戴俊

東莞市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司 廣東 東莞 523000

1 工程概況

西基排站工程位于惠州市石灣鎮(zhèn)，工程任務(wù)為排除區(qū)域澇水，保護(hù)區(qū)域在設(shè)計(jì)排澇標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)不受災(zāi)。排澇標(biāo)準(zhǔn)按10年一遇24h暴雨量一天排干，設(shè)計(jì)排澇流量為9.80m3/s，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。泵房為主要建筑物，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為25.0m，寬度為21.30m，下部設(shè)計(jì)為箱體結(jié)構(gòu)，上部設(shè)計(jì)為框架結(jié)構(gòu)[1]。

2 工程地質(zhì)

地層由上至下：素填土層，松散，由黏性土夾沙礫組成，成分不均勻。淤泥質(zhì)土，流塑，干強(qiáng)度中等，韌性差，成分以粉黏粒為主。中砂，稍密為主，局部中密，含少量粗砂，顆粒不均，級(jí)配一般，粉黏粒含量較多。強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，風(fēng)化不均勻，巖質(zhì)軟，易碎，呈碎石夾土狀，為軟巖。

表1 各土層物理參數(shù)建議值

3 泵房基礎(chǔ)處理

經(jīng)分析計(jì)算，泵房基底應(yīng)力值見表2。

表2 泵房基底應(yīng)力匯總表

由計(jì)算成果可知，在各工況下，泵房基底應(yīng)力的最大值與最小值之比均不超過(guò)允許規(guī)定值。泵房基底最大應(yīng)力值為92.87kpa，基底坐落在淤泥質(zhì)土層，該層承載力低，壓縮變形大，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，因此必須對(duì)地基加固處理。軟基處理可以采用方法有：深層攪拌法、預(yù)制管樁、換填法處理等。

3.1 水泥攪拌樁方案

采用樁徑Ф500水泥攪拌樁，以中砂層為樁端持力層，樁端進(jìn)入持力層為1.0m，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)8.0m。初擬樁中心間距為1.10×1.10m，正方形布置。因樁端下無(wú)軟弱下臥層，本次不對(duì)下臥層地基強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，也不對(duì)沉降變形進(jìn)行計(jì)算[2]。

（1）單樁豎向抗壓承載力特征值

根據(jù)《復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》，當(dāng)由樁周土與樁端土的抗力提供單樁豎向抗壓承載力特征值時(shí)可按公式1計(jì)算；當(dāng)由樁體自身材料的強(qiáng)度提供單樁豎向抗壓承載力特征值時(shí)可按公式2計(jì)算；并取兩者較小值。

up為攪拌樁的截面周長(zhǎng)；li為第i層土的厚度，m；Ap為攪拌樁的截面面積；、分別為攪拌樁周圍第i層土的側(cè)阻力、樁端阻力特征值，取600kPa；α為樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)，取0.50；為與攪拌樁體同配比試塊立方體抗壓強(qiáng)度平均值（kPa），參考已完同類似工程的試驗(yàn)報(bào)告，取1.80Mpa；η為樁體強(qiáng)度折減系數(shù)，取0.30。經(jīng)計(jì)算，取Ra=106kN。

（2）復(fù)合地基承載力計(jì)算

處理后，復(fù)合地基承載力特征值按公式3計(jì)算：

m為樁土面積置換率，經(jīng)算得0.162；為處理后樁間土承載力特征值，取50kPa；β為樁間土承載力折減系數(shù)，取0.75。經(jīng)算得fspk=119KN。泵房在各工況下平均基底應(yīng)力均小于119KN，同時(shí)最大基底應(yīng)力小于1.2fspk。

3.2 預(yù)制PHC管樁方案

采用樁徑Ф500預(yù)制砼管樁，以中砂層為樁端持力層，樁端進(jìn)入持力層為1.0m，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)8.0m。

（1）單樁豎向抗壓承載力特征值

根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》，估算單樁豎向承載力特征值按公式4計(jì)算：

根據(jù)《樁基規(guī)范》，管樁穿越較厚欠固結(jié)土（淤泥質(zhì)土），計(jì)算管樁承載力時(shí)需考慮樁周負(fù)摩阻力影響。樁端置于中砂層，查規(guī)范表5.4.4-2，中性點(diǎn)深度比 ln/l0=0.75，樁周軟弱土層下限深度l0=6.00m，則自樁頂算起的中性點(diǎn)深度ln=6.00×0.75=4.50m。地面無(wú)堆載，根據(jù)地勘資料可知地下水位標(biāo)高為1.00m。

根據(jù)《樁基規(guī)范》，中性點(diǎn)以上的單樁樁身周圍各層土負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值按公式5計(jì)算；由土自重引起的樁身周圍各層土平均豎向有效應(yīng)力按公式6計(jì)算。

由淤泥質(zhì)土自重引起的樁周平均豎向有效應(yīng)力：

樁側(cè)負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值：

基樁下拉荷載按公式7計(jì)算：

ηn為樁周負(fù)摩阻力引起的群樁效應(yīng)系數(shù)，本次按最不利情況，ηn取1.0。n是中性點(diǎn)以上的土層層數(shù)；li是中性點(diǎn)以上土層的厚度?；鶚断吕奢d為15.26kN，估算單樁豎向承載力特征值為225.93kN，則實(shí)際設(shè)計(jì)單樁豎向承載力特征值為210.67kN。

（2）確定樁數(shù)并布樁

泵房長(zhǎng)25.0m，寬21.30m，最大基底應(yīng)力為92.87kpa，下部為箱體結(jié)構(gòu)，剛度大，可視作整體承臺(tái)來(lái)計(jì)算；底部設(shè)置水泥石屑褥墊層，厚300mm，容重為22.0kN/m2。

根據(jù)泵房尺寸，擬定樁中心間距為1.60×1.50m，正方形布置，共設(shè)255根樁。

（3）單樁水平向承載力特征值計(jì)算

估算單樁水平方向承載力特征值按公式9計(jì)算：

經(jīng)計(jì)算，單樁水平向承載力特征值為88.21kN。水平力，因此采用Ф500預(yù)制管樁能夠滿足豎向和水平載力要求。

針對(duì)上述兩種軟基處理方案進(jìn)行比較，見下表3：

表3 基礎(chǔ)處理方案比較

因泵房離現(xiàn)狀建筑物較近且受工程投資等客觀因素影響，擬定采用水泥攪拌樁作為基礎(chǔ)處理方案為最終方案[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，樁基施工前必須取原狀土做室內(nèi)摻灰量及樁身抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)后在泵房基礎(chǔ)選擇樁位進(jìn)行試樁，并根據(jù)試樁結(jié)果確定水泥攪拌樁最終施工參數(shù)。