减沉复合疏桩基础在龙津闸站工程中的应用与研究

杨嘉为

减沉复合疏桩基础在龙津闸站工程中的应用与研究

杨嘉为

（上海勘测设计研究院有限公司，上海200434）

汕头市东部城市经济带新津片区河口治理及综合开发项目龙津闸站地质勘探结果显示，表层细砂严重液化，因此，地基处理需考虑地基承载力、基础沉降和地基液化三种因素。龙津闸站地基处理的主要目标为控制沉降，经分析选用减沉复合疏桩基础，结合土层分布情况以及相关规范，提出具体的设计方案。通过计算减沉复合疏桩基础中点沉降为88.89m，设计满足规范要求。

疏桩基础；泵闸；软土地基；方案研究

软土地基易出现预制桩基础下部脱空现象，当地基承载力基本满足要求时，可设置穿过软土层进入相对较好土层的疏布摩擦型桩，由桩和桩间土共同分担荷载，这样处理能避免闸建筑物底板与地基土脱空现象的出现，且预制桩数量较少，施工进度较快，节省工程投资。本文结合汕头市东部城市经济带新津片区河口治理及综合开发项目龙津闸站地基处理工程实例介绍减沉复合疏桩基础的设计与应用。

1 工程概况

汕头市东部城市经济带新津片区河口治理及综合开发工程处在汕头市韩江三角洲网河出海口门区域，工程建设范围从汕头港防沙堤起，基本平行现状海岸，向东北方向延伸，经过新津河口、外砂河口（南港口），止于莱芜半岛堤。

新津片区整个围区堤线全长7844 m，其中加高加固达标段1342 m，新建堤线6502 m。围区面积4.11 km2。在上游北部大堤桩号S6+721.6上布置龙津闸站，龙津闸站内侧连接排涝河涌，外侧沟通新津河，河涌底高程-2.0 m，闸站自流层底高程定为-5.0 m，外侧抛石防冲槽末端高程为-2.50 m，采用单坡一直放坡到-4.0 m高程新津河河道底部边缘，并采用抛石护底结构保护外侧河道。

本工程位于地震基本烈度8度区域，本工程穿堤建筑物按抗震设计烈度8度进行抗震设计[1]。

龙津闸站各土层参数见表1[1]。

龙津闸站基础均座落在第②层粉细砂上，呈松散～稍密状，经判别为严重液化土层，其下伏软弱③层淤泥质粘性土夹砂，地基稳定和沉降变形难以满足要求，不宜采用天然地基，应进行地基处理或采用桩基础，建议采用桩基础以第⑤层含砾中粗砂作为桩基持力层[1]。

表2 龙津闸站整体稳定计算结果表

表3 龙津闸站沉降和地基承载力计算结果

第②层粉细砂具中等渗透性，泵闸地基可能存在渗透稳定问题，应采取防渗措施[1]。

参照《水闸设计规范》（SL256-2001）[2]的有关公式对龙津闸站进行整体稳定计算及天然基础条件下沉降计算和地基承载力计算。计算成果见表2～3。

从上面的计算结果可知，龙津闸站应力分布比较合理，应力满足规范要求，建筑物地基承载力满足规范要求，但天然基础条件下，建筑物沉降难以满足要求，为确保建筑物的正常运行，必须对地基进行加固处理，同时需要对基础进行液化处理。

2 基础设计

根据地质钻孔报告，本工程区域地基土表层均为②层细砂层，松散状，下部为软弱下卧层③层淤泥质粘土夹砂，高压缩性，⑤层中粗砂层，中密～密实，是比较理想的桩基持力层。龙津闸站坐落在②层细砂层上，根据地质勘探结果，表层细砂为严重液化，因此地基处理除考虑地基承载力和基础沉降外还应考虑地基液化方面的问题。

2.1 地基处理方法

根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）[3]以及《水闸设计规范》（SL256-2001）[2]，此种地基加固的方法主要有换填法、预压法、深层搅拌法、高压喷射注浆法、桩基础、振冲法和砂石桩法等。

由于地基表层细砂层较厚，下部又为高压缩性淤泥质粘土层，所以换填法工程量较大，不是很经济。高压喷射注浆法对处理液化地基效果不是很好，因此本阶段不推荐上述地基处理方法。预压加固法能有效地减小地基的总沉降值及不均匀沉降值（由于本工程表层细砂层和淤泥质土下部的中粗砂层均为良好的排水层，都能有效的促进淤泥质土层的固结），但是预压加固后表层砂的贯入度如不能够达到临界贯入度以上，还需要另外进行地基液化处理；另外桩基础、振冲法和砂石桩法均能有效的消除砂土的液化，其中桩基础由于桩基穿透细砂层和淤泥质粘土层，将中粗砂层作为持力层，因此能够同时解决地基沉降、承载力和砂土液化问题，但投资较高。振冲法和砂石桩法由于处理的深度有限（一般不超过15 m）因此对承载力和沉降要求较高的建筑物地基基础不宜采用这两种处理方法。而且振冲法进行地基处理需要设排泥场等设施，造成环境污染，本工程对环境要求较高，故也不推荐采用振冲法进行液化地基处理。

根据第1节地基承载力及沉降计算的成果和以上对各种地基处理方法的分析，本工程推荐采用桩基础处理方案。龙津闸站基础要满足沉降量要求，地基处理深度基本在20 m以上（处理至③层底），要达到这样的深度通常采用预制钢筋混凝土桩和灌注桩比较合适，但软土地基易出现预制桩基础下部脱空现象，因此采用一般桩基础并非最合理的选择。

龙津闸站进行地基处理的主要目的是控制沉降，推荐采用减沉复合疏桩基础，根据《建筑桩基技术规范》（JTJ94-2008）[4]5.6节，当地基承载力基本满足要求时，可设置穿过软土层进入相对较好土层的疏布摩擦型桩，由桩和桩间土共同分担荷载，这样处理能避免闸站底板与地基土脱空现象的出现。该方案的优点是预制桩数量较少，施工进度较快，可与围封板桩采用同样的施工机械，避免设备的二次进场，节省工程投资，缺点是需要根据地基液化情况设围封消除液化，本工程围封可结合防渗板桩设置。

2.2 减沉复合疏桩基础设计

根据土层分布情况，结合规范相关规定，预制钢筋混凝土方桩规格均采用300 mm×300 mm（根据《建筑桩基技术规范》（JTJ94-2008）[4]3.3.2条的有关规定，抗震烈度为8度及以上地区，不宜采用预应力混凝土桩。因此本工程桩基础推荐采用预制钢筋混凝土方桩基础，长度根据各基础埋深及相应位置的地层情况，经计算确定。通过计算可知龙津闸站下布桩50根，桩长19.5 m，顺水流方向布置10排，垂直水流方向布置5排。由于本工程地震工况产生较大的水平荷载，为避免预制桩桩顶产生较大的剪力和弯矩造成破坏，桩顶与底板连接采用自由端连接，相应板桩围封与底板采用柔性接头。同时为增加后期地基处理的灵活性，在底板预留注浆孔。

2.2.1 计算方法及计算软件

本次计算为减沉复合疏桩基础中点沉降计算。

《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)[4]中5.6.2减沉复合疏桩中心点沉降计算：

（建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）[4]5.6.2-1）

式中S为桩基中心点沉降量；Ss为由承台底地基土附加压力作用下产生的中点沉降；Ssp为由桩土相互作用产生的沉降；

其中由承台地基土附加压力作用下产生的中点沉降用我院认证的Pile2008计算。

2.2.2 荷载计算

根据《龙津闸站整体稳定计算》计算结果可知，对于沉降最不利工况在完建工况，故本次计算采用完建工况计算。

2.2.3 沉降计算

（1）由桩土相互作用产生的沉降Ssp

（建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）[4]5.6.2-3）

桩选用50根300 mm×300 mm，桩长19.5 m,基础底面标高-6.2 m。具体计算结果见表5。

（2）由承台底地基土附加压力作用下产生的中点沉降Ss

表4 地基应力、抗滑稳定及抗浮稳定计算结果表

表5 桩土相互作用产生的沉降Ssp

表6 承台底地基土附加压力作用下产生的中点沉降Ss

（建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）[4]5.6.2-3）

（建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）[4]5.6.2-4）

假想天然地基平均附加压力，Po=1.0×(122566.41-50× 619.5)/1242.44=73.7kPa承台底地基土附加压力作用下产生的中点沉降Ss的计算采用我院认证的pile2008软件计算，计算结果见表6。

（3）计算结果

基础布置50根300 mm×300 mm混凝土预制方桩，桩长19.5 m。

减沉复合疏桩基础中点沉降：

满足规范要求。

Application and Research of Reducing Compound Sparse Pile Foundation in Longjin Gate Station Project

Yang Jiawei
（Shanghai Surveyand Design Institute Co.,Ltd Shanghai 200434,China）

For Longjin station of geological exploration results of the comprehensive development area of Xinjin estuary project dragon Eastern City Economic Zone in Shantou City,The results showthat the surface fine sand is heavily liquefied,so the foundation treatment needs to consider three factors:foundation bearing capacity,foundation settlement and foundation liquefaction.The main goal of the foundation treatment of Longjin gate station is to control the settlement,and the foundation of the composite sparse pile is analyzed and analyzed,and the concrete design scheme is put forward according to the distribution of soil layer and the relevant specification.By calculating the center sedimentation of the sparse pile foundation is 88.89m,the design meets the requirements ofthe specification.

Sparse pile foundation；Pumps and Soft soil foundation

TU473.1

B

《龙津闸站整体计算》中的结果作为已知荷载，如表4所示。

1673-9000（2017）02-0108-04

2016-01-03

杨嘉为（1984-），男，陕西咸阳人，工程师，主要从事水利水电工程设计工作。