杉木樁在小港湖閘下游翼墻地基處理中的應用

張丹　李順兵 梅強 曹雪琴 徐建華

【摘要】本文針對小港湖閘下游翼墻的基礎處理問題進行了討論，證明了杉木樁在軟土地基處理中的可靠性。

【關鍵詞】下游翼墻；杉木樁；淤泥質土；基礎處理

1、前言

小港湖閘位于湖北省洪湖市，洪湖在小港的出口處，與洪湖船閘并列，設計流量214.5m3/s，是四湖流域防洪排澇體系中的重要組成部分。小港湖閘于1962年建成，并于2016年完成原址拆除重建，本文主要針對小港湖船閘拆除重建過程中下游翼墻的基礎處理問題進行討論。

2、工程概況

小港湖閘下游翼墻采用C25砼扶臂式擋土墻，墻高7.5m，墻底板寬8.5m，基地應力最大值155kpa，最小值125kpa，平均值140kpa，建基面高程19.5m，建基面以下土層自上而下分別為：

①湖積淤泥質土（Q4l）：該層建基面以下厚約1.5m，層底高程約18.0m，承載力標準值fk= 80kPa，樁周土側阻力特征值為9kPa。

②沖湖積粘土（Q4al+l）：該層厚約4m，層底高程約14m，承載力標準值fk= 110kPa，樁周土側阻力特征值為18kPa。

③沖洪積粘土（Q4al+pl）：該層厚4m，層底高程約10m，，承載力標準值fk= 190kPa，樁周土側阻力特征值為32kPa。

④沖洪積粉細砂 （Q4al+pl）：該層承載力標準值為fk= 170kPa，樁周土側阻力特征值為18kPa。

3、基礎處理形式的選擇

該工程初步設計階段對翼墻基礎采用水泥土攪拌樁進行處理，但施工階段發現下游翼墻上方為10kv高壓線，水泥土攪拌樁施工時，鉆機與高壓線之間的距離太小，無法保證施工安全，故施工階段改用杉木樁。杉木樁設計間排距0.5m，正方形布置，樁頭徑不小于0.15m，尾徑不小于0.13m，設計樁長6m，樁頂高程19.1m，樁頂鋪設30cm厚級配砂石褥墊層，樁端落在③沖洪積粘土（Q4al+pl）層，地基處理范圍為基礎外緣擴大3排樁。

4.、杉木樁計算

（1）單樁承載力計算

目前我國尚無相應的設計規范可直接用于木樁復合地基的設計。本文根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）中有粘結強度增強體復合地基的相關公式計算，則有杉木樁單樁承載力特征值計算公式如下：

a. 由樁周土和樁端土的抗力所提供的單樁承載力

式中：

Ra——單樁承載力設計值（kN）

μ——樁身平均周長，取0.439m

qsi——樁周第i層土的側阻力特征值，①②③號土層分別取9、18、32kPa。

li——樁穿越第i層土的厚度，①②③號土層分別取1.1m、4m、0.9m。

α——樁端端阻力發揮系數，取1

qp——樁端地基土承載力標準值，取170kPa

Ap——樁體截面面積，取0.015 m2

經計算Ra=51.3kN。

b. 由杉木樁樁身材料強度確定的單樁承載力

參考《木結構設計規范》（GB50005-2003）附錄G及4.2.1條表4.2.1-1，確定杉木適用的強度等級為TC11A，不考慮松木樁在自身及使用條件下的設計指標調整，由表4.2.1-3查得，fc=10×103kpa。

參考《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012），按杉木樁自身抗壓強度確定的單樁豎向承載力計算公式如下：

式中：

fc——樁材料容許應力，松木樁一般取10×103kPa

η——樁材料的應力折減系數，木材取0.25

經計算Ra=38.5kN。

c. 最終確定的單樁承載力

綜上，單樁承載力特征值取a和b計算的較小值，即Ra=38.5kN。

（2）杉木樁復合地基承載力計算

復合地基的樁土面積置換率m的計算公式如下：

式中：

d——樁身平均直徑，取0.15m

de——每一根樁分擔的處理地基面積的等效園直徑（m）

s——正方形布樁時的樁間距，取0.5m

經計算m=6.13%。

參考《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012），則有粘結強度增強體復合地基計算公式如下：

式中：

fspk——復合地基的承載力特征值（kPa）；

m——復合地基的樁土面積置換率，取6.13%

Ra——單樁豎向承載力特征值（kN），38.5kN

λ——單樁承載力發揮系數，1

β——樁間土承載力發揮系數，0.7

fsk——加固后樁間土的承載力特征值（kPa）；80kPa

經計算，木樁復合地基承載力特征值fspk=182.5kPa，大于下游翼墻基地應力最大值155kpa，故加固后的木樁復核地基承載力滿足設計要求。

5、杉木樁地基處理的質量控制

木樁應挺直，不得有腐朽、蟲害及漏節等，且打入前應采用瀝青浸泡或其他防腐措施。為打木樁時能順利灌入土層，減少阻力，保護樁頭，宜將木樁尾部削成尖錐狀。

木樁地基處理無需專用的沉樁設備，一般可以采用挖土機的挖土臂進行施打，施打順序宜由基坑四周往內圈施打。當淤泥開挖深度較大時，先在木樁處理范圍的外圍施打支護樁，防止開挖過程中淤泥坍塌。打樁完畢后應按設計高程鋸平樁頭，使每根樁的樁頂基本保持在同一水平面，清挖打樁時擠出的淤泥。

6、總結

目前，小港湖閘拆除重建工程已經投入使用，施工及運行期間檢測翼墻變形及沉降量均滿足規范要求，從而說明杉木樁復合地基在提高地基承載力和減小地基沉降量方面取得了很好的效果，而且，杉木樁施工設備及其操作過程簡單，在大型機械很難進場、木材來源比較豐富的情況下優勢尤其明顯。

參考文獻：

[1] 中國建筑西南設計研究院主編.木結構設計規范（GB50005-2003）.北京：中國建筑工業出版社，2004.

[2] 中國建筑科學研究院主編.建筑地基處理技術規范（JGJ79-2012）.北京：中國建筑工業出版社，2013.

作者簡介：張丹（1984-），女，漢族，陜西渭南人， 碩士研究生。