管樁與高壓旋噴樁在福州可門港鐵路支線中的應用

龔明焱 中土集團福州勘察設計研究院有限公司工程師

1 工程概況

可門港鐵路支線位于福建省連江縣，自溫福鐵路透堡站北引出折向東南，沿羅源灣經透堡鎮、尖墩村、南岐尾到坑園鎮顏歧村設港灣站，線路的總長度為21.721 km，其中區間正線路的總長19.399 km，疏解線長2.322 km，鐵路等級為國鐵Ⅱ級，設計行車速度80 km/h，單線鐵路。

新建福州可門港鐵路支線連江可門港鐵路支線DK18+600 ～DK19+960 段線路位于連江縣坑園鎮顏岐村附近，西北面為擬建8 號和9 號泊位堆場，東南面為擬建連江可門港散貨物流中心，西南面為可門電廠，東北面為龜山。DK18+600 ～DK19+960 段線路左側為可門港8#、9#泊位，目前可門港8#、9#泊位還未施工建設，必須設置臨海防護工程避免海潮沖刷，保證該段鐵路運行安全。

2 工程地質

2.1 地形地貌特征

本場地位于福建省連江縣東北部。野外地質測繪及勘探情況表明，場地地表被第四系所覆蓋，原始地貌為海岸階地，場地現為灘涂地，局部為空地。擬建場地現有地面高程為-1.32 ～8.25 m，地形起伏較大。本場地內覆蓋層主要為雜填土、填石、淤泥及卵石，其基底為早白堊世湖村單元花崗巖（K1HS）及花崗巖各風化層。

2.2 地層及其分布情況

根據現場鉆探揭示及已有地質資料，結合土工試驗結果，本場地主要由以下地層組成。

（1）-2 填石：黃色、灰褐色，呈稍密或中密狀態，局部呈密實狀態，由碎塊石堆填而成，粒徑多為20 ～60 cm，局部高達80 cm，Ⅳ級，σ0=130 kPa。

（2）淤泥：深灰色，呈流塑狀態，以粘粉粒為主，含少量貝殼和石英顆粒，Ⅱ級，σ0=55 kPa。

（3）-1 礫砂：灰色、灰白色，中密，飽和，局部黏粒含量較大，σ0=180 kPa，Ⅰ級。

（4）卵石：灰白色、灰黃色，主要呈松散或稍密狀態，局部呈中密狀態，濕或飽和，主要成分由卵石、圓礫、中粗砂及粘性土組成，Ⅲ級，σ0=350 kPa。

（5）全風化花崗巖：褐黃色、灰白色，手捏易散，浸水易軟化，σ0=250 kPa，Ⅲ級。

（6）-1 砂土狀強風化花崗巖：黃褐色、灰褐色、灰白色，稍濕、濕或飽和，密實，Ⅲ級，σ0=400 kPa。

（7）-2 碎塊狀強風化花崗巖：黃褐色、灰白色、灰褐色，堅硬，Ⅳ級，σ0=650 kPa。

（8）中風化花崗巖：灰褐色，主要礦物成分為長石和石英，σ0=2 000 kPa，Ⅴ級。

2.3 不良地質及特殊巖土

場地未發現有危害的大型構造或活動構造，擬建場地內未見有埋藏的河道、溝浜、墓穴或防空洞等對工程不利的埋藏物，基巖不存在洞穴、臨空面、破碎巖體或軟弱巖層。根據周邊環境地質條件分析，也不存在巖溶、滑坡、泥石流、危巖及崩塌、采空區、地面沉陷等不良地質現象，勘察范圍內僅局部發現有孤石及污水管道。另外，由于鉆孔有限，不排除鉆孔之間存在花崗巖風化孤石的可能性，設計施工時應注意其對本工程的不利影響，同時場地不排除存在未探明的地下管線等[1-3]。故在本工程施工前，應進一步收集場地內的具體管道埋藏情況，可以進行遷移的應進行遷移，無法遷移的應做好保護措施。

本場地內特殊土主要由“填土、軟土、風化巖”等組成。場地新堆積大面積“填土”，未完成自重固結，易產生不均勻沉降，其對海堤基礎設計及地面的影響較大。“軟土”為高壓縮性軟弱土，易產生不均勻沉降，其對基礎設計及地面的影響較大。“風化層”遇水易軟化，采用樁基礎時容易造成塌孔、降低樁側阻力及樁端阻力指標等問題，易對地基穩定性造成不利影響。故設計施工時，應考慮地下水對樁基的影響，同時“風化層”存在風化殘留體，施工時應加強巖性判別檢驗，避免誤判。

2.4 水文地質條件

2.4.1 地表水

勘察期間未見明顯發育地表水，在雨季時，局部低洼處會形成積水，但在降雨停止后，積水以蒸發形式和沿填土層孔隙排泄。

2.4.2 地下水

根據本次勘察水質的分析成果，顯示該場區的地下水較為清澈，水質為堿性水，水質為CL·SO42--K+Na 型水，總礦化度9 025.9 ～9 733.9 mg/L，pH 值5.83 ～6.88。據調查，場地地下水3 ～5年變化幅度一般在2.0 m 以內。設計時應考慮地下水、地表水變化對場地穩定性的影響，設置必要的截水、排水及隔離設施。

根據土工試驗結果，根據《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》（TB 10005-2010），地表水氯鹽環境作用等級為L3，化學侵蝕環境作用等級H2，鹽類結晶破壞環境作用等級Y3；地下水氯鹽環境作用等級L3，化學侵蝕環境作用等級H1，鹽類結晶破壞環境作用等級Y2；場地土氯離子濃度76.3 mg/kg，無化學侵蝕，無鹽類結晶破壞[4]。

2.5 巖土參數的選用

根據工程地質鉆探、原位測試及室內土工試驗，并參照當地的實踐經驗，建議場地各巖土層基礎設計計算參數按下表1、表2 選用。

表1 巖土體設計計算參數表

表2 巖土體設計計算參數表

3 工程措施設計依據

3.1 鐵路路基加固主要工程措施設計依據

（1）根據要求，新建福州可門港鐵路支線工程，工后沉降不應大于30 cm，邊坡穩定性不小于1.2，基床以下地基承載力不小于120 kPa。

（2）管樁檢算的單樁承載力見表3。

（3）高壓旋噴樁的檢算結果見表4。

表4 高壓旋噴樁檢算成果一覽表

3.2 臨海路基防護主要工程措施設計依據

（1）根據《連江可門港鐵路支線DK18 ～DK19 段臨海路基防護工程方案設計》及福州市水利水電開發公司《福州可門港鐵路支線DK18 ～DK19 段臨海路基防護工程方案設計評估報告》，百年設計潮水位為5.6 m，十年設計潮水位為4.9 m，擋墻頂防護標高為9.8 m，臨時圍堰頂標高為8.2 m。

（2）根據水文地質條件，地表水氯鹽環境作用等級為L3，化學侵蝕環境作用等級為H2，鹽類結晶破壞環境作用等級為Y3；地下水氯鹽環境作用等級為L3，化學侵蝕環境作用等級為H1，鹽類結晶破壞環境作用等級為Y2；以及《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》（TB 10005—2010）中的要求，故懸臂式擋墻、鉆孔灌注樁、樁帽均采用C50 鋼筋混凝土。

（3）懸臂墻設計參數為天然重度r=25 kN/m3，內聚力C=0 kPa，摩擦角Ф=35°，基底摩擦系數f=0.35。

（4）鉆孔灌注樁檢算參數見巖土體設計計算參數表1、表2，鉆孔灌注樁單樁承載力特征值為810 kN。

（5）選取代表斷面，檢算最危險圓弧滑面，整體穩定性檢算結果見表5。

表5 整體穩定性檢算結果表

4 結語

本文通過采用管樁與高壓旋噴樁組合的方式對軟土地基進行加固處理，加固效果表明，淤泥深度較深的段落，預應力管樁效果較好，淤泥深度較淺的段落，高壓旋噴樁經濟性較好。