PHC管桩与搅拌桩联合加固法在软基工程中的应用

！！　：塑　工程技术　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　ＰＨＣ管桩与搅拌桩联合加固法在软基工程中的应用　吕汉增　（珠海市水务工程质量监督站广东珠海５１　９０００）　摘要：针对珠海市某水船闸工程中因局部搅拌桩成桩质量不理想，可能导致部分区域存在沉降过大，遣成无法满足水船闸运行需要的结构物不　均匀沉降，采用加打ＰＨＣ管桩与搅拌桩联合加固的方法，根据桩基需承裁的载荷、地质情况、与非加固区域沉降协调等条件设计桩基加固方案，　并根据试桩压桩力及静哉试验的裁荷沉降关系线对施工方案进行修正。经联合加固法施工后的加固区域承戴力及整体稳定能满足规范要求，　总体沉降与非加固区域基本相协调。作为复合地基加固处理方法，在珠海地区的水船闸工程中尚属首例。　关键词：软土地基ＰＨＣ管桩联合加固　加固方案　中图分类号：ＴＵ７　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４－－０９８Ｘ（２０１４）０３（ｂ）－００９３—０２　用水泥搅拌法（粉喷桩）结合换填砂垫层处　测结果不理想，有问题的部位存在安全隐　珠海市某水船闸工程位于金湾区某水　理。经搅拌桩质量检测结果显示，船闸闸首、　患，可能会导致沉降过大、受力不均、地基承　道出海Ｉ＝ｌ处，项目包含引堤和水船闸总长度　外海侧左右导航墙、上游侧Ｕ型槽、内海侧　载力不足及深层滑动等问题。　１．１４７ｋｍ，由排水闸、船闸外闸首和空箱连　翼墙、ｌ、２、５、６空箱等部位（以下分别称Ａ、　根据钻孔揭示，工程区地层结构由上及　接段组成。该工程地基基础坐落在淤泥土　Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ区）搅拌桩的成桩质　下分别为淤泥、粘土、中粗砂混淤泥、淤泥　层上，其地基承载力不能满足要求，设计采　量和长度未达到设计要求，搅拌桩抽芯检　质粘土　残积土以及基岩。堤防及建筑物地　基大多为软土，场地土类型属软弱土，建筑　¨””　场地类别为Ⅲ类，场地为对建筑抗震不利　地段，淤泥及淤泥质土会发生震陷。根据含　水的特征及地下水赋存条件、水力特征，区　内地下水可划分为松散岩类孔隙水及基岩　裂隙水。地下水位埋深０．３～０．５　ｍ，地下水　位高程０．０～０．５　ｍ。地下水与河水水力联　５　１工程概况　◆ｔ★　系比较密切，丰水高潮位时河水补给地下　水，枯水低潮位时地下水向河流排泄。　２加固方案设计　（１）加固思路　先对成桩质量和长度满足设计要求的　非加固区域进行沉降计算，作为拟加固区域　图１单桩静载试验结果Ｐ－Ｓ曲线图　表１沉降达到５５　ｍｍ时各区域所能承担荷载　加固处理后沉降设计的依据或条件，再根　｝分区　【荷载（ｋＰａ）　Ａ　５２．３　Ｂ　３７．６　Ｃ　５２．７　Ｄ　２２．３　Ｅ　３ｌ，８　Ｆ　２６．５　Ｇ　３２．４　Ｈ　４１．８　Ｉ　３０．４　表２各区管桩的承载力及在沉降量约为５５　ｍｍ时单一管桩所承担的荷载　分区　Ａ　Ｂ　Ｃ　Ｄ　Ｅ　Ｆ　Ｇ　Ｈ　Ｉ　承载力（ｋＮ）　荷载（ｋＮ）　９４９　９４９　９００　８９９　９ｌ１　９００　９４９　９４５　９００　８９９　９２７　９２３　９５５　９４９　８８６　８８６　９ｌ１　９ｌ１　表３各区需补充管桩数及加固后桩基沉降量　【分区　Ａ　Ｂ　Ｃ　Ｄ　Ｅ　Ｆ　Ｇ　Ｈ　Ｉ　Ｉ补充管桩数　『沉降量（ｍｍ）　ｌ８　５０．７　３５　５３．４　１４　５２．９　ｌ２　５８．３　５　５９．２　１５　５Ｏ．１　ｌ５　５３．９　ｌ２　４８馏　１２　５６．７　表４单桩静荷试验结果　检测部位及桩号　Ｇ区１＃　试验实际最大加载（ｋＮ）　１３００　实际最大沉降量（ｍｍ）　１６－８５　回弹率　）　４７．１　Ａ区２＃　Ｃ区３＃　１４００　１４００　１２．７０　１０．３１　３９－８　３７．１　表５各区域设计补桩量　分区　Ａ区　Ｂ区　Ｃ区　Ｄ区　Ｅ区　Ｆ区　Ｇ区　Ｈ区　ＩＫ　需要桩总数　设计补桩数　１６．５　１８　３４．０　３６　１９．７　２０　１１－８　１２　５．０　５　１３．６　１５　１４．２　１５　ｌ１．０　１２　ｌ１．７　１２　科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　９３　！！　Ｑ：塑　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　１ｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａ１ｄ　工程技术　１１７６　ｋＮ，压入桩长为２８．５　ｍ；　据搅拌桩的检测结果、上部荷载等对拟加　固区域进行沉降计算，计算出和非加固区域　沉降基本一致时，拟加固区原搅拌桩复合　地基所承担的荷载，总荷载减去原搅拌桩　复合地基所承担的荷载即为加固桩基要承　担的荷载；最后根据桩基要承担的荷载、地　桩顶砂垫层压缩量：Ｓ　：　桩身压缩量：　Ｃ区３＃试验桩试打最大压桩力为　ｌ２２ｌ　ｋＮ，压人桩长为２７．５　ｍ。　　２‘　Ｅ　ＩＥ　２　ｊ　生）Ｎ　　　Ｅ筹　１　Ｉ　Ｊ２　　从以上试验结果可以看出，当压桩力　达到ｌ０４１～１　２　２１　ｋＮ试，其压人长度为　２７．５－２９．０　ｍ，与上述计算结果稍有出入，　质条件、与非加固区域沉降协调等条件对加　桩底持力层沉降量：　固桩基进行设计。　Ｎｂｄ￣，（Ｉ＿％２）￣０２９：（２）沉降、承载力计算复核分析及加　，＆ｇ（１一，７）　，　固措施　Ｉ．搅拌桩合格区域复合地基沉降量的　照　！　：！！（１一功　冒．　确定　以底下搅拌桩未检测出有问题的船闸　管桩承载力：　闸首相邻的３＃、４＃空箱基础底板为例，计　　，ｇ　＋Ｑ　嚣　ｑ赫ｆ，＋ｑ　Ａ　算其沉降。　参照地质报告，淤泥层、淤泥质土、粘性　各土层按分层总和法算出其沉降量：　土及残积土层桩周摩阻力系数分别为８　ｋＰａ、　，————、　１４　ｋＰａ、３３　ｋＰａ及４５　ｋＰａ，残积土层桩　ｒ：　：　端阻力系数为２８００　ｋＰａ。根据沉降公式，　ｉ－Ｉ　ｆ　结合各区域的地质情况，各区管桩的入持力　式中：　层时其承载力及在沉降量约５５　ｍｍ时所承　Ｓ——地基最终沉降量（ｍｍ）；　担的荷载如表２所示。　ｓ’一～按分层总和法计算出的地基沉　Ⅳ管桩补桩数计算及桩基实际沉降计算　降量（ｍｍ）；　根据每一区域复合地基承担的荷载及　——沉降计算经验系数；　每一管桩单桩所要承担的荷载，计算出上　ｎ——地基沉降计算深度范围内所划分　述区域须补充的管桩数量，再根据补桩数　的土层数；　计算加固后各区域桩基的沉降量，结果如　０——对应于荷载效应准永久组合时　表３所示。　的基础底面附加压力（ｋＰａ）；　由上述计算结果可以看出，加固后各区　Ｅ　——基础底面下第ｉ层士的压缩模　域桩承担荷载在其承载范围内，符合要求，　量（ＭＰａ）；　各加固区域桩基的沉降量在５５　ｍＩｌｌ左右，　沉降基本与原有搅拌桩基非加固区域的沉　ｚ　、ｚｉ＿１——基础底面至第ｉ层土、第　ｊ一１层土底面的距离（ｉｉｌ）；　降基本协调。　（３）整体稳定性计算复核分析及加固　ａ　、ａ　．一～基础底面计算点至第ｉ层　措施　土、第ｉ－１层土底面范围内平均附加应力系　Ｉ．加固前稳定性计算　数。　根据检测结果，Ｂ区、Ｃ区、Ｅ区等三　已知，基础板尺－ｒ为２　０×４０　ｍ，基　个区域搅拌桩成桩效果较差，需进行区域　底荷载为８１．１　ｋＰａ，根据地质报告结合　稳定性复核计算。通过计算，墙后填土到　软士处理工程经验，淤泥、粘性土、砂质　ｖ２．０　ｍ时的整体稳定安全系数低于填土　粘性土及砾质粘性土压缩模量取值分别　到　０．０　ｍ时的安全系数，因此以填土到　为１．８ｌ　ＭＰａ、ｌ　５．０　ＭＰａ、２　５．０　ＭＰａ、　２．０　ｉＩｌ的工况为控制工况。经计算，以上　２　５．０　Ｍ　Ｐ　ａ，搅拌桩桩身　缩模量为　三个区域整体稳定安全系数分别为１．１　１　８、　ｌ００　ＭＰａ，则原设计方案在正常情况下搅　０．９０５及０．９８３，均小于１．１　５，未达到规范要　拌桩复合地基沉降量为４　８．５６　ｍｍ，约为　求，需采取加固措施。　５０　ｍｍ。　ＩＩ．加固措施　考虑施工因素及成桩质量因素，假定其　拟在Ｂ区墙后新增３排搅拌桩，间距为　实际沉降量为５５　ｍｉＴｌ。　１．０　ｍ×１．０　ｉ２１，深度为１０　ｍ；Ｃ区墙后新增　ＩＩ．各拟加固区域搅拌桩复合地基承担　６排搅拌桩，间距为１．０　ｍｘ１．０　ｍ，深度为　荷载的确定　１０ｉｉｌ；在Ｅ区新增Ｌ形（平面）的搅拌桩，间距为　由于上述Ａ区等９个区域搅拌桩成桩未　１．０　ｍ￣１．０　ｍ，深度为１０　ｍ。加固后整体稳定　达规范要求，需对其进行补强加固，拟采用　安全系数计算结果表明，采取加固措施后Ｂ　补打管桩方案。同时考虑原有搅拌桩的作　区　区及Ｅ区的整体稳定安全系数分别为１．１５，　用，是荷载由管桩和搅拌桩复合地基共同承　ｌ＿１６１及１．１９６，均满足规范要求。　担。根据上述计算方法，在搅拌桩复合地基　在沉降达到５５　ｍｍ时，　述各区域所能承　３加固方案的调整及修正　担荷载如表ｌ所示。　（１）现场试桩及静载试验情况　ＩＩＩ．各区域补强管桩承载力及沉降协　经在Ｇ区、Ａ区及Ｃ区做单桩静载试验，　调时承担荷载值计算　管桩采用ＰＨｃ—ＡＢ４００（９５）型管桩，　以确定补打管桩的静载Ｐ与沉降Ｓ实际关系　管桩顶部与基础底板之间设３０　ｃｍ砂垫层，　曲线。管桩采用ＰＨＣ－ＡＢ４００（９５）型管桩，　施打方式为静力压桩。结果如下：　管桩沉降及承载力参照下式计算：　管桩沉降：Ｓ＝Ｓｌ＋Ｓ　＋Ｓ，　Ｇ区１＃试验桩试打最大压桩力为　１０４１　ｋＮ，压入桩长为２９．０　ｉｎ；　Ａ区２＃试验桩试打最大压桩力为　９４　科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　原因是各区域地质情况变化起伏较大，各桩　穿越土层实际长度与计算结果有差异。　对试验桩进行单桩静载荷试验，以确　定其载荷Ｐ与沉降Ｓ的实际关系。试验结果　见表４及图１。　从以上试桩结果可以看到，当各试桩　承受荷载为９００　ｋＮ时，其实际沉降量为　４．３～ｌ０．０　ＩＩ１ｍ，平均约８．０　ｍｍ。　（２）加固方案的修正　根据上述计算结果，基于对上部结构　受力均匀的考虑，对各区的补桩数量进行　调整，具体方案见表５。其中ｃ区补桩数与原　计算结果存在差异，原因是实际试桩发现　该区域地质情况差于地质钻孔ＮＳ４所揭露　的地质情况，因此对该区的地基沉降情况　重新进行复核。　３＃空箱处增补９根管桩目的是让其与　上闸首处沉降保持相对协调，把可能出现　的相对沉降差预留在３＃、４＃空箱交接处，　以便于止水措施的处理。此外，Ｂ区、Ｃ区及　Ｅ区由于外侧有大量填土，因而在导航墙填　土侧增补一排管桩，以分担填土的压力，减　少大面积填士对其沉降和稳定的影响。　（３）加固方案的工作量　本方案的主要工程量是补打管桩和补　打搅拌桩，其工程量为：补打管桩１　８　３根，　平均长约２７　ｍ，共施打４９４１　１７１；增加搅　拌桩４３　５根，每根长１０　１＂１＂１，共施打搅拌桩　４３５０　ｍ　４结语　经补打管桩及搅拌桩联合加固后，加固　区域总体沉降可达到５　５　１１１ＦＩ１左右，与非加　固区域的沉降基本相协调。该工程于２０１２　年１２月建成交付使用，截止至２０１　３年底，运　行正常，沉降和不均匀沉降情况比较理想。　加固工程完成后，建议增加底板底压力　监测，以了解搅拌桩及管桩各自真实的荷载　分担情况。同时，不同基础形式之间仍可能　存在不均匀沉降，建议加强不同基础形式之　间的止水处理措施，应做好底板下砂垫层的　防渗处理。本方案具有施工速度快，技术指　标可操作性强，加固效果明显，在珠海地区　水船闸软基加固处理有较好的示范效果。　参考文献　【１】李兆勇．论水泥搅拌桩＋Ｐ　Ｈ　Ｃ桩在　淤泥软土地基中的应用【Ｊ】．城市建　设，２０１　３（１１）．　【２］邵学富．ＰＨＣ管桩单桩竖向承载力的　确定方法［Ｊ】．南通大学学报（自然科学　版），２００７（４）．　［３］苗金丽，王凤梅，陈枝东．静压顶应力高　强混泥土管桩竖向承载力及沉降特性　【Ｊ］．施工技术，２００８（Ｓ１）．