孟加拉国Padma水厂地基处理技术应用

赵汉金，王麦季，王 勇

(1.浙江省地矿建设有限公司，浙江 杭州 310000;2.安徽中机诚建建设有限公司，安徽 马鞍山 243000)

Padma河发源于我国西藏，是雅鲁藏布江下游，流经印度东北部，贯穿孟加拉国，注入孟加拉湾，在入海口附近形成了著名的恒河三角洲。孟加拉国主要位于滨河三角洲，三角洲内河道密布，地势低洼，雨季有三四个月属洪泛区。所以该国经济相当落后，交通基础设施差，缺少公路网络，缺乏石子、水泥等建筑材料，建材大部分靠进口。建筑用地基本靠吹填3 m～10 m厚河沙造陆而成，深厚的吹砂层都需软基处理后才能正常使用。随着我国支持“一带一路”沿线国家的大开发，中国在孟加拉开展了多个重大基础设施项目，其中有Padma水厂、Padma大桥等项目。振冲技术由于振动(冲)桩机具简单、造价低、工艺成熟等优点，被广泛应用于工程实践中[1-4]。本文依托Padma水厂项目，开展振冲技术的应用与开发[5-6]。

1 工程概况

Padma水厂一期项目，水厂由澄清池、滤池、清水池、送水泵房、加药间、综合楼等构筑物组成，位于MaWa镇，距首都达卡约30 km位于Padma河上游，距中铁大桥局施工的大型Padma公铁大桥项目约4 km。建设单位为孟加拉国水务局，由国机集团中国机械工业建设公司负责设计施工，中国进出口银行提供优惠贷款。建成后，该水厂主要为孟加拉国首都达卡市民提供纯净的自来水。

2 工程地质条件

Padma水厂位于Padma河洪泛区，属河流冲击平原，拟建场地上吹填有3 m～4.5 m厚河砂，场区地形平坦，场地地面高程一般在6.9 m～7.1 m之间，地层根据物理力学指标差异，划分为7个工程地质层，各层的工程地质特征自上而下分述如下：

①层吹填粉细砂，浅灰色，松散，湿，颗粒级配一般，由河沙吹填而成，属于欠固结土，场地内普遍分布，层厚3 m～4.5 m。②层素填土，灰褐色，很湿，主要成分为软塑状粉质黏土，欠固结，场地均有分布。③层粉质黏土，灰褐色，软塑，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等，中等压缩性，层厚在1.5 m～4.5 m,多夹薄层粉土。④层粉土夹粉砂，灰色，稍密，饱和，主要成分为石英、云母片，中等压缩性；埋深8.5 m～14 m。⑤层粉质黏土，灰色～灰褐色，软塑，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等。⑥层粉土，灰色，中密，饱和，主要成分为石英、云母片，中等压缩性，局部缺失。⑦层粉细砂，灰色，密实，饱和，主要成分为石英、云母片，场地均有分布；该层本次勘察未揭穿。

3 初步设计和试桩

Padma水厂构筑物初设拟采用的基础类型主要有钻孔灌注桩和搅拌桩两种桩型。其中送水泵房，加药间，综合楼等采用钻孔灌注桩，清水池、滤池、澄清池、缓冲池采用搅拌桩。并且进行了试桩施工，经检测钻孔灌注桩单桩承载力和搅拌桩复合地基承载力达到了设计要求。

4 施工工艺

4.1 振冲桩工艺

振冲桩20世纪30年代起源于欧洲，常用于码头厂房等易液化地基加固，我国70年代引进后迅速推广应用，先后在北京官厅水大坝，北京东方化工厂，徐州铜山水电厂等项目处理细砂地基，取得很好成果。振冲法砂层地基可以不加填料。振冲密实法，利用振动和高压力使砂层液化砂颗粒互相挤密重新排列，砂孔隙减少，在振冲完的振冲孔再就地取材回填砂，从而提高砂层的承载力和抗液化能力。

振冲碎石桩施工必须严格按照施工操作规程及施工的先后程序进行施工，才能达到成桩目的，其施工程序如下：

施工前的准备工作→测量放线定位→振冲器就位→成孔→填料振冲→成桩(见图1)。

4.2 振动沉管桩工艺

振动沉管灌注桩是一种非常成熟的施工工艺，常用于小直径灌注桩施工。具有机具简单，无泥浆，工效快的特点。本工程采用振动沉管桩既利用了振动技术机密体，消除液化又兼具结构桩的优势，机具与CFG桩、砂桩通用减少了机械设备的采购。

为对④层粉土进行部分消除液化，施工CFG桩时采用振动沉管法进行施工。其主要施工工艺为：

1)振动沉管法系用振动沉桩机将带有活瓣式桩尖(上部开有加料口)，利用振动锤产生的垂直定向振动和锤、桩管自重及卷扬机通过钢丝绳施加的拉力，对桩管进行加压，使桩管沉入土中，然后边向桩管内灌注混凝土，边振边拔出桩管，使混凝土留在土中而成桩。其工艺特点是：能适应复杂地层；能用小桩管打出大截面桩(一般单打法的桩截面比桩管扩大30%)，使其有较高的承载力；对砂土和粉土，可减轻或消除地层的地震液化性能；有套管护壁，可防止坍孔、缩孔、断桩，桩质量可靠；对附近建筑物的振动影响以及噪声对环境的干扰都比常规打桩机小；能沉能拔，施工速度快，效率高，操作简便，安全。

2)一般主要机具设备包括：振动锤、桩架、卷扬机、加压装置、桩管、桩尖或钢筋混凝土预制桩靴等。

3)成桩过程为：a.桩机就位：将桩管对准桩位中心，桩尖活瓣合拢，放松卷扬机钢绳，利用振动机及桩管自重，把桩尖压入土中；b.沉管：开动振动箱，桩管即在强迫振动下迅速沉入土中；c.上料：桩管沉到设计标高后，停止振动，用上料斗将混凝土灌入桩管内，混凝土一般应灌满桩管或略高于地面；d.拔管：开始拔管时，应先启动振动箱片刻，再开动卷扬机拔桩管(见图2)。

5 施工组织

本工程公司委派振冲桩施工经验丰富的管理人员组成工程项目经理部。项目经理部在公司直接领导下充分发挥企业的整体优势，按照公司“三管二控制一协调”原则建立质量、职业健康安全与环境管理体系。项目部努力贯彻执行公司的质量方针，保证施工质量，严格履行合同。

根据本工程项目特点，公司从国内采购了5台套BJ-75 kW振冲器。5台DZ90型振动沉管桩进行现场施工、质量控制和验收。工程历时4个月，累计完成工作量：振冲桩16 360 m3，CFG桩13 670 m3，砂桩3 300 m3，振动沉管灌注桩3 350 m3。顺利完成了合同任务。

6 工程质量检测

6.1 振冲区域质量检测

根据设计图纸和规范要求，对振冲区域的①层吹填粉砂层，施工完成后抽查6个检测点检测，项目为静力触探检测(CPT)，检测点编号为C-A1～C-A6(见图3，图4)。

通过CPT检测对比，振冲处理后3.5 m～4 m的粉砂区域加固效果明显；标贯击数结合黏粒分析数据判定结果也表明，该层吹填砂经加固后全部为不液化；复合地基承载力检测结果也达到了设计要求。

6.2 振动沉管桩施工区域④粉砂层效果质量检测

在振动沉管桩施工区域④粉砂地层中，对清水池、滤池、吸水井及送水泵房的47个检测孔分别在8 m,10 m,11 m,12 m,13 m进行了振冲前后标贯锤击数对比，平均标贯锤击数增加了35%，并进行了液化指数验算。结果见表1。

表1 CPT检测试验结果表

按第一组，调整系数β=0.8时，④层粉土基本上不液化；按第二组，调整系数β=0.95时，④层粉土轻微液化，且液化指数比较小(最大2.248)，考虑到水池均为整板基础，整体性好，可视为已解决液化问题。

6.3 振动沉管灌注桩静载质量检测

15号桩加载至最大加载量2 250 kN时，其最大沉降量为15.36 mm；27号桩加载至最大加载量2 250 kN时，其最大沉降量为18.10 mm。两根试桩整个加载过程中沉降均匀，其Q-s曲线为缓变型曲线，无明显陡降段。

根据相关规范，所测基桩15号桩、27号桩单桩竖向抗压极限承载力不小于2 250 kN，单桩承载力特征值不小于1 125 kN。满足设计要求(见表2)。

表2 荷载试验表

6.4 振动沉管CFG桩低应变质量检测

本次试验共检测17根工程桩，其中Ⅰ类桩17根，占所测桩数的100%(见表3)。

表3 桩身混凝土结构完整性检测结果表

7 结论

1)在地震设防烈度较高的孟加拉国河口三角洲地区的软土地基处理工程中，可以用无骨料振冲技术和振动沉管桩技术相结合，成功消除新吹填粉砂土和砂土层的液化作用。

2)振动沉管桩和振冲桩技术，施工工艺成熟，质量可靠，能有效提高地基承载力和减小地基沉降。

3)振动沉管桩和振冲桩技术，施工机具简单，造价低，非常适合经济欠发达的孟加拉河口三角洲地区地基处理工程。