南水北調天津干線分流井基礎處理方案比較

馬文通，劉 洋

（天津市水利勘測設計院，天津 300204）

0 引言

地基處理方法主要有換填墊層土、加筋、夯實、復合地基、樁基等。針對分流井地基承載力低、建筑物抗滑穩(wěn)定問題，本文從地基處理效果、地基條件及工程投資等方面，對換填墊層、復合地基和樁基進行比選。

1 方案1：換填墊層

換填墊層法是將建筑物基底下一定深度的軟弱土層挖除，然后回填強度較大、壓縮性較小、料源較豐富、價格較便宜且無腐蝕性的砂土、碎石、石渣、素土、煤灰、礦渣以及其他性能穩(wěn)定的材料，分層夯實至要求的干密度，作為持力層，達到增強承載力、減小地基沉降的地基處理目的。換填墊層法一般只用于處理深度不大（對非濕陷性黃土地區(qū)，一般小于3m）的各類軟弱土層。

由于分流井地基較弱，土層深厚，建筑物自重較大，附加荷載對較軟弱的下臥層影響仍然很大，地基仍可能產生較大的變形及不均勻變形。

若利用基坑開挖、分層換填并夯實，也可處理較深的軟弱土層，但因分流井處地下水高而需要采取降水措施或坑壁放坡占地面積大或需要支護，以及因施工土方量大、棄土多等因素，使處理費用增高。故本工程不予考慮換填墊層方案。

2 方案2：復合地基

復合地基處理方法一般為攪拌樁、碎石樁、水泥粉煤灰碎石樁等。但使用復合地基的前提條件是建筑物自身抗滑穩(wěn)定能夠滿足要求，或使用復合地基后，通過提高置換率、基底摩擦系數(shù)，建筑物抗滑穩(wěn)定滿足要求，否則不能采用復合地基處理方案。

（1）攪拌樁。攪拌樁的優(yōu)點是不需泥漿護壁，不產生污染，且樁間距不受限制，適合于加固淤泥，淤泥質土和含水量較高而地基承載力小于120kPa的粘土、粉質粘土地基。對于分流井擋墻基礎，使用攪拌樁，通過提高基礎置換率，基底摩擦系數(shù)有所提高，可滿足建筑物抗滑穩(wěn)定要求,在置換率達到20%時,基底摩擦系可提高到0.264，樁間距不足1m。因攪拌樁自身強度較低，樁長較短，基礎沉降仍不能滿足要求。因此不予考慮。

（2）碎石樁。碎石樁法是利用一個產生水平向振動的管狀設備在高壓水流下邊振邊沖在軟弱粘性土地基中成孔，再在孔內分批填入碎石等堅硬材料制成一根根樁體，樁體和原來的粘性土構成所謂復合地基。比起原地基來，碎石樁復合地基的承載力高、壓縮性小。同時復合地基基底摩擦系數(shù)f值較天然地基增大，提高了建筑物的抗滑穩(wěn)性。但是振沖法施工不僅消耗水量大，而且要排放大量的污泥漿，污染工作環(huán)境。

3 方案3：樁基礎

（1）預制混凝土樁。采用預制混凝土樁對地基進行處理，能滿足建筑物抗滑、地基承載力及變形要求（豎向沉降及水平側移），通過樁基計算，因水平力較大，所需預制混凝土樁的樁徑較大（Φ800mm），且預制混凝土樁的接頭處抗剪能力較差；從施工方面考慮，大直徑預制混凝土樁施工機具重量較大，對場地及施工輔助設施要求較高，且由于樁長較長，接樁次數(shù)較多，費時費料，會造成質量隱患。分流井周附近為居民區(qū)，施工噪聲較大，造成擾民。綜合分析不予采用預制混凝土樁方案。

（2）混凝土灌注樁。鉆孔灌注樁基本上適用于各種地基，樁體能夠承受較大的水平力和豎向力，可提高抗滑穩(wěn)定性，減少基礎沉降量，從技術上滿足工程要求；施工方面，鉆孔灌注樁的施工設備簡單，機具重量較小，對場地及施工輔助設施要求較低，施工工藝成熟，工程質量容易控制，但造價較高。

由上述可知，鉆孔灌注樁和碎石樁較適用本工程。現(xiàn)以分流井右側邊墻典型斷面Ⅰ為例，從工程技術和投資角度上分別對二者進行比較。計算簡圖如圖1所示。

從建筑物穩(wěn)定角度看，碎石樁方案采用樁徑0.8m、置換率為30%時，復合地基摩擦系數(shù)由地質建議的0.20提高到0.29；地基承載力由120kPa提高到176kPa。為滿足抗滑穩(wěn)定要求，擋墻底板長度為16.5m，前趾長度為0.6m，檢修工況抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.10，才能滿足抗滑穩(wěn)定要求。

混凝土灌注樁方案樁樁徑為0.8m，擋墻底板長度為13.2m，前趾長度為0.6m。灌注樁單樁水平承載力為200kN，檢修工況單樁所受水平力為167.93kN，滿足抗滑穩(wěn)定要求。

圖1 樁基方案比較簡圖

從地基沉降角度看，碎石樁方案樁長為16m，邊墻最終沉降量為132.45mm。混凝土灌注樁方案樁長16m，邊墻最終沉降量為47.25mm。由于分流井基礎軟弱粘土層厚度很大，碎石樁基礎不能很好地改善地基沉降問題。當碎石樁樁長大于7m時，制樁工效將顯著降低。

從工程投資角度看，取延米右側邊墻典型斷面Ⅰ為計算單元，碎石樁方案投資低于混凝土灌注樁方案投資。

由于分流井處地下水位較高且有防滲要求，為保證水池內底板抗浮穩(wěn)定，底板下部設混凝土抗拔樁。為使邊墻與水池底板沉降差滿足規(guī)范要求，同時避免池身漏水，故要求水池邊墻基礎除了抵抗較大水平力外，尚需有較小的沉降量。

經各方面綜合比較，混凝土灌注樁基礎雖工程投資較大，鑒于分流井工程的特點及其重要性，其基礎處理以混凝土灌注樁方案為推薦方案。

4 結語

建筑工程中基礎處理的問題很多，遇到這樣的問題，我們要多比選、多研究，不能一味地堅持以節(jié)省投資為前提，要考慮多方面的因素，找到最合適工程的方案。設計方案沒有最好的，只有最適合的。