鉆孔灌注樁在蒙河治理工程中的應用

王山峰

（臨沂市水利水電工程建設監理中心，山東 臨沂 276000）

在蒙河河道治理過程中，需要新建較多的建筑物，軟土地基承載力較低且分布較廣，對軟土地基進行處理尤為重要。地基加固處理方法眾多［1-4］，準備選擇合適的加固措施，需要準確獲取軟土地基地層分布情況和巖土體類型及特征［5-6］。本文結合蒙河地質特征，對新建構筑物地基加固處理方法及效果進行分析。

1 工程概況

蒙河河道全長62.0km，流域面積634km2，流域成扇狀分布。其中沂南縣境內河道長37km，流域面積305.4km2，河口寬200～400m，干流平均坡度1.14%。

本次治理工程位于臨沂市李官鎮境內，治理范圍為蒙河的下游段右岸，即蒙河大橋—蘭山區—沂南縣縣界（中泓樁號K5+450～K10+040），治理河段長4.59km，右岸長4.954km（K右0+000～K右4+954）。 防洪標準為20年一遇（P=5%）。

本次主要治理右岸防洪堤工程長4.71km，鋪設防汛道路長4.71km，險工護砌工程1處，總長0.31km，新建穿堤管涵5座，橋梁3座，上堤坡道15條。

2 地基巖土體特征

新建橋梁位于蒙河右堤樁號0+860處，寬6.0m，跨徑13.0m?，F狀該處支流主河槽寬30m，左右岸灘地局部僅存0.50m，灘地高程85.71～86.20m，朝外為階地，階地頂高程88.61～89.79m。地層自上而下分別論述：

2.1 壤土

呈褐黃色，為可塑～硬可塑狀態，局部夾含鐵猛線。層厚2.80m，該層層底高程89.24m，主要分布于擬建場地蒙河右岸。

2.2 砂壤土

褐黃～黃褐色，稍密，局部含少量粉砂。層厚2.40～3.40m，該層層底高程85.84～88.60m，分布于蒙河兩岸。

2.3 中粗砂

黃褐色，松散～稍密，干～飽和，主要成分為石英、長石。層厚3.30～3.50m，層底高程82.54～85.10m，分布于蒙河兩岸。

2.4 礫質粗砂

黃褐色，稍密～中密，濕～飽和，主要成分為石英、長石。層厚0.40m，層底高程84.70m，分布于擬建場地蒙河左岸。

2.5 灰巖

弱風化，塊狀構造，中厚層狀結構，溶蝕裂隙一般發育，充填方解石，巖芯呈短柱、長柱狀，錘擊聲脆。該層未穿透，最大揭露厚度4.70m，分布于整個場地。

3 鉆孔灌注樁加固機理及施工工藝

3.1 加固機理

鉆孔灌注樁在碎石土地層處理中較為常用，通過高壓將水泥漿液由鋼管壓入地層中。在高壓作用下，水泥漿液在結構松散的地層中擴散，水平方向擴散增加了鉆孔灌注樁的直徑，豎向擴散增長了灌注樁的長度，隨著漿液與原本松散的碎石層膠結、固結，從而形成整體性質較好、強度較高的復合地基，提高地基承載力。

3.2 施工工藝

鉆孔灌注樁采用泥漿護壁鉆進和水下澆筑混凝土施工工藝。鉆孔灌注樁施工工序如圖1。

鉆孔過程中，泥漿質量直接影響到鉆孔孔壁的穩定性，從而間接影響到鉆進速度和混凝土澆筑質量。需在現場結合地層分布特征、鉆機鉆進性能等因素進行護壁泥漿的配比試驗，保證在鉆進過程中孔壁具有相對可靠的穩定性。泥漿具備黏度高、固相低及不分散的特點，選用PHP泥漿可滿足要求。

圖1 施工工序

4 加固效果數值模擬分析

4.1 數值模擬模型建立

采用數值模擬方法對鉆孔灌注樁的加固效果進行研究。根據承載力強度特征將地層分為壤土層、砂壤土+中粗砂層、礫質粗砂層、灰巖層4層。根據設計長度建立樁長（10～15m，以10.0m為例），樁端持力層為灰巖層。使用FLAC3D軟件進行數值模擬分析，如圖2。

圖2 數值模擬模型

4.2 側向位移分析

在鉆孔灌注樁中間部位不同深度設計監測點，監測樁間土的側向變形，結果如圖3。

圖3 不同埋深樁間土側向位移

由圖3可知，在地面以下2.8m處側向變形最大為15.4mm，此處為壤土和砂壤土分界處，由于壤土強度較低，因此變形量最大。通過模擬主體工程施工過程，側向位移的發生是由上至下依次發生的，最大側向位移不大于20.0m，可滿足工程設計要求，鉆孔灌注樁控制側向變形效果較好。

4.3 沉降量分析

通過數值模擬結果，分析鉆孔灌注樁和樁間土的沉降變形響應，監測結果如圖4。

圖4 樁土沉降監測結果

由圖4可知，在主體施工的初始階段，鉆孔灌注樁和樁間土沉降變形量基本一致，當沉降變形達5.0mm時，地基上覆荷載增大，此時，樁間土沉降量迅速增大，且增加速率大于鉆孔灌注樁沉降增加速率，直至主體工程施工完成后，短時間內沉降差值達到最大值，此后，隨著上覆荷載的穩定，樁間土與鉆孔灌注樁的變形逐漸趨于協調，兩者差值逐漸降低，鉆孔灌注樁與樁間土共同承擔上覆荷載。

4.4 樁土應力比分析

鉆孔灌注樁與樁間土所受荷載的比值即為樁土應力比，如圖5。

在工程建設初期，上覆荷載較小，處于樁間土承載力范圍內，此時，鉆孔灌注樁與樁間土之間的應力比較小，隨著主體工程的施工，荷載逐漸增大，樁土應力比逐漸增大，最大值為1.82，樁土沉降差值也在此時達到最大值 （主體工程完工后短時間內達到最大值），之后上覆荷載的穩定后，樁土沉降差值趨于一致，樁間土固結承載力提高，樁土之間的應力比又逐漸降低，直至達到穩定。

圖5 樁土應力比

5 結語

（1）鉆孔灌注樁是處理砂土地基的一種常用樁基類型，利用水泥漿液將松散碎石土凝結形成強度較高的復合地基，從而滿足承載力要求。

（2）結合工程新建構筑物特點，使用FLAC軟件進行加固效果分析，使用鉆孔灌注樁對樁間側向位移及地基沉降等變形具有較好的控制作用，當主體工程施工完成后，隨著外加荷載的穩定，樁土應力比逐漸縮小，樁土變形達到協調。