河道治理工程中软基处理方法选择与应用

张培光

【摘要】河道治理工程中常常遇到软基问题，软基主要是由淤泥软土形成的，处理软基方法很多，但选择哪一种方法既经济又方便施工是值得深入探讨的问题，本文结合罗定市泗纶河治理工程栗场村至古屯段软基处理方法的选择和应用，对该问题进行了分析。

【关键词】软基处理；方法选择；松木桩；应用；河道治理

河道沿岸多沉积软粘土（淤泥或淤泥质土），由软粘土构成的地基即为软基。河道软基具有压缩性大、透水性小、承载力低、触变性强等特性。软基能引起不良后果，例如引起河岸建构筑物失稳塌方、沉降变形等问题，因此软基必须经过处理才能建筑。软基处理的作用包括改善地基渗透性、提升地基密实性及土质抗剪强度、增强地基稳定性等。因此，本文结合罗定市泗纶河治理工程栗场村至古屯段软基处理，对河道治理工程中软基处理方法选择与应用进行了分析。

1、工程概况

罗定市泗纶河治理工程栗场村至古屯段总长12.1km。工程建设的主要内容包括新建护岸、护脚及河道清淤清障。其中新建护岸总长9.691km（以双边计），包括泗纶镇段的6.698km和连州镇段2.993km；河道清淤长度为12.1km。连州镇古屯段，即桩号SLH16+000～SLH17+600之间，在桂之神公司外围有388m的塌方段。为避免河道塌方殃及桂之神公司厂区，需要浇筑388m长的C20埋石混凝土挡墙。基础开挖至设计标高后，因该段为淤泥质软土，且软土呈较深，故须对地基进行处理。

2、河道软基处理方法的选择

2.1 河道软基常用处理方法

河道软基有深层软基和浅层软基之分。深层软基可采用桩基法进行处理，如砂石桩、水泥土搅拌桩、钢筋混凝土桩等；浅层软基可采用垫层法、加筋法、混凝土预制短桩、松木桩等。砂石桩、垫层法都属置换法，前者利用振冲或沉管方式向软基中挤入砂、碎石并形成密实的砂石桩；后者通过挖除部分或全部软弱土层，再换填强度较大的材料并压实，以满足地基承载力要求。水泥土搅拌桩采用特制深层搅拌机械在软土中注入水泥，并与软土掺搅混合形成强度较高的水泥土桩。钢筋混凝土樁分为灌注混凝土桩和预制混凝土桩，灌注桩桩长、桩径可灵活调整；预制桩可制成预应力桩，桩身强度很高。加筋法通常是在土中埋入抗拉性能较好的土工织物，以改善地基的强度和稳定性。松木桩法是一种古老的地基处理方法，具有取材容易、施工简便的特点。

2.2 河道软基工程处理方法比较

本工程淤泥层厚<4m，比较适合的方法有垫层法、混凝土预制短桩法、松木桩法。采用垫层法施工，因淤泥质软土层较厚，开挖和填筑的工程量较大，而且河岸水位较高，增加了开挖的难度，工期和费用也较大，所以该方法不适合本工程。混凝土预制短桩法与松木桩法比较，前者荷载能力大，适应性强，但投资较大，且必须采用柴油打桩机，机械进场不太方便；后者荷载能力虽不如前者，但胜在投资省和施工简便，机械除采用柴油打桩机外，还可利用液压挖掘机进行静压沉桩。经综合比较松木桩法最适合，所以本工程选择松木桩法处理河道软基。

3、松木桩复合地基的设计计算

3.1 计算依据

《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）及《广东省地基处理技术规范》（DBJ 15-38-2005）。

3.2 计算参数的设定

松木桩应穿透淤泥层插入砾砂层，所以桩长 取4m，桩径 取0.12m。布桩形式采用梅花形。

3.3 单桩承载力的计算

松木桩单桩承载力可由桩材强度确定的单桩承载力标准值（1）和土抗力确定的单桩承载力（2）分别计算，取两者之中的较小值：

3.4 松木桩桩距确定

单位面积松木桩桩数为 =40/15.26=2.62根/m2，实际设计采用60cm×60cm梅花形布置，面积置换率为3.63%。

3.5 复合地基承载力计算

松木桩与地基土构成复合地基的承载力可按下式计算：

4、松木桩复合地基的施工

4.1 桩材选择、运输、储存与加工

松木桩宜选择新鲜木材，无虫眼、裂纹等缺陷，并且材质均匀，没有明显的弯曲变形现象。其次，运输储存木材时避免碰撞损伤，存放场地应平整坚实，避免桩材存放期间发生变形。再次，加工松木桩时应去除树皮，削去突起部分，锯平桩头，画出中轴线。桩尾削成长度0.3m的锥尖状，以减小贯入阻力。然后进行防腐处理，表面喷涂防腐材料，进一步提升桩材的防腐能力。加工时，每一根桩应预长15～20cm，沉桩到位后再根据设计高程锯平桩头。

4.2 施工场地处理

沉桩前，应在施工区域铺设30cm石屑层，并轻度碾压一下，以方便施工机械在场地上迁移。

4.3 沉桩方法

沉桩方法分为人工沉桩和机械沉桩两种方法，机械沉桩又分为锤击沉桩和静压沉桩两种方式。人工沉桩可采用手摇卷扬机吊锤沉桩，机械锤击沉桩可采用柴油打桩机沉桩，静压沉桩可采用液压挖掘机沉桩。沉桩时桩头应套上特制的桩帽，以保护桩头不被打坏。正式施工前，应先试桩，以确定施工参数，例如每米进桩的锤击数。为了保障挤密效果，沉桩时应由施工区域四周向内圈方向进行，并且沉入每一桩时应控制速度，避免速度过快导致桩身歪斜或打破桩头。沉桩时的垂直度偏差应控制在0.5%以内。沉桩过程中必须注意松木桩进入硬层时的变化，一般来说松木桩突然进入硬层会遇到较大的阻力，此时应控制锤击次数，强行“硬打”很容易损伤木桩。但是也可能遇到了“假极限”或“吸入”现象。“假极限”是由于桩身周围饱和砂砾在连续锤击沉桩时，包裹了桩身并阻止土中的水沿桩身上升，在桩尖处形成压力很大的水垫，因而会遇到较大的阻力。“吸入”则是由于连续锤击沉桩时，桩身周围的土很难向周围扩散，只能沿桩身向上挤出，并形成类似“润滑套”的结构，以致桩周摩擦力显著减小。停止一段时间，“假极限”或“吸入”现象就会消失，因此沉桩过程中遇到不能打入现象时，不应轻易认为打到位了，而应主动休止一段时间后进行复打。

4.4 铺筑块石层

沉桩完毕，应清挖沉桩过程中挤出的淤泥，然后结合挡墙基础在桩顶面以机械压铺一层50cm块石层，这样做可以提高松木桩的整体性，充分发挥桩间土的承载作用，减小基础底面的应力集中程度。

4.5 质量验收

目前，尚无松木桩复合地基承载力质量验收的国家标准或行业规范，松木桩的质量验收可参照《建筑地基基础施工质量验收规范》（GB50202-2002）第4.1.6条：对于复合地基的检验数量，承载力为桩总数的1.5%～1%，但数量不应少于3根，检查方法可按《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）规定，进行静压试验。对于桩间土的承载力试验可参照GB50202-2002第4.1.5条，通过土工试验检测孔隙比。

5、结语

实践证明，松木桩处理河道软基是可行的，并且施工便捷，但松木桩处理软基要消耗大量木材，所以适合松木资源丰富且廉价的地区。民间有“水上千年杉，水下万年松”的说法，因松木富含松脂，能在饱水状态下避免腐蚀或虫蚀，但也只有常水位下才有效。

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