（作者單位：江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 225000）

一、工程概況

安徽省來安縣大雅站位于來安河左岸堤防上，根據(jù)來安縣來安河防洪治理工程規(guī)劃成果，大雅排澇泵站站址所在來安河堤身堤頂高程14.20m，堤頂寬8.0m，內(nèi)、外邊坡1 ∶2.5。大雅站采用正向進(jìn)、出水布置型式，泵室采用干室型結(jié)構(gòu)。泵站工程自進(jìn)口至外河出口依次布置引渠、進(jìn)水口、前池及攔污閘、泵室及壓力水箱、自排控制閘、穿堤涵洞及防洪控制閘，涵洞出口設(shè)消能放沖設(shè)施。站身底板順?biāo)飨蜷L23.50m，橫向?qū)?6.90m，泵室底板厚0.7m，邊墩厚為0.7m，中墩厚0.8m，水泵中心間距3.80m，設(shè)計(jì)抽排流量為7.8m3/s。

二、工程地質(zhì)

1.地基情況

大雅排澇泵站底板高程4.0m。

基礎(chǔ)持力層為③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，呈流塑～軟塑狀，為軟弱強(qiáng)度地層，高壓縮性，孔隙比大，含水量大，工程地質(zhì)條件差。含水量范圍值28 .0%～43.5%、均值35.9%；孔隙比范圍值1.00～1.30、均值1.15；液性指數(shù)均值1.35；塑性指數(shù)均值14.0；壓縮模量3.05MPa；直接快剪粘聚力小值均值11.6kPa，直接快剪內(nèi)摩擦角小值均值9.0°；滲透系數(shù)為4.96×10-5cm/s，屬弱透水；承載力允許值[R]=90 kPa。

2.存在問題

地基為軟弱土層，承載力低不滿足設(shè)計(jì)要求。站身底板最大基底應(yīng)力102.5kPa，前池翼墻最大基地應(yīng)力達(dá)到132.0kPa，遠(yuǎn)超過地基承載力允許值，天然地基承載力不滿足設(shè)計(jì)要求；標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N 平均值只有2.8 擊，根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50265-2010）6.4.2 條：標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)小于4 擊的粘性土地基不得作為天然地基，因此需要進(jìn)行地基處理。來安河堤防各巖土層物理力學(xué)指標(biāo)表見表1。

三、基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)

1.方案選擇

根據(jù)地質(zhì)條件進(jìn)行分析，有兩種處理方式：復(fù)合地基和樁基礎(chǔ)。水利工程中復(fù)合地基一般采用水泥土深層攪拌樁和預(yù)應(yīng)力混凝土空心管樁復(fù)合地基；樁基礎(chǔ)一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁（管樁）和鉆孔灌注樁。該工程基底持力層以下淤泥質(zhì)土層厚度約15m，淤泥層較厚，含水量較大，若采用水泥土攪拌樁進(jìn)行處理，軟塑狀黏性土施工難度較大，且入巖較難，恐難達(dá)到設(shè)計(jì)要求；灌注樁施工難度大且造價(jià)較高，因此采用管樁可滿足設(shè)計(jì)及節(jié)省投資要求。該方案具有單樁承載力高、樁身耐打、施工快、功效高、工期短等優(yōu)點(diǎn)，故推薦采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁（管樁）基礎(chǔ)方案。地基處理方案比選表見表2。

綜合以上因素考慮，本次設(shè)計(jì)采用PHC-AB400（95）-18.5m 管樁，即所用管樁外徑為400mm，壁厚為95mm，長度為18.5m，樁間距1.2m，正方形布置，管樁封端高度2.0m。預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁質(zhì)量要求應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土 管 樁》（GB/T 13476）、《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁》（JC 888 ）和《預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁》（JG 197）及其他的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定?；A(chǔ)處理樁位和管樁樁頂與底板連接見圖1 和圖2。

表1 來安河堤防各巖土層物理力學(xué)指標(biāo)表

圖1 基礎(chǔ)處理樁位圖

圖2 管樁樁頂與底板連接詳圖

2.樁基計(jì)算

（1）單樁承載力計(jì)算

根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定敞口預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，可按下列公式計(jì)算：

單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值：

Quk=Qsk+Qpk=uΣqsikli+qpk（Aj+λpAp1）

當(dāng)hb/d＜5 時(shí)，λp=0.16hb/d

當(dāng)hb/d ≥5 時(shí)，λp=0.8

式中：

qsik、qpk—樁周第i 層土極限側(cè)阻力、樁端極限端阻力（kPa）；

u—樁身周長；

li—第i 層土質(zhì)層厚；

Aj—管樁樁端凈面積，管樁；

Ap1—管樁敞口面積：；

λp—樁端土塞效應(yīng)系數(shù)；

d、b—管樁外徑、邊長；

d1—管樁內(nèi)徑。

單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為338.6kN，根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）第5.2.2 條，單樁豎向承載力特征值為Ra=338.6/2=169.3kN。建筑物最大基地應(yīng)力出現(xiàn)在前池翼墻處，Nk=129.5kN＜169.3kN，Nkmax=1174.6＜169.3×1.2=203.2kN，滿足規(guī)范。

（2）沉降計(jì)算

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）的規(guī)定，大雅排澇泵站建筑物地基最終沉降量按下式計(jì)算：

式中：S—地基最終沉降量，mm；

ψs—沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取0.5；

P0—基礎(chǔ)底面處的附加壓力（kPa）；

n—地基壓縮層范圍內(nèi)的土層數(shù)；

Esi—第i 層土的壓縮模量，MPa；

Zi、Zi－1—基礎(chǔ)底面至第i 層土、第i-1層土底面的距離，m；

ai、ai-1—基礎(chǔ)底面計(jì)算點(diǎn)至第i 層土、第i-1 層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)。

地基壓縮層的計(jì)算深度按計(jì)算層面處附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之比等于0.2 的條件確定。經(jīng)計(jì)算，泵站前池邊墻地基最終沉降量為32mm，泵室最終沉降量為24mm。所以，進(jìn)行基礎(chǔ)處理后的各部位的沉降量較小也相近，沉降差可以滿足規(guī)范要求。

四、結(jié)語

深厚軟弱土層地基處理控制沉降是關(guān)鍵點(diǎn)。水泥土攪拌樁地基處理后承載力能滿足設(shè)計(jì)要求，但由于軟弱土層深厚超過15m 攪拌樁質(zhì)量難以保證，因此沉降值無法得到控制；鉆孔灌注樁造價(jià)又太高；因此處理軟弱土層15m 深度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是首選。大雅站主體部分施工已全部完成，根據(jù)實(shí)際觀測(cè)各建筑物沉降值未超過5mm，沉降差未超過2mm，沉降控制效果良好■