樁土應(yīng)力比在5～10左右，控沉能力很強(qiáng)，其置換率的變化范圍較大，可適應(yīng)沉管隧道縱橫向荷載的變化要求，且比較容易與墊層匹配[4]。

以深層水泥攪拌樁舉例，施工工藝流程如下：

①樁機(jī)就位。利用起重機(jī)或開(kāi)動(dòng)絞車(chē)移動(dòng)深層攪拌機(jī)到達(dá)指定樁位對(duì)中。為保證樁位準(zhǔn)確,必須使用定位卡,樁位對(duì)中誤差需滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,導(dǎo)向架和攪拌軸應(yīng)與地面垂直,垂直度的偏離也應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

②噴漿攪拌。開(kāi)動(dòng)灰漿泵,證實(shí)漿液從噴嘴噴出時(shí),啟動(dòng)樁機(jī)向下旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn),鉆進(jìn)速度、噴漿壓力及噴漿量均應(yīng)控制在合理范圍內(nèi),

鉆進(jìn)噴漿成樁到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)或?qū)游缓?原地噴漿半分鐘,再反轉(zhuǎn)勻速提升,深度誤差不得大于0.5m。

③提升攪拌。攪拌頭自樁底反轉(zhuǎn)勻速攪拌提升,直到地面。攪拌頭如被軟粘土包裹時(shí),應(yīng)及時(shí)清除。

④重復(fù)鉆進(jìn)攪拌。按上述②操作要求進(jìn)行,如噴漿量已達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí),只需復(fù)攪不再送漿。

⑤重復(fù)攪拌提升。按照上述③操作步驟進(jìn)行,將攪拌頭提升到地面。

⑥成樁完畢。連同③④⑤共進(jìn)行3次復(fù)攪,即可完成1根攪拌樁作業(yè),開(kāi)動(dòng)灰槳泵清洗管路中殘存的水泥漿,樁機(jī)移至另一樁位施工另一根攪拌樁。

⑦與換填式復(fù)合基床類(lèi)似，在樁頂鋪填塊石層和碎石層。

在復(fù)雜地質(zhì)條件下的沉管隧道往往對(duì)多種基礎(chǔ)形式進(jìn)行組合使用，以滿(mǎn)足工程要求。由于某些位置的基礎(chǔ)形式發(fā)生變化，盡管過(guò)渡段一般有特殊構(gòu)造處理，仍有可能導(dǎo)致地基剛度不連續(xù)，在使用過(guò)程中發(fā)生不均勻沉降，對(duì)隧道基礎(chǔ)產(chǎn)生不利影響。傳統(tǒng)的解析方法或相關(guān)的規(guī)范方法[5-7]都難以合理地分析沉管隧道基礎(chǔ)形式改變處對(duì)周邊可能造成差異沉降的影響。有限元分析方法由于其能考慮土層的分層情況、土的性質(zhì)、土層開(kāi)挖和基礎(chǔ)的施工過(guò)程以及周?chē)?如水、土等)的介質(zhì)進(jìn)行了相互作用關(guān)系等復(fù)雜因素，并且能夠?qū)?fù)雜的邊界條件進(jìn)行分析，已成為隧道工程分析的最有效方法之一。本文主要采用有限元分析方法對(duì)進(jìn)行探究。

以某擬建沉管隧道為例，在隧道入海處過(guò)渡到平整段因存在不同種類(lèi)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，可能導(dǎo)致基礎(chǔ)剛度不連續(xù)，發(fā)生差異沉降、影響隧道安全的危險(xiǎn)。對(duì)此，本文通過(guò)對(duì)兩個(gè)分別處于過(guò)渡段，不同地基處理形式及不同沉管埋深的典型斷面：A斷面 （土層擠密砂樁復(fù)合地基）、B斷面（天然地基上設(shè)置塊石+碎石墊層），并選用一個(gè)離過(guò)渡段較遠(yuǎn)、埋深差異較大的C斷面進(jìn)行對(duì)照，進(jìn)行考慮土－結(jié)構(gòu)相互作用的二維有限元分析，對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行深入探討。

3 平面二維有限元分析

3.1 計(jì)算方法

為真實(shí)反映施工過(guò)程中隧道地基隨施工工序的變化規(guī)律而得到合理的地基剛度結(jié)果,本章節(jié)擬采用土層-結(jié)構(gòu)平面分析法,選取典型斷面進(jìn)行施工過(guò)程的地基變形分析。而土層-結(jié)構(gòu)平面分析法能否真實(shí)反應(yīng)施工中土層的變化規(guī)律則很大程度上取決于所采用的土體本構(gòu)關(guān)系。

為達(dá)到這一目的，下述分析采用Plaxis軟件內(nèi)置的Hardening Soil Model（HS模型）。該模型由SChanz提出，為雙屈服面等向硬化彈塑性模型，既可適用于軟土也適用于較硬土層[8]。其基本思想與Duncan-Chang模型相似，即假設(shè)三軸排水試驗(yàn)的剪應(yīng)力q與軸向應(yīng)變呈雙曲線關(guān)系，但前者用彈塑性來(lái)表達(dá)，而不是像Duncan-Chang模型那樣采用非線性彈性來(lái)表達(dá)。另外模型考慮了土體的剪脹性（主要針對(duì)砂土）和中性加載（靜水壓力作用下產(chǎn)生塑性應(yīng)變），因而克服了DC模型的不足。與理想彈塑性模型不同，HS模型的屈服面隨塑性應(yīng)變而擴(kuò)張。該模型采用雙屈服面，因而可以同時(shí)考慮剪切硬化和壓縮硬化，并采用摩爾-庫(kù)倫破壞準(zhǔn)則。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，HS模型對(duì)于基坑開(kāi)挖分析有較好的精度，近年來(lái)在工程中得到很大的應(yīng)用。

3.2 荷載參數(shù)

荷載——結(jié)構(gòu)模式認(rèn)為圍巖對(duì)結(jié)構(gòu)的作用只是作為產(chǎn)生在結(jié)構(gòu)上的荷載，包括主動(dòng)的圍巖壓力和被動(dòng)的彈性抗力,從而來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)在荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力和變形。該方法套用地面結(jié)構(gòu)的計(jì)算模式,用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算,適用于淺埋情況及圍巖塌落而出現(xiàn)松動(dòng)壓力的情況。沉管隧道上覆土較淺，故采用該方法計(jì)算。

對(duì)于沉管結(jié)構(gòu)自重，由于各處截面配筋率不一，均偏于安全考慮為26.20kN/m3；回填材料中粗砂的水下重度取12.00kN/m3，扭工字塊的水下重度取18.84kN/m3；根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，汽車(chē)荷載在車(chē)道上的均布荷載為8.40kPa；碎石墊層水下重度取11.00kN/m3；而附加荷載中路面鋪裝為1.60kPa,隧道設(shè)施取7.22kN/m；回淤重量取15kN/m3[9-12]。

3.3 基本參數(shù)

根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)勘探報(bào)告，土層自上而下分別為淤泥-淤泥質(zhì)土，中砂，粘土，粉細(xì)砂，粘土，粘土夾砂，粉細(xì)砂，中砂，粘土，粉細(xì)砂，含礫細(xì)砂，中砂，含礫粗砂，全風(fēng)化混合片巖，強(qiáng)風(fēng)化混合片巖，中風(fēng)化混合片巖，全風(fēng)化混合花崗巖，強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖，中風(fēng)化混合花崗巖。隔層深度略。

且考慮到室內(nèi)實(shí)驗(yàn)取土對(duì)土體的擾動(dòng)影響，粘性土壓縮模量為實(shí)驗(yàn)值的2～3倍。依據(jù)現(xiàn)行的地基處理技術(shù)規(guī)范7.2.9條規(guī)定，擠密砂樁復(fù)合地基壓縮模量根據(jù)下式確定：

其中樁土應(yīng)力比n取為3～5。

回填材料參數(shù)取值參照相關(guān)設(shè)計(jì)資料有限元計(jì)算中的參數(shù)，如表1所示。

表1 回填材料參數(shù)取值

3.4 有限元計(jì)算

為探究沉管隧道基礎(chǔ)形式改變導(dǎo)致地基剛度差異問(wèn)題，對(duì)某擬建隧道進(jìn)行研究。該隧道入海段采用兩種不同的地基處理形式：土層擠密砂樁復(fù)合地基及天然地基上設(shè)置塊石+碎石墊層。為研究其地基基礎(chǔ)形式改變處的剛度情況，選擇靠近過(guò)渡段兩個(gè)不同地基處理形式及不同沉管埋深的典型斷面：A（靠近過(guò)渡段，采用土層擠密砂樁復(fù)合地基）、B（靠近過(guò)渡段，采用天然地基上換填塊石+碎石墊層），并選擇遠(yuǎn)離過(guò)渡段的C斷面（遠(yuǎn)離過(guò)渡段且位于較深區(qū)域，采用天然地基上換填塊石+碎石墊層）進(jìn)行對(duì)照。對(duì)上述三個(gè)斷面進(jìn)行有限元計(jì)算。A、B截面下基礎(chǔ)均作用于淤泥層上，C截面下基礎(chǔ)作用于中砂層上。

在最終工況下 （管節(jié)兩側(cè)及頂部覆土回填），A斷面計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖1～3。沉管底部最終超靜孔隙水壓力已經(jīng)基本消散完畢。沉管管底最大豎向沉降為61.34mm。

圖1 A斷面土體豎向位移

圖2 A斷面坑底豎向位移

圖3 A斷面土體豎向有效應(yīng)力

而在最終工況下（管節(jié)兩側(cè)及頂部覆土回填），B斷面計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖4～6。沉管底部最終超靜孔隙水壓力已經(jīng)基本消散完畢。沉管管底最大豎向沉降為52.09mm。

圖4 B斷面土體豎向位移

圖5 B斷面坑底豎向位移

圖6 B斷面土體豎向有效應(yīng)力

兩個(gè)斷面的地基剛度可通過(guò)沉管底部有效應(yīng)力/底部豎向位移得到，見(jiàn)圖7～8。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果中的兩個(gè)截面的結(jié)構(gòu)彎矩圖，如圖9～10，可發(fā)現(xiàn)，彎矩差異并不明顯。即通過(guò)設(shè)計(jì)手段可使地基剛度平順過(guò)渡，從而使上部結(jié)構(gòu)的縱向內(nèi)力也趨于連續(xù)。

圖7 A斷面地基剛度

圖8 B斷面地基剛度

圖9 A斷面結(jié)構(gòu)彎矩圖

圖10 B斷面結(jié)構(gòu)彎矩圖

對(duì)于遠(yuǎn)離過(guò)渡段且位于較深區(qū)域；基礎(chǔ)作用于中砂層；采用天然地基上換填塊石+碎石墊層的C斷面，進(jìn)行有限元分析，根據(jù)土體及坑底豎向位移、土體豎向有效應(yīng)力，得到C斷面的地基剛度如圖11，結(jié)構(gòu)彎矩圖如圖12。

圖11 C斷面地基剛度

可發(fā)現(xiàn)A斷面經(jīng)過(guò)擠密砂樁加固后，剛度仍低于采用換填法的B斷面，但差異在15%左右，實(shí)現(xiàn)地基剛度的平順過(guò)渡。根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)材料，設(shè)計(jì)過(guò)程已考慮該問(wèn)題，即微小的差異沉降而產(chǎn)生的附加應(yīng)力對(duì)截面最大抗力 （包括正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)下）而言，影響較小。

圖12 C斷面結(jié)構(gòu)彎矩圖

而通過(guò)對(duì)C截面的研究分析發(fā)現(xiàn)，換填的塊石+碎石墊層作用于剛度較大的中砂層時(shí)，地基剛度得到顯著提升。因此，也證明了埋深增大，使基礎(chǔ)直接作用于較深的土層，對(duì)地基剛度影響更為明顯。

4 常用對(duì)策

設(shè)計(jì)者可通過(guò)優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的方式使基礎(chǔ)形式改變處的過(guò)渡段剛度更為連續(xù)，具體包括以下對(duì)策。

(1)加厚塊石墊層

對(duì)于擠密砂樁段與天然地基段的過(guò)渡區(qū)域，為控制基礎(chǔ)沉降量，避免產(chǎn)生過(guò)大的差異沉降，實(shí)現(xiàn)地基剛度的平順過(guò)渡，該區(qū)段基底軟土全部挖除后采用塊石換填，基礎(chǔ)塊石厚度均進(jìn)行合理加厚。處理段落范圍和塊石拋填厚度結(jié)合實(shí)際開(kāi)挖揭露的地質(zhì)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

(2)布樁方式

布樁方式主要取決于基礎(chǔ)類(lèi)型、底面尺寸及兩側(cè)回填范圍，平面上可采用等邊三角形、方形、矩形等布置型式，不同的布樁方式可獲得相同的置換率，但對(duì)樁間土的擠密作用存在差異。

(3)置換率、樁徑與樁距的確定

復(fù)合地基的置換率主要與樁徑和樁距有關(guān)，計(jì)算時(shí)先根據(jù)天然土的指標(biāo)和加固后要達(dá)到的復(fù)合地基沉降控制目標(biāo)，計(jì)算出所需的置換率，然后根據(jù)施工要求換算出相應(yīng)的樁距和樁徑[13]。并根據(jù)縱橫向荷載與地層的變化，分區(qū)調(diào)整置換率，實(shí)現(xiàn)隧道縱橫向沉降過(guò)渡協(xié)調(diào)。

(4)樁長(zhǎng)的確定

復(fù)合地基加固體長(zhǎng)度的選擇應(yīng)根據(jù)土層分布、隧道沉降控制目標(biāo)要求等因素確定；當(dāng)相對(duì)較硬土層的埋深較大時(shí)，應(yīng)按地基的變形量確定樁長(zhǎng)；在可液化地基中，樁長(zhǎng)應(yīng)考慮抗震處理深度要求。

5 結(jié)論

對(duì)于沉管隧道而言，選擇合適的基礎(chǔ)形式的主要目標(biāo)是控制差異沉降，實(shí)現(xiàn)縱橫向剛度平順過(guò)渡。本文研究了沉管隧道基礎(chǔ)的常用形式，詳細(xì)地闡述了相應(yīng)的具體施工工藝與流程。嘗試通過(guò)某擬建隧道的兩個(gè)不同地基處理形式及不同沉管埋深的典型斷面，并選用一個(gè)離過(guò)渡段較遠(yuǎn)、埋深差異較大的斷面進(jìn)行對(duì)照，展開(kāi)分析。過(guò)渡段的兩個(gè)斷面分別采用土層擠密砂樁復(fù)合地基，和天然地基上設(shè)置塊石+碎石墊層的斷面，而遠(yuǎn)處的對(duì)照斷面也采用天然地基上設(shè)置塊石+碎石墊層。最終，發(fā)現(xiàn)過(guò)渡段因基礎(chǔ)形式改變而產(chǎn)生的地基剛度差異在15%以?xún)?nèi)，上部沉管結(jié)構(gòu)的縱向內(nèi)力也趨于連續(xù)，可以在荷載作用下正常工作。而增大埋深，使基礎(chǔ)作用于較深的土層對(duì)于地基剛度提升更為明顯。

在設(shè)計(jì)階段，往往會(huì)根據(jù)縱向天然地基的剛度，在剛度開(kāi)始突變的區(qū)域進(jìn)行基礎(chǔ)形式改變，以達(dá)到基礎(chǔ)整體剛度的連續(xù)性，故該過(guò)渡范圍控制沉管隧道的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。隨后，提出了基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)的相應(yīng)方法，包括加大墊層厚度、布樁方式、置換率、樁徑與樁距、樁長(zhǎng)的確定等，以供參考。不斷優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，可使基礎(chǔ)剛度更為趨于連續(xù)，以達(dá)到縱向沉降趨于協(xié)調(diào)的理想狀態(tài)。

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