河道治理工程中軟基處理方法選擇與應(yīng)用

張培光

【摘要】河道治理工程中常常遇到軟基問(wèn)題，軟基主要是由淤泥軟土形成的，處理軟基方法很多，但選擇哪一種方法既經(jīng)濟(jì)又方便施工是值得深入探討的問(wèn)題，本文結(jié)合羅定市泗綸河治理工程栗場(chǎng)村至古屯段軟基處理方法的選擇和應(yīng)用，對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】軟基處理；方法選擇；松木樁；應(yīng)用；河道治理

河道沿岸多沉積軟粘土（淤泥或淤泥質(zhì)土），由軟粘土構(gòu)成的地基即為軟基。河道軟基具有壓縮性大、透水性小、承載力低、觸變性強(qiáng)等特性。軟基能引起不良后果，例如引起河岸建構(gòu)筑物失穩(wěn)塌方、沉降變形等問(wèn)題，因此軟基必須經(jīng)過(guò)處理才能建筑。軟基處理的作用包括改善地基滲透性、提升地基密實(shí)性及土質(zhì)抗剪強(qiáng)度、增強(qiáng)地基穩(wěn)定性等。因此，本文結(jié)合羅定市泗綸河治理工程栗場(chǎng)村至古屯段軟基處理，對(duì)河道治理工程中軟基處理方法選擇與應(yīng)用進(jìn)行了分析。

1、工程概況

羅定市泗綸河治理工程栗場(chǎng)村至古屯段總長(zhǎng)12.1km。工程建設(shè)的主要內(nèi)容包括新建護(hù)岸、護(hù)腳及河道清淤清障。其中新建護(hù)岸總長(zhǎng)9.691km（以雙邊計(jì)），包括泗綸鎮(zhèn)段的6.698km和連州鎮(zhèn)段2.993km；河道清淤長(zhǎng)度為12.1km。連州鎮(zhèn)古屯段，即樁號(hào)SLH16+000～SLH17+600之間，在桂之神公司外圍有388m的塌方段。為避免河道塌方殃及桂之神公司廠區(qū)，需要澆筑388m長(zhǎng)的C20埋石混凝土擋墻。基礎(chǔ)開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，因該段為淤泥質(zhì)軟土，且軟土呈較深，故須對(duì)地基進(jìn)行處理。

2、河道軟基處理方法的選擇

2.1 河道軟基常用處理方法

河道軟基有深層軟基和淺層軟基之分。深層軟基可采用樁基法進(jìn)行處理，如砂石樁、水泥土攪拌樁、鋼筋混凝土樁等；淺層軟基可采用墊層法、加筋法、混凝土預(yù)制短樁、松木樁等。砂石樁、墊層法都屬置換法，前者利用振沖或沉管方式向軟基中擠入砂、碎石并形成密實(shí)的砂石樁；后者通過(guò)挖除部分或全部軟弱土層，再換填強(qiáng)度較大的材料并壓實(shí)，以滿足地基承載力要求。水泥土攪拌樁采用特制深層攪拌機(jī)械在軟土中注入水泥，并與軟土摻攪混合形成強(qiáng)度較高的水泥土樁。鋼筋混凝土樁分為灌注混凝土樁和預(yù)制混凝土樁，灌注樁樁長(zhǎng)、樁徑可靈活調(diào)整；預(yù)制樁可制成預(yù)應(yīng)力樁，樁身強(qiáng)度很高。加筋法通常是在土中埋入抗拉性能較好的土工織物，以改善地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。松木樁法是一種古老的地基處理方法，具有取材容易、施工簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。

2.2 河道軟基工程處理方法比較

本工程淤泥層厚<4m，比較適合的方法有墊層法、混凝土預(yù)制短樁法、松木樁法。采用墊層法施工，因淤泥質(zhì)軟土層較厚，開(kāi)挖和填筑的工程量較大，而且河岸水位較高，增加了開(kāi)挖的難度，工期和費(fèi)用也較大，所以該方法不適合本工程。混凝土預(yù)制短樁法與松木樁法比較，前者荷載能力大，適應(yīng)性強(qiáng)，但投資較大，且必須采用柴油打樁機(jī)，機(jī)械進(jìn)場(chǎng)不太方便；后者荷載能力雖不如前者，但勝在投資省和施工簡(jiǎn)便，機(jī)械除采用柴油打樁機(jī)外，還可利用液壓挖掘機(jī)進(jìn)行靜壓沉樁。經(jīng)綜合比較松木樁法最適合，所以本工程選擇松木樁法處理河道軟基。

3、松木樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 計(jì)算依據(jù)

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007-2011）及《廣東省地基處理技術(shù)規(guī)范》（DBJ 15-38-2005）。

3.2 計(jì)算參數(shù)的設(shè)定

松木樁應(yīng)穿透淤泥層插入礫砂層，所以樁長(zhǎng) 取4m，樁徑 取0.12m。布樁形式采用梅花形。

3.3 單樁承載力的計(jì)算

松木樁單樁承載力可由樁材強(qiáng)度確定的單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值（1）和土抗力確定的單樁承載力（2）分別計(jì)算，取兩者之中的較小值：

3.4 松木樁樁距確定

單位面積松木樁樁數(shù)為 =40/15.26=2.62根/m2，實(shí)際設(shè)計(jì)采用60cm×60cm梅花形布置，面積置換率為3.63%。

3.5 復(fù)合地基承載力計(jì)算

松木樁與地基土構(gòu)成復(fù)合地基的承載力可按下式計(jì)算：

4、松木樁復(fù)合地基的施工

4.1 樁材選擇、運(yùn)輸、儲(chǔ)存與加工

松木樁宜選擇新鮮木材，無(wú)蟲(chóng)眼、裂紋等缺陷，并且材質(zhì)均勻，沒(méi)有明顯的彎曲變形現(xiàn)象。其次，運(yùn)輸儲(chǔ)存木材時(shí)避免碰撞損傷，存放場(chǎng)地應(yīng)平整堅(jiān)實(shí)，避免樁材存放期間發(fā)生變形。再次，加工松木樁時(shí)應(yīng)去除樹(shù)皮，削去突起部分，鋸平樁頭，畫(huà)出中軸線。樁尾削成長(zhǎng)度0.3m的錐尖狀，以減小貫入阻力。然后進(jìn)行防腐處理，表面噴涂防腐材料，進(jìn)一步提升樁材的防腐能力。加工時(shí)，每一根樁應(yīng)預(yù)長(zhǎng)15～20cm，沉樁到位后再根據(jù)設(shè)計(jì)高程鋸平樁頭。

4.2 施工場(chǎng)地處理

沉樁前，應(yīng)在施工區(qū)域鋪設(shè)30cm石屑層，并輕度碾壓一下，以方便施工機(jī)械在場(chǎng)地上遷移。

4.3 沉樁方法

沉樁方法分為人工沉樁和機(jī)械沉樁兩種方法，機(jī)械沉樁又分為錘擊沉樁和靜壓沉樁兩種方式。人工沉樁可采用手搖卷?yè)P(yáng)機(jī)吊錘沉樁，機(jī)械錘擊沉樁可采用柴油打樁機(jī)沉樁，靜壓沉樁可采用液壓挖掘機(jī)沉樁。沉樁時(shí)樁頭應(yīng)套上特制的樁帽，以保護(hù)樁頭不被打壞。正式施工前，應(yīng)先試樁，以確定施工參數(shù)，例如每米進(jìn)樁的錘擊數(shù)。為了保障擠密效果，沉樁時(shí)應(yīng)由施工區(qū)域四周向內(nèi)圈方向進(jìn)行，并且沉入每一樁時(shí)應(yīng)控制速度，避免速度過(guò)快導(dǎo)致樁身歪斜或打破樁頭。沉樁時(shí)的垂直度偏差應(yīng)控制在0.5%以內(nèi)。沉樁過(guò)程中必須注意松木樁進(jìn)入硬層時(shí)的變化，一般來(lái)說(shuō)松木樁突然進(jìn)入硬層會(huì)遇到較大的阻力，此時(shí)應(yīng)控制錘擊次數(shù)，強(qiáng)行“硬打”很容易損傷木樁。但是也可能遇到了“假極限”或“吸入”現(xiàn)象。“假極限”是由于樁身周圍飽和砂礫在連續(xù)錘擊沉樁時(shí)，包裹了樁身并阻止土中的水沿樁身上升，在樁尖處形成壓力很大的水墊，因而會(huì)遇到較大的阻力。“吸入”則是由于連續(xù)錘擊沉樁時(shí)，樁身周圍的土很難向周圍擴(kuò)散，只能沿樁身向上擠出，并形成類似“潤(rùn)滑套”的結(jié)構(gòu)，以致樁周摩擦力顯著減小。停止一段時(shí)間，“假極限”或“吸入”現(xiàn)象就會(huì)消失，因此沉樁過(guò)程中遇到不能打入現(xiàn)象時(shí)，不應(yīng)輕易認(rèn)為打到位了，而應(yīng)主動(dòng)休止一段時(shí)間后進(jìn)行復(fù)打。

4.4 鋪筑塊石層

沉樁完畢，應(yīng)清挖沉樁過(guò)程中擠出的淤泥，然后結(jié)合擋墻基礎(chǔ)在樁頂面以機(jī)械壓鋪一層50cm塊石層，這樣做可以提高松木樁的整體性，充分發(fā)揮樁間土的承載作用，減小基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中程度。

4.5 質(zhì)量驗(yàn)收

目前，尚無(wú)松木樁復(fù)合地基承載力質(zhì)量驗(yàn)收的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)規(guī)范，松木樁的質(zhì)量驗(yàn)收可參照《建筑地基基礎(chǔ)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50202-2002）第4.1.6條：對(duì)于復(fù)合地基的檢驗(yàn)數(shù)量，承載力為樁總數(shù)的1.5%～1%，但數(shù)量不應(yīng)少于3根，檢查方法可按《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）規(guī)定，進(jìn)行靜壓試驗(yàn)。對(duì)于樁間土的承載力試驗(yàn)可參照GB50202-2002第4.1.5條，通過(guò)土工試驗(yàn)檢測(cè)孔隙比。

5、結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，松木樁處理河道軟基是可行的，并且施工便捷，但松木樁處理軟基要消耗大量木材，所以適合松木資源豐富且廉價(jià)的地區(qū)。民間有“水上千年杉，水下萬(wàn)年松”的說(shuō)法，因松木富含松脂，能在飽水狀態(tài)下避免腐蝕或蟲(chóng)蝕，但也只有常水位下才有效。

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