小圓木樁在寶射河治理工程軟土地基處理中的應用

張云華 郝中文 胡勇剛

（寶應縣水務局，江蘇寶應 225800）

1 工程概述

寶應縣中小河流寶射河位于寶應運東地區，是寶應縣五橫四縱的河道之一，也是里下河地區的骨干排澇河道之一。該河道東西走向，西起寶應船閘與里運河相通，向東經望直港、卞家大樹、牌樓莊、王家大橋、高夏至大黃土溝與黃沙港銜接，全長37.52km，是里下河腹部地區主要航道之一。流域面積近 284km2，保護人口 25萬人，保護耕地面積27萬畝。

河道運行數十年，沿線穿城區、集鎮、村莊，淤積堵塞嚴重，過水斷面萎縮。南堤局部堤防標準偏低、河坡損毀、塌坍，排澇標準不足五年一遇，防洪標準不足十年一遇，加之沿線工程老化失修，大部分涵閘因病險等原因無法正常運行，致使寶射河效益衰減，成為經濟發展的瓶頸。綜合整治寶射河，提高該區防洪排澇標準，從而為經濟發展奠定良好的基礎。

要解決該片地區的水利矛盾，針對該片地區的地形特點，對中小河流進行整治、擴大外排出路、加強河網溝通等措施均為有效途徑。因此寶射河上段整治已列入《揚州市重點地區中小河流治理近期建設規劃》中治理項目。

根據《揚州市重點地區中小河流治理近期建設規劃》以及江蘇省水利廳《關于做好重點地區中小河流治理建設規劃編制有關工作的通知》，本著輕重緩急、兼顧全局的原則，對寶射河上段先行整治，起點寶應大河，終點營沙河，工長11.3km，主要工程內容包括老河道疏浚、圩堤加固、塊石護砌及沿線配套建筑物等。

2 工程地質

在場地勘探范圍內，根據土層的成因類型，物理力學性指標，描述如下。

第1層：人工堆土，灰黃色粘土，表層含植物根系，結構松散，土質不均。多位于地下水位以上，多處于不飽和狀態，標準貫入擊數 N＝4擊，比貫入阻力 Ps＝1.18MPa，層厚 0.5～4.2m，平均層厚2.4m，場地普遍分布。

第2層：灰黃色粘土，多數軟塑～流塑狀態，少數可塑狀態，N＝2擊，允許承載力建議值[R]＝70kPa，壓縮模量Es＝4.46MPa。層厚 0.7～3.2m, 平均層厚1.9m，場地普遍分布，局部缺失。

第2-1層：灰色淤泥，流塑～軟塑狀態。N＝1擊，[R]＝50kPa，Es＝0.51MPa。層厚 1.5～4.3m, 平均層厚3.1m，場地普遍分布，局部缺失。

第3層：灰黃色粘土，含鐵錳質結核，可塑狀態。N＝8.8擊，Ps＝2.29MPa，[R]＝180kPa，Es＝6.00MPa，層厚 1.5～3.5m，平均層厚 2.2m，場地普遍分布，局部缺失。

第4層：灰黃色粘土夾壤土，多數可塑狀態，少數硬塑狀態。N＝9.2擊，Ps＝2.96MPa，[R]＝140kPa，Es＝10.13MPa，層厚 1.0～4.7m，平均層厚2.5m，場地普遍分布。

第5層：灰黃、黃色壤土夾砂壤土，其中壤土多數可塑狀態，少數硬塑狀態；砂壤土密實狀態。N＝14.6 擊，Ps＝5.29MPa，[R]＝160kPa，Es＝14.81MPa。部分鉆孔揭穿，層厚 1.4～6.8m，平均層厚2.4m，場地普遍分布。

第6層：灰黃色壤土夾粘土，含鐵錳質結核、砂礓，其中粘土硬塑狀態；壤土多數硬塑狀態，局部可塑狀態。N＝20.5擊，[R]＝320kPa，本次勘察未穿透該層，最大揭示厚度6.1m。

3 地基處理

根據設計要求，結合寶射河航道“五改四”升級，確定河底高程位于▽-2.5m，將護砌翻砌為塊石駁岸墻，頂高程為2.8m，底板頂高程0.0m。

結合土層土質情況，基礎大部分在第3層土、第4層土，局部在第2～1層土上，第3層、第4層土可作為河道疏?；A的天然地基持力層。但由于第 2～1層土強度低，壓縮性高，不宜作基礎持力層，需對第 2～1層土進行強度和變形驗算，或進行局部處理。第4～6層土力學強度一般或較高，作為下臥層可以滿足設計要求。

由于局部駁岸墻底高程位于第 2～1層為灰色淤泥，流塑～軟塑狀態。N＝1擊，[R]＝50kPa，土強度低且沿線土質變化較大，土質力學指標離散性大，需進行地基處理。根據地質勘探報告，推薦采用深層攪拌樁加固地基，但由于深層攪拌樁需進行試樁，寶射河工程在汛前施工，需要保證安全度汛，工期不能保證，因此在實際施工中變更為采用小圓木樁加固地基。

具體布置：木樁在平面縱橫方向上呈等間距排列，間距為1.1m，樁長為5m（小頭直徑為14～16cm，大頭直徑為20～22cm）（詳見圖1）。

圖1 寶射河河道斷面設計圖

3.1 地基加固機理

小圓木樁加固地基，其加固機理是采用端承樁群樁共同承受荷載（包括上部建筑物永久荷載和駁岸墻上活荷載），利用木樁的順紋抗壓性能較好，將上部荷載通過木樁直接傳遞給下部能夠滿足承載要求的持力層。利用木樁的抗剪性能來抵抗側面的堤防土壓力。而且，在水位變化區以下，木材含水率長期處于纖維飽和點以上，木材不易腐爛，也是木樁能用于軟土地基處理的一個重要因素。

3.2 指標計算

3.2.1 木樁指標計算

根據端承樁承載特點，不考慮群樁效應時，單樁承載力【R】≧R=1.2S/n；R —單樁承載力計算值，1.2—安全系數，S—上部永久荷載和活荷載之和，n—單位面積內樁數，根據【R】值選取合乎要求的木樁。

在本工程中選取了杉木，杉木的順紋抗壓強度通常為 70MPa，能夠滿足要求。木材抗剪能力一般能滿足要求，不需驗算。

3.2.2 樁基持力層的選擇

一般應選擇壓縮性低而承載力高的較硬土層作為樁基持力層。當地基中存在多層可供選擇的樁基持力層時，應根據樁基承載力、樁位布置和樁基沉降的要求并結合有關經濟指標綜合評價確定。在本工程中選擇第3層作為持力層，第3層，灰黃色粘土，含鐵錳質結核，[R]＝180kPa，層厚 1.5～3.5m，能夠滿足承載力要求。

樁端全斷面進入持力層的深度，對于粘性、粉土不宜小于2d。當存在軟弱下臥層時，樁基以下硬持力層厚度不宜小于4d。當持力層較厚且施工條件許可時，樁端全斷面進入持力層的深度宜達到樁端阻力的臨界深度。在本工程中樁端全斷面進入持力層的深度取1m，且樁基以下硬持力層厚度能夠滿足要求。

4 施工方法與施工步驟

4.1 施工方法

小圓木樁加固地基的施工方法簡便，主要是將木樁按設計位置打入土中，主要有以下幾點。

（1）在設計位置標示出打樁位置。

（2）將木樁運輸至設計位置附近并涂刷防腐漆。

（3）用10#鐵絲在木樁大直徑一頭纏繞3-4圈，形成樁帽。

（4）用反鏟式挖機綁扎吊繩，將木樁吊到設計位置。

（5）解除吊繩，人工穩定木樁。

（6）挖機用抓斗反面壓木樁入土 1m，校正木樁垂直度，保證木樁垂直。

（7）用挖機勻速壓木樁入土，速度約為1m/min（視土質而定，如土質較軟，可加快速度）。

（8）最后 1m，用挖機抓斗反面錘擊木樁樁帽處，因已進入持力層，木樁僅靠壓力已不能進入較緊密的持力層，需要錘擊加大壓樁壓力。

（9）木樁打入設計深度后，將木樁上端統一高度，按照進入承臺20cm考慮，澆筑混凝土承臺。

4.2 施工步驟

寶射河治理工程的施工，因為與寶射河航道“五改四”升級，南岸需退堤筑堤，從▽-1.5m填筑至▽5.0m；迎水面建設護岸，航道部門又有特定要求,指定為重力式擋墻。而重力式擋墻的施工，在墻身建成后，堤后不能有過高的集中荷載，否則容易造成擋墻側向土壓力過高，超過擋墻承載能力，使得擋墻整體傾向河道中。

根據以上情況，寶射河施工采用先從▽-1.5m筑堤至▽2.8m，在筑堤過程中設立沉降觀測點，如沉降過大（在施工過程中控制沉降≦2mm/24h），需立即停止筑堤，等沉降穩定后再繼續筑堤。然后開挖擋墻基坑，基坑開挖后，打設小圓木樁，澆筑混凝土底板，擋墻建成后，在▽2.8m上繼續筑堤至▽5.0m。

5 結 語

由于成土環境的不同，會造成具有不同性質的特殊性土。工程實際中經常遇到的特殊性土常為軟土，由于軟土承載能力低，沉降大，因此需進行地基處理。常用地基處理方案較多，一般為換砂墊層，深層攪拌樁和灌注樁等。

由于工程造價和工期影響，在小型水利工程中有時需要采取一些簡便易行的地基加固措施。小圓木樁加固地基是其中的一種。由于木材順紋抗壓強度較高，在水位變化區以下不易腐爛；而且打設小木樁施工簡易，便于操作。因此在小型水利工程中常有采用。但要注意以下幾點。

（1）在基礎下部軟弱下臥層下有較高承載能力的持力層可供使用。

（2）基礎必須位于常水位線以下，不能處在水位變化區。

（3）木樁打設過程中，不能對樁造成損壞。

（4）木樁材質選擇，應保證有足夠的順紋抗壓強度。