杉木樁在擋土墻地基處理中的應用

中建三局城市投資運營有限公司，湖北 武漢 430000

某濕地修復工程項目的景觀平臺位于湖域周邊，地基土質含水量較高，地質條件較差，地基承載力無法滿足設計要求。原地基處理方案為預制鋼筋混凝土樁基加固，施工成本較高，且機械作業不方便。經過設計比選分析，施工單位決定改變方案采用杉木樁進行地基加固處理，充分發揮杉木樁在潮濕軟土中不易腐朽且施工成本低的優勢。

1 工程概況及地質條件

某生態濕地修復項目的施工內容包括坑塘改造、自行車道、水上和陸上木棧道、木平臺、休息廣場、花崗巖臺階、花崗巖步道、停車場、拋石護岸、石堰、植草溝及綠化等。工程所在地的抗震設防烈度為6度，場地位于江漢平原，不易發生地質災害，經查湖北省工程地質圖，該場地無斷裂構造帶通過，不存在滑坡、崩塌等不良地質作用，也無古河道、溝浜、墓穴、防空洞、孤石等對工程不利的埋藏物。根據《城鄉規劃工程地質勘察規范》（CJJ 57—2012），該場地屬于基本穩定場地，較適宜進行工程建設。

根據勘察單位提供的資料，該場地各地層在水平方向分布上有較大變化，存在著缺失與尖滅現象，但其主要土層層面坡度小于10%，屬于均勻地基。場地各土層工程特征分析評價如下：第1層為素填土，該層為挖除層，不能作為擬建建筑物的基礎持力層；第2層為淤泥，呈流塑狀，強度低，壓縮性高，該層不能作為擬建建筑物的基礎持力層，建議挖除；第3層為粉質黏土，呈可塑狀，強度一般，具中等壓縮性，工程性能一般，可作為擬建景觀棧橋及構筑物天然地基基礎持力層；第4層為黏土，呈可塑—硬塑狀，強度較高，具中等壓縮性，該層厚度較大，可作為擬建景觀棧橋及構筑物和附屬建筑物天然地基的基礎持力層；第5層為粉砂，呈稍密—中密狀，強度高，厚度較大，分布穩定，具有低壓縮性。

花崗巖臺階位于湖域的駁岸上，東西長108m，由760塊花崗巖板鋪設而成。臺階踏步采用砂漿鋪貼，其余位置采用黃土中砂鋪貼，花崗巖板的空隙處采用種植土摻草籽填縫。花崗巖臺階下設三道毛石擋土墻，三道擋土墻合計長度為200m。臺階及擋土墻的剖面圖如圖1所示。

圖1 臺階及擋土墻的剖面圖（單位：mm）

2 軟土地基加固方案

花崗巖臺階緊鄰湖域，且在施工前該區域遭受連續強降雨，土質松軟，含水量高，不能滿足擋土墻對地基承載力的要求。選擇兩種地基加固方案進行比較，一是鋼筋混凝土樁基加固，二是杉木樁加固。鋼筋混凝土樁的耐用性高，但是施工復雜，成本高。該施工場地位于湖岸邊，臺階緊接環湖公路，場地呈條帶狀分布，且土質松軟，承載力差，大型樁基施工機械難以作業。杉木樁可就地取材，采用小型機械即可作業，施工便捷，可節省成本，加快進度。經過設計方討論后，決定采用杉木樁對地基進行加固。

杉木樁在該工程實例中的作用如下：一是杉木樁的間距較密，對軟弱土體的擠密效果明顯，木樁周身與土的摩擦力大，可提高地基的承載力；二是杉木樁排數多，與土擠密后，排樁之間形成整體，使杉木樁也具備了一定的擋土能力，與擋土墻一起共同抵抗土體的側向壓力。杉木樁在承受擋土墻的豎向自重的同時，水平向因承受側向土壓力處于受彎狀態，杉木樁抗彎強度一般可達11～15MPa，也充分發揮了其抗彎優勢。

按設計單位意見，擬在擋土墻下采用長度為6m、直徑為12cm的杉木樁，杉木樁共計4排，橫向和縱向的間距均為0.6m，樁基成正方形分布，保證各樁受力均勻。對地基進行加固方案正式實施前，觀測試驗段，發現效果理想。

3 試驗段觀測

為驗證設計的方案可行性，保證計算結果的準確性。在施工場地隨機選取一處進行試驗段觀察，試驗段長度為3m。根據設計要求，在樁頂堆壓1.5m高的塊石進行靜力加載，間隔觀察塊石頂部的高程變化，72h的總沉降量小于30mm即可。毛石擋土墻基礎開挖前，基坑四周每邊外擴1.5m，密排打入長度為4m、直徑為10cm的杉木樁進行基坑防護。按照設計的要求方式，在基底打入杉木樁。先施工3m作為試驗段，待杉木樁承載力試驗合格后，再大面積施工，杉木樁施工前涂刷瀝青漆進行防腐處理。杉木樁布置如圖2所示。

圖2 杉木樁分布圖（單位：mm）

試驗段杉木樁施工完成后，將多余的樁頭由人工鋸平。隨機選擇組成正方形的4根杉木樁，鋪上木板作為加載平臺，其上堆加花崗巖塊進行靜壓，花崗巖塊總體積為1.1m×0.9m×1.5m（長×寬×高），在塊石頂部做好標記，觀察沉降。承載力及沉降觀測試驗現場圖如圖3所示。

圖3 承載力及沉降觀測試驗現場圖

靜壓72h，期間每隔24h進行一次水準觀測，累計沉降量分別為1mm、2mm、2mm，遠遠小于設計允許的30mm，試驗結果判定沉降穩定，沉降值符合設計要求，表明試驗合格，該加固方案可行。

4 杉木樁施工

（1）防腐處理。根據就地取材的原則，選擇質量較高的杉木樁，不得有過大彎曲或者蛀孔、缺損的現象。木樁吊運，堆放過程中，不得遭受較大沖擊，避免木樁變形。打樁前，對每根杉木樁進行防腐處理，削平枝干和節疤，在樹干上均勻密實地涂抹上瀝青防腐漆。完成打樁后，將高出設計標高的樁頭用人工鋸平，并刷瀝青漆對端頭進行補刷。

（2）施工工藝。施工前先清理干凈基底，將碎石及各種垃圾清除。測量放線，在杉木樁所在位置的基底做上標記。挖機就位，吊裝杉木樁至標記位置，并人工扶正，采用經緯儀控制樁身垂直度，確保木樁垂打入定位點。利用挖掘機的挖斗逐根將木樁按壓至設計標高，對于少數難以按壓的木樁，可以利用挖斗背面錘擊施打至持力層。人工鋸平樁頭，保證樁頭平齊且距離涂層約0.2m。待全部地基處理完成，第一層鋪150mm厚碎石中砂，并用打夯機夯實；第二層支模后，澆筑100mm厚C20混凝土墊層；第三層用挖掘機配合人工用M7.5防水砂漿砌筑毛石。

（3）質量控制要點。技術人員深入現場精心指導，質量管理與測試人員準確檢測、嚴格把關。強化程序、工種、工藝的質量控制，在重點工序建立質量體系和管理專人負責，該工程最重要的質量控制要點是樁身定位偏差和垂直度，平面定位偏差不大于1/2直徑，垂直度偏差不大于2%。對于樁間距過大的杉木樁，及時在受力側進行補樁。施工中如果遇障礙物或者不明原因，木樁不能打入預定深度時，應立即停止施工，待查明原因，明確處理方式后再打入，不得隨意割斷木樁。

5 結束語

采用杉木樁進行地基處理的施工方案，相比于混凝土樁基方案，節省了約60萬元的造價和15d工期。該工程實例說明，只要設計合理，使用得當，采用杉木樁對擋土墻的地基進行處理，仍然是一種經濟且合理的選擇，既可以就地取材，節省成本，又可有效避開湖域周邊施工場地大型機械難以進場的不利條件。杉木樁加固不良地基的方案，具有施工簡便，經濟效益明顯的優勢。