賈西鶴，張鴻偉

（中山市水利水電勘測設(shè)計咨詢有限公司,廣東 中山 528403）

1 工程概況

蕪湖市鳩江區(qū)下九連圩保安站位于下九連圩內(nèi)長江無為大堤上,保安站承擔(dān)蕪湖市江北新城大龍灣片區(qū)的排澇任務(wù),工程主要內(nèi)容為拆除原泵站,重建保安泵站、擴建通江閘和整治1.57 km 通江河。保安站排區(qū)排澇標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇最大24 h 暴雨逐小時排出,設(shè)計排澇流量58 m3/s,總裝機容量7500 kW；擴建通江閘及整治通江河設(shè)計流量與保安站設(shè)計流量一致。工程等別為Ⅱ等,規(guī)模為大（2）型工程。

泵站主要建設(shè)內(nèi)容包括引水渠、攔污閘、前池、進水池、泵房、壓力水箱、出水箱涵、防洪閘、外河消力池、海漫及防沖槽等。泵房的布置型式采用堤后式,無為大堤防洪時水頭差較大,為延長滲徑,泵房軸線位于無為大堤堤腳54.2 m。

2 工程地質(zhì)

本次勘察對不同地層在不同深度均采取了原狀及擾動土樣,并進行室內(nèi)物理力學(xué)性質(zhì)試驗。依據(jù)鉆孔揭露資料,按巖土層的地質(zhì)年代、成因類型及工程性質(zhì)自上而下分為3 個工程地質(zhì)層,工程區(qū)地層巖性自上而下詳述如下：第四系人工填土、第四系沖洪積層（②-1 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、②-2 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉砂、②-4 粉細(xì)砂、②-5 粉質(zhì)粘土、②-6中粗砂、②-7 卵石）及白堊系中統(tǒng)（③-1 弱風(fēng)化礫巖）。

3 地基處理設(shè)計方案

3.1 各建筑物的承載力驗算

將泵房、壓力水箱、穿堤出水箱涵及防洪閘建筑物分別作為計算單元進行穩(wěn)定分析。經(jīng)計算,泵房完建期時地基應(yīng)力最大,基底均落于粉細(xì)砂層,地基承載力特征值[P]為120 kPa,其基底應(yīng)力最大值為192.15 kPa,大于1.2×[P]=144 kPa,平均地基應(yīng)力157.08 kPa,大于[P]＝120 kPa,不滿足地基承載力要求；壓力水箱完建期時地基應(yīng)力最大,基底落于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉砂層,其基底應(yīng)力最大值為220 kPa,大于1.2×[P]=78 kPa,平均地基應(yīng)力177 kPa,大于地基承載力特征值[P]=65 kPa,不滿足地基承載力要求；1#～6#穿堤出水箱涵均完建期時地基應(yīng)力最大,基底均落于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層,地基承載力特征值[P]為60 kPa,其基底應(yīng)力最大值分別為104.28 kPa、109.38 kPa、148.80 kPa、160.58 kPa、155.10 kPa、74.18 kPa,均大于1.2×[P]＝72 kPa,其平均地基應(yīng)力分別為88.32 kPa、90.48 kPa、121.64 kPa、160.42 kPa、118.12 kPa、72.67 kPa,均大于[P]＝60 kPa,不滿足地基承載力要求；防洪閘完建期時地基應(yīng)力最大,基底均落于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層,地基承載力特征值[P]為60 kPa,其基底應(yīng)力最大值為98.22 kPa,大于1.2×[P]＝72 kPa,平均地基應(yīng)力88.3 kPa,大于[P]＝60 kPa,不滿足地基承載力要求。根據(jù)以上各建筑物承載力驗算,均需進行地基處理[1]。

3.2 工程總體地基處理布置型式

各建筑物對地基的承載力要求相差較大,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后,泵房及壓力水箱均采用預(yù)應(yīng)力管樁樁基礎(chǔ)處理方案,選樁徑為0.5 m、壁厚為125 mm 的AB 型PHC 樁,樁身砼標(biāo)號為C80,要求樁底伸入中粗砂層不小于0.75 m,平均樁長20 m,泵房順?biāo)飨虿贾?0 排,垂直水流方向共布置18 排,總樁數(shù)為180根；壓力水箱總樁數(shù)為150根[2]。

1#穿堤出水箱涵基礎(chǔ)采用剛性復(fù)合地基處理方案,采用預(yù)應(yīng)力管樁,選用樁徑為0.5 m、壁厚為125 mm 的AB 型PHC 樁,樁身砼標(biāo)號為C80,平均樁長10m,處理后持力層為粉細(xì)砂（中密）層,順?biāo)飨虿贾? 排,垂直水流方向共布置7 排,總樁數(shù)為42根。管樁與出水箱涵底板間設(shè)置水泥土厚300 mm。

2#～6#穿堤出水箱涵及防洪閘基礎(chǔ)均采用攪拌樁復(fù)合地基地基處理設(shè)計,水泥攪拌樁的樁直徑為0.5 m,其中2#～5#穿堤出水箱涵樁長為10.0 m,處理后持力層為粉細(xì)砂（中密）層,排距1.0 m,樁距1.0 m。6#穿堤出水箱涵及防洪閘樁長為10.0 m,排距1.2 m,樁距1.2 m。水泥土攪拌樁與各建筑物底板間設(shè)置水泥土（1∶8 質(zhì)量比）厚300 mm?；A(chǔ)布置具體見圖1。

圖1 穿堤建筑物部分基礎(chǔ)布置圖

3.3 各建筑物基礎(chǔ)處理相關(guān)計算

泵房及壓力水箱樁基礎(chǔ)（端承摩擦樁）處理計算方法依據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94-2008）,樁基豎向承載力計算按5.2.1～5.2.2 條規(guī)定執(zhí)行；總極限側(cè)阻力及總極限端阻力按5.3.6 條方法計算,摩擦型樁負(fù)摩阻力按5.4.3 條規(guī)定執(zhí)行；單樁水平極限承載力按5.7.1 條及5.7.2-2 條方法計算；群樁基礎(chǔ)效應(yīng)按5.7.3 規(guī)定執(zhí)行。

泵房單樁豎向力荷載為802.88 kN,經(jīng)計算其中總極限側(cè)阻力為1654.12 kN,總極限端阻力為490.87 kN,樁型為端承摩擦樁,完建時樁周土未發(fā)生沉降,同時樁周土為密實的粉細(xì)砂,計算不考慮負(fù)摩阻力的影響,單樁豎向承載力理論特征值為1072.5 kN；單樁水平荷載為62.56 kN,單樁水平承載力計算時,樁頂允許水平位移取10 mm,承臺側(cè)向土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)取2000 kN/m4,單樁水平承載力設(shè)計值為65.17 kN,考慮群樁效應(yīng)后,群樁的復(fù)合基樁水平承載力為88.27 kN,滿足設(shè)計要求。壓力水箱單樁豎向力荷載為934.32kN,經(jīng)計算,其中總極限側(cè)阻力為1727.88 kN,總極限端阻力為490.87 kN,單樁豎向承載力理論特征值為934.32 kN,滿足設(shè)計要求。

1#穿堤出水箱涵剛性復(fù)合地基處理和2#～6#穿堤出水箱涵、防洪閘攪拌樁復(fù)合地基處理計算方法依據(jù)《復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》（GB/T 50783-2012）,復(fù)合地基承載力特征值按5.2.1 條方案計算。攪拌樁外緣最小寬度計算依據(jù)《水工擋土墻設(shè)計規(guī)范》（SL 379-2007）8.3.4 條第2 款規(guī)定執(zhí)行。地基承載力修正根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB 50007-2011）中5.2.4 條方法計算。

1#穿堤出水箱涵剛性復(fù)合地基承載力理論特征值為fspk=117 kPa,大于基地平均應(yīng)力值=88.32 kPa,且Pmax=104.28 kPa＜1.2 fspk=140.4 kPa,滿足設(shè)計要求。如考慮地基承載力修正后,修正后的地基承載力理論特征值fa=154.4 kPa。

2#～6#穿堤出水箱涵及防洪閘的水泥攪拌樁復(fù)合地基處理計算成果結(jié)果見表1,計算時,樁身強度折減系數(shù)η取0.28（濕法施工）,樁端天然土承載力折減系數(shù) 取0.40,樁間土承載力折減系數(shù)βS取0.30,樁體抗壓承載力修正系數(shù)βp取0.95,水泥土強度fcu為2.5 MPa。

表1 復(fù)合地基布置及計算結(jié)果表

3.4 各建筑物沉降計算

樁基礎(chǔ)處理后的建筑物沉降量根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94-2008）5.5.6 及5.5.14 條有關(guān)規(guī)定的方法計算。

復(fù)合地基處理后的建筑物的沉降量根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB 50007-2011）第5.3.5 條和第5.3.6 條有關(guān)規(guī)定的方法計算。

經(jīng)計算,各建筑物沉降量成果見表2。

表2 地基處理后各建筑物的沉降量成果表

根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》（SL 265-2016）中8.3.6 規(guī)定天然土質(zhì)地基最大沉降量不宜超過150 mm,相鄰部位沉降差不宜超過5 cm,計算結(jié)果滿足要求。

4 各建筑物的基礎(chǔ)承載力檢測

各建筑物處理后地基承載力理論值有所差別,為便于工程檢測,根據(jù)計算成果分析,施工圖提出了滿足設(shè)計要求的承載力特征值,其中泵房及壓力水箱單樁豎向承載力特征值不小于1000 kN,單樁水平向承載力特征值65 kN；1#箱涵的復(fù)合地基承載力特征值不小于90 kN（修正后地基承載力特征值不小于150 kN）；2#～5#箱涵的合地基承載力特征值不小于125 kN（修正后地基承載力特征值不小于180 kN）；6#箱涵及防洪閘的復(fù)合地基承載力特征值不小于100 kN（修正后地基承載力特征值不小于109 kN）[3]。

依據(jù)各部位的基礎(chǔ)檢測報告,其中泵房、壓力水箱的樁基礎(chǔ)進行了單樁豎向抗壓靜載試驗（檢測抽檢4根）和單樁水平靜載試驗（檢測抽檢4根）,單樁豎向抗壓極限承載力不小于2000 kN（靜載試驗時,其中最大沉降量11.08 mm,最大回彈量為5.92 mm）,單樁水平極限承載力不小于130 kN（靜載試驗時,其中最大水平位移量為5.99 mm,殘余變形量為1.54 mm）,滿足設(shè)計要求；1#箱涵的管樁復(fù)合地基進行單樁復(fù)合地基靜載試驗（抽檢3根）,復(fù)合地基承載力極限值為180 kPa（靜載試驗時,其中最大沉降量7.85 mm,最大回彈量為5.05 mm）,滿足設(shè)計要求；2#～5#箱涵的攪拌樁復(fù)合地基進行了單樁復(fù)合地基靜載試驗（抽檢3根）,復(fù)合地基承載力極限值為250 kPa（靜載試驗時,其中最大沉降量9.36 mm,最大回彈量為6.98 mm）,滿足設(shè)計要求；6#箱涵的攪拌樁復(fù)合地基進行了單樁復(fù)合地基靜載試驗（抽檢3根）,復(fù)合地基承載力極限值為200 kPa（靜載試驗時,其中最大沉降量7.83 mm,最大回彈量為6.75 mm）,滿足設(shè)計要求。

5 結(jié)語

（1）受施工荷載、車輛荷載影響的單體建筑物的承載力和沉降量計算時需考慮該附加荷載。

（2）柔性復(fù)合地基設(shè)計時,布置范圍需超出基底外緣一定范圍。

（3）復(fù)合地基需進行單樁承載力特征值的檢測,采用單樁靜載荷試驗。

（4）剛性復(fù)合地基區(qū)別于復(fù)合樁基,復(fù)合樁基是有基樁和承臺下地基土共同承擔(dān)荷載的樁基礎(chǔ),后者中樁體與基礎(chǔ)不是直接相連,通過墊層過渡；前者中樁體與基礎(chǔ)直接相連,形成一個整體。

（5）穿堤建筑物采用復(fù)合地基時,為防止形成滲透通道,基礎(chǔ)與復(fù)合地基之前的墊層不宜采用中砂、粗砂或砂石,宜采用水泥土,土料采用黏性土,水泥和土的體積比宜取1∶5～1∶8。

（6）軟土地區(qū)為提高承載力,減少沉降量,穿堤建筑物如采用樁基礎(chǔ),需注意防滲設(shè)計,建議基底采用圍封處理,同時在墩墻和底板預(yù)留灌漿管。

（7）修正后地基承載力特征值為考慮實際基礎(chǔ)的埋置深度和基礎(chǔ)寬度對地基承載力的有利作用,修正后的地基承載力特征值是我們用于工程設(shè)計計算的數(shù)值。單樁、多樁復(fù)合地基載荷試驗采用的數(shù)值為基礎(chǔ)特征參數(shù)統(tǒng)計表中復(fù)合地基承載力特征值。