現澆大直徑薄壁筒樁在灘涂軟基處理中的應用

王積普， 王垚峰

(舟山市農村水利管理站，浙江舟山 316000)

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現澆大直徑薄壁筒樁在灘涂軟基處理中的應用

王積普， 王垚峰

(舟山市農村水利管理站，浙江舟山 316000)

摘要以某沿海灘涂淤泥軟土地基處理項目為例，介紹了現澆大直徑薄壁筒樁復合地基的設計方案、施工工藝及質量檢測結果。研究表明，現澆大直徑薄壁筒樁復合地基具有施工方便、可靠性高、承載性狀好等優點，是處理灘涂軟基的有效手段。

關鍵詞灘涂淤泥；地基處理；薄壁筒樁；復合地基

近年來，我國海洋經濟發展迅速，沿海地區的建設用地需求不斷擴大，造成了許多地區土地資源緊張，制約了海洋產業經濟的進一步發展，灘涂開發利用成為緩解這一問題的有效手段。目前，在我國的天津、江蘇、浙江、廣東等省市，正進行著大規模的灘涂開發利用工程。然而，灘涂淤泥的地基處理是當前工程建設中的一個棘手問題，與一般的軟土地基相比，灘涂淤泥通常厚度較深，含水率更高、孔隙比更大、壓縮性更高、滲透性更低，處理效果難以令人滿意。

大直徑現澆混凝土薄壁筒樁是在沉管灌注樁技術的基礎上改進而成的一種樁型，具有樁徑大(外徑1 000～2 000 mm)、壁薄(120～250 mm)、擠土效應小、施工速度快、工程造價低等優點，被廣泛地應用于多項工程建設中，尤其是作為剛性樁在復合地基中得到了廣泛的應用，取得了良好的經濟和社會效益。如杭寧高速公路長興三標段采用素混凝土筒樁復合地基，降低造價50%，同時提高施工效率1/3以上[1]；甬臺溫鐵路某標段在原設計預應力管樁、攪拌樁和CFG樁

施工遇到多種問題時改用筒樁復合地基，取得了良好的效果[2]；廣州繞城公路某標段筒樁復合地基和CFG樁復合地基的對比試驗表明，筒樁復合地基的處理效果明顯優于CFG樁[3]。鑒于現澆大直徑薄壁筒樁良好的承載特性和較低的工程造價，許多學者對其應用進行了研究[4-8]，然而總結發現，當前對筒樁的應用研究多集中在一般軟黏土方面，對于其處理沿海灘涂的研究較少，制約了大直徑現澆薄壁筒樁在灘涂軟基中的應用。因此，筆者總結了某工程大直徑薄壁筒樁復合地基在灘涂軟基處理中的成功經驗，為類似的工程提供參考。

1工程概況

某擬建項目位于華東沿海灘涂，共包括6座倉庫，根據設計要求，1#～5#倉庫處理后的地基承載力特征值不小于100 kPa，6#倉庫處理后的地基承載力特征值不小于140 kPa。

根據巖土工程勘察結果，場地內主要土層及其力學參數如表1所示。

表1　各土層物理力學性質參數

2地基處理方案

由于該工程對地基處理后承載能力要求高、場區軟土層厚度大，并且施工工期緊、對周圍環境保護要求高，設計單位經反復比較多種地基處理方案，發現采用常規的地基處理方案難以滿足要求，最終決定采用現澆大直徑薄壁筒樁復合地基。

筒樁外徑1 100 mm，壁厚120 mm，樁長18.5 ～20.0 m，樁身混凝土強度為C25，樁頂設1 500 mm×1 500 mm的C25混凝土蓋板。筒樁設計單樁承載力特征值為1 000 kN，正方形布置，1#～5#倉庫間距為3.6 m，6#倉庫間距為3.1 m，共布樁544根。

為提高地基沉降均勻性、改善復合地基工作性狀，筒樁頂鋪設500 mm厚中粗砂褥墊層和一層雙向土工格柵，褥墊層壓實系數大于0.93。

3施工工藝

3.1場地平整樁機進場前，先結合設計要求，根據筒樁設計樁頂標高進行清表，為防止樁機沉陷、便于樁機移動就位，可在清表后鋪設300 mm厚宕渣并整平。

3.2樁尖制作筒樁的樁尖應專門預制，樁尖混凝土強度須高于樁身混凝土一個等級(該工程預制樁尖混凝土為C30)，待養護達到設計強度后運至施工現場。

3.3定位樁位定位采用十字線法檢查，偏差不得大于20 mm，將樁尖安放至樁位。

3.4筒樁施工樁機就位對中后，下放成孔器接近樁尖頂面，再調整縱橫相對位置，使樁尖頂面凸臺嵌入成孔器內外管間的空腔內，實現完全對中，并校正垂直度，垂直偏差不得超過0.5%。為防止地下水和淤泥從樁尖與內外管下端擠入內外管之間的空腔中，須在樁尖的內外臺階上墊上纖維性布料，作為密封材料。

將內外護壁套管上端與振動錘連接器相接后，開啟振動錘。在振動錘的激振力作用下，作用力經內外鋼套管傳至樁尖從而進入土層，被樁尖排擠出的泥土進入內護壁套管。隨著樁尖不斷進入土層，內護壁管內的土逐漸向上頂移而從內管頂端排出，排出的軟土需及時運出路基范圍，不得污染碎石層。

樁尖下沉至設計深度后，從設在外護壁套管的灌注口向筒孔中灌注混凝土，并同時將內外護壁套管上提邊振邊拔，樁尖自動離開內外管底端，同灌注的混凝土筒體連成一體埋設于軟基中。澆注混凝土應保持連續，在接近樁頂部位應慢拔密振，樁頂超灌不小于30 cm。

筒樁施工應按施工流水順序，依次間隔跳打，中間空出的樁應待鄰樁混凝土達到設計強度70%以后，方可施打。

3.5筒樁質量檢測 包括開挖法觀察成樁質量和低應變法檢測樁身完整性。

3.6蓋板施工筒樁經質量檢驗合格后，開挖樁周土并鑿樁清理樁頭至設計樁頂高程，挖除內孔中500 mm渣土，回填200 mm 碎石并夯實，然后支模澆注樁身實心段和混凝土蓋板，混凝土設計強度為C25。蓋板配上、下雙層鋼筋網，分別為12φ12和8φ8。

3.7褥墊層施工待蓋板施工完畢、強度達到80%后，可施工褥墊層。先鋪設300 mm厚中粗砂，再鋪設一層雙向抗拉極限強度不小于120 kN的土工格柵，最后再鋪設200 mm后中粗砂，整平、壓實。

4質量檢驗

4.1筒樁質量檢測單樁質量性檢測包括以下2個方面：①成樁質量檢測。在成樁14 d后開挖樁芯土1.5 m以上，觀察樁體成形質量、量測壁厚，數量不少于總樁數的15%。②樁身完整性檢測。樁身混凝土達到28 d齡期后，采用低應變法檢測樁身完整性，檢測總量不少于總樁數的15%。該工程中，使用由浙江大學巖土工程研究所研制的EPPDS樁基檢測儀和低應變數據采集、分析程序，采用安裝在樁底的加速度傳感器接收由尼龍錘激振而在樁底及樁間反射的應力波信息，運用多通道數字濾波、指數放大、數字頻譜分析等高新技術，提高了測試信噪比，保證了測試結果的可靠性。依據規范和圖紙設計要求，該工程共檢測105根大直徑現澆薄壁筒樁。其中 Ⅰ 類樁為90根，占比85.7%；Ⅱ 類樁為15根，占比14.3%，成樁效果良好，符合規范和設計要求。

4.2單樁承載力檢測根據設計要求，在筒樁成樁28 d后，采用靜載試驗檢測單樁承載力，檢測數量為筒樁總數量的0.2%～0.5%，且每個單體不少于3根。單樁承載力檢測按《建筑樁基檢測技術規范》(JGJl06—2014)的要求執行。

該工程共進行9根筒樁單樁承載力檢測，全部試樁在加載到極限荷載時Q—s曲線均未出現明顯陡降段，s—Lgt曲線尾部均無明顯下彎。根據規范，3根筒樁的承載力特征值均不低于1 000 kN，滿足設計要求。以位于1#倉庫的35#樁、39#樁和66#樁為例，靜載試驗Q—s曲線如圖1所示。

圖1　單樁靜載試驗Q—s曲線Fig.1　Q—s curve of single pile static load test

4.3復合地基承載力檢測根據設計要求，褥墊層鋪設完成以后，應采用載荷板試驗進行復合地基承載力檢測，檢測試驗按《建筑地基處理技術規范》(JGJ 79—2012)的要求執行。

該工程共進行7處復合地基承載力檢測，全部各個試點在加載至極限荷載時，P—s沉降曲線均未出現明顯陡降段，s—Lgt曲線尾部均無明顯下彎。依據規范，復合地基承載力特征值均滿足設設計要求。以位于1#倉庫1#檢測點為例，復合地基載荷試驗P—s曲線如圖2所示。

圖2　復合地基載荷試驗曲線圖(1#檢測點)Fig.2　Curve of composite foundation load test(1#detection point)

5結語

復合地基由于其良好的經濟效應被逐漸應用于工程實踐。該研究在考慮工程實際情況的基礎上，通過比較和論證，采用現澆大直徑薄壁筒樁地基處理方案解決工程問題；經過計算分析，提出了完整的設計和施工方案，既滿足工程設計要求又兼顧經濟性。在打設樁基的不同階段采用不同的技術手段進行質量檢測，保證基礎的安全可靠，為以后類似工程積累了工程經驗。

參考文獻

[1] 朱向榮，朱明雙.現澆混凝土筒樁簡介及試驗分析[J].煤田地質與勘探，2005，33(5)：41-44.

[2] 鄭麗敏.現澆混凝土薄壁筒樁在軟土地基處理中的應用[J].石家莊鐵路職業技術學院學報，2009，8(2)：29-33.

[3] 徐小慶，劉吉福.筒樁復合地基和CFG樁復合地基處理公路軟基效果對比[J].水運工程，2010(8)：129-132.

[4] 郭平，胡明華，周建，等.大直徑現澆混凝土薄壁筒樁在圍海工程中的應用研究[J].水利水電技術，2004，35(4)：29-31.

[5] 葉亦盛，劉萬偉.現澆混凝土薄壁筒樁在軟基處理中的應用[J].公路交通技術，2003(5)：12-14.

[6] 張敬沛，江茂盛.現澆混凝土薄壁筒樁加固軟基應用[J].路基工程，2006(2)：25-27.

[7] 平樹江，孫鵬程，吳曉鎖.現澆混凝土筒樁在高速公路軟基加固中的工程實踐[J].混凝土，2006(7)：63-65.

[8] 陳東曙，胡少捷.大直徑現澆砼薄壁筒樁在復合地基中的探討[J].科技通報，2012，28(9)：132-136.

作者簡介王積普(1984- )，男，河南信陽人，工程師，從事水利工程方面的研究。

收稿日期2016-03-28

中圖分類號S 277.7

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)14-266-03

Application of Cast in situ Large Diameter and Thin Wall Cylinder Pile in Treatment of Costal Beach Soft Soil Foundation

WANG Ji-pu, WANG Yao-feng

(Zhoushan Rural Water Conservancy Management Station, Zhoushan, Zhejiang 316000)

AbstractBased on a foundation treatment project of costal beach soft soil, this paper introduced the design scheme, construction technology and quality test results of the composite foundation with large diameter and thin wall cylinder pile. The research shows that the composite foundation with large diameter and thin wall cylinder pile has the advantages of convenient construction, high reliability and good bearing capacity, which is an effective method to deal with the soft soil foundation of costal beach.

Key wordsBeach soft soil; Foundation treatment; Thin wall cylinder pile; Composite foundation