(南昌藍(lán)水工程監(jiān)理有限責(zé)任公司，江西 南昌 335100)

軟土地基處理歷來是水利工程建設(shè)的難題，水利工作者在實(shí)際工作中根據(jù)各自地理位置、氣候條件、工程狀況等要素進(jìn)行了不同程度的探索與實(shí)踐。目前，就全國而言尚沒有統(tǒng)一的技術(shù)措施，各個(gè)地區(qū)根據(jù)情況的不同采取相應(yīng)的措施。無論采取什么措施都需經(jīng)地基承載力試驗(yàn)，確定能夠滿足地基承載力要求。本文以實(shí)際工程為例，研究和探討松木樁在擋土墻基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用。

1 工程項(xiàng)目概況

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目，可以達(dá)到“路相通、溝相連、田成方、澇能排、旱能灌”的目的，保證農(nóng)田旱能灌，澇能排，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，同時(shí)也改善了農(nóng)田水環(huán)境，對發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)意義重大。

余干縣2017年統(tǒng)籌整合資金推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項(xiàng)目，項(xiàng)目區(qū)位于國營康山墾殖場，地處贛江、信江、撫河入鄱陽湖的交匯處，緊臨德昌高速和昌萬公路，距南昌37km，是農(nóng)業(yè)部2016年農(nóng)墾農(nóng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)建示范單位。

項(xiàng)目區(qū)地處鄱陽湖濱湖核心區(qū)域，主排澇溝現(xiàn)狀平均淤泥深度1.20m，軟基礎(chǔ)平均深度1.80m。主排澇溝原設(shè)計(jì)采用C20現(xiàn)澆混凝土擋土墻型式，清除淤泥后開挖至硬土基礎(chǔ)，承載力試驗(yàn)合格后，澆筑20cm厚C15混凝土墊層，墊層上進(jìn)行擋土墻施工。

2 工程項(xiàng)目存在的問題

工程建設(shè)過程中存在一些技術(shù)難題，如不能妥善解決，將會嚴(yán)重影響工程質(zhì)量，降低工程效益。實(shí)際施工時(shí)，清淤并開挖1.80m后，發(fā)現(xiàn)多處出水量較大的泉眼，地基承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，擋土墻整體穩(wěn)定性無法保證，如何對軟基礎(chǔ)進(jìn)行處理成為影響工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

3 軟基處理方案擬定

3.1 方案一：拋石擠淤方案

拋石選用非風(fēng)化片、塊石，料徑不小于300mm。片、塊石都經(jīng)過抽樣送檢合格后用于工程施工。清除表層80cm左右淤泥后，用自卸汽車將石料運(yùn)至拋投現(xiàn)場坡腳邊緣，先用挖掘機(jī)進(jìn)行分選拋投，即由挖掘機(jī)將大粒徑的片、塊石均勻分層拋投。拋投過程中首先挖掘機(jī)斗下壓整平，填滿整條主排澇溝后，挖掘機(jī)來回走動進(jìn)行碾壓，使片、塊石沉入基本穩(wěn)定。碾壓過程中，用人工將片、塊石空隙以小石或石屑填滿鋪平，直至拋石層頂面平整無明顯孔隙。

3.2 方案二：溝底滿堂澆筑方案

清除表層80cm左右淤泥后，由于泉眼較多，設(shè)置小排水溝和集水井集中抽水，使用攪拌坍落度較小的C20混凝土鋪底，厚度20cm，待終凝后按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行后續(xù)施工。

3.3 方案三：松木樁固基方案

松木富含松脂，防腐能力良好，有“水上千年杉，水下萬年松”之說。松木樁固基具有施工周期短、抗沖能力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)可行、生態(tài)效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，在軟基處理，特別是淤泥、淤泥質(zhì)土的基礎(chǔ)處理中具有很好的適應(yīng)性。松木樁長4m，梢徑10cm，縱向間距50cm單雙排梅花形布置，橫向間距30cm，打好樁后回填20cm厚中砂 ，再澆筑混凝土承臺 ，預(yù)留20cm樁頭埋在混凝土承臺里。

4 軟基處理方案試驗(yàn)

首先進(jìn)行工程地質(zhì)勘察和土工試驗(yàn)，查明土層分布及物理力學(xué)性質(zhì)，綜合考慮施工布置、工程造價(jià)等各方面因素，通過方案比選，科學(xué)合理地制定地基處理方案。

4.1 方案一：拋石擠淤方案試驗(yàn)

a.主排澇溝淤泥層厚度較大，軟基礎(chǔ)平均深度達(dá)1.80m，拋石擠淤需要大量片、塊石，成本較高。

b.項(xiàng)目區(qū)道路主要為小型機(jī)耕道，很難滿足載重貨車通行，會對道路基礎(chǔ)造成很大損害。

c.軟基深度太大，無法采用大型碾壓設(shè)備進(jìn)行碾壓，地基承載力無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

綜上分析，該方案不予采用。

4.2 方案二：溝底滿堂澆筑方案試驗(yàn)

a.軟基礎(chǔ)沒有深入處理，地基承載力無法滿足要求。

b.溝底泡泉會嚴(yán)重影響底板整體承受力和穩(wěn)定性。

c.從生態(tài)多樣性角度考慮，滿堂澆筑不符合環(huán)境保護(hù)要求。

綜上分析，該方案不予采用。

4.3 方案三：松木樁固基方案試驗(yàn)

a.南方松木資源較為豐富，價(jià)格適中，采用松木樁處理軟基經(jīng)濟(jì)效益明顯；其“水下千年松”的特有防腐性，在軟基處理，特別是淤泥、淤泥質(zhì)土的基礎(chǔ)處理中具有很好的適應(yīng)性。

b.作為傳統(tǒng)的基礎(chǔ)處理方式，松木樁強(qiáng)度高且密度小，彈、韌性好，可承受一定沖擊作用；且具有施工方便的優(yōu)點(diǎn)，可避免大量的土方開挖。

c.其具有吸濕性及濕脹干縮性，在吸水后體積膨脹，對樁間土有一定擠密作用，同時(shí)增大摩擦作用。

d.軟土厚度小于5m，較為適宜用松木樁處理。松木樁由于樁長限制(一般不長于5m)，處理深度受限；處理深度限制同時(shí)也限制其處理承載力，一般適用于承載力不高于130kPa的部位。

e.根據(jù)工程預(yù)算以及類似工程實(shí)踐，軟土地基處理所采用的梢徑10cm、長4m的松木樁，每根樁工料費(fèi)比12cm×12cm、4m長的混凝土預(yù)制樁節(jié)約72%左右 ；比拋石擠淤方案節(jié)約55%左右，在工程造價(jià)方面具有明顯優(yōu)勢。

綜上分析，采用該方案。

5 工程設(shè)計(jì)及施工工藝

5.1 工程設(shè)計(jì)

5.1.1 單樁承載力的確定

Ra=φα[σ]Ap

式中Ra——單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值,kN;

φ——縱向彎曲系數(shù)，與樁間土質(zhì)有關(guān)，一般取1；

α——樁材料的應(yīng)力折減系數(shù)，木材取0.5；

[σ]——樁材料的容許應(yīng)力，梢徑10cm的松木樁[σ]=2500kPa；

Ap——樁端截面積，m2，樁端最小直徑按10cm計(jì)算。

經(jīng)計(jì)算，松木樁單樁承載力為21.25kN。

5.1.2 確定松木樁數(shù)

經(jīng)擋墻穩(wěn)定及應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算，要求最小地基承載力為100kPa，單位面積所需松木樁數(shù)計(jì)算如下:

n=σo/Ra

式中n——單位面積中的松木樁數(shù),根;

σo——松木樁所承受的承載力,kPa;

Ra——單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值,kN。

計(jì)算得n=4.7根，每平方米采用5根松木樁即可以滿足擋墻地基承載力的要求。

5.2 施工工藝

為了便于打樁，樁長不宜超過4m，為保證樁尖能進(jìn)入持力層，上部開挖至基礎(chǔ)的埋深后再打樁，施工工藝流程及注意事項(xiàng)如下。

5.2.1 松木樁制作

選用梢徑100mm、長度4m的松木樁；松木樁為“原木”，不用剝皮，不要鋸成其他形狀，以免后期樁身受力彎曲變形失效，鋸平樁頭；切勿將“松木樁”更換成更筆直，樁長更長的“杉木樁”或其他樁，因?yàn)樯寄驹谒袑焖僮兒凇⒆冃巍?/p>

5.2.2 施工控制要點(diǎn)

將挖掘機(jī)斗提到樁架頂部，安排人員扶樁，待插好樁后輕落在樁頂上，再檢查樁帽與樁的中軸線是否一致，保證樁的垂直度，如有偏差及時(shí)調(diào)整。開始正常下壓時(shí)應(yīng)一次到位，不得中途停頓，以免土恢復(fù)后難以下沉。

壓樁完成時(shí)停壓標(biāo)準(zhǔn)：原則上要求樁的入土深度和貫入度均應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定，若達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)確有困難時(shí)，可采用下列方法進(jìn)行處理：設(shè)計(jì)樁尖標(biāo)高處為一般黏性土層時(shí)，由于樁的貫入度變化不大，難以利用貫入度變化判斷樁尖是否進(jìn)入設(shè)計(jì)土層，可以樁尖標(biāo)高控制。沉樁后樁頂標(biāo)高允許偏差為±10cm。沉好一根樁后，應(yīng)立即進(jìn)行檢查，確認(rèn)樁身無問題后，才移動樁架。

淤泥及淤泥質(zhì)土水平抗力很小，樁群上端容易出現(xiàn)整體水平位移，從而拉裂地面設(shè)施。處理辦法為在松木樁間澆筑C20混凝土墊層，以提高樁群的水平剛度。

5.2.3 施工注意問題

不得采用大能量的挖掘機(jī)施工，特別是樁尖進(jìn)入硬層貫入度變小時(shí)容易造成樁頭和樁身損傷。松木樁所能承受的沖擊能控制在3000N·m以內(nèi)，太大會破壞樁體。

沉樁下沉過程中，當(dāng)樁穿過軟土層后突然進(jìn)入硬層時(shí)，會產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力；當(dāng)樁穿過硬土層后突然進(jìn)入軟土層時(shí)，會產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。須注意觀察，嚴(yán)格操作，否則會打壞樁。下壓時(shí)要注意樁頂?shù)膲簯?yīng)力、樁身的拉應(yīng)力以及樁身的壓曲。

對發(fā)生“吸入”現(xiàn)象的樁應(yīng)進(jìn)行復(fù)壓?！拔搿笔侵笜对陴ね林羞B續(xù)錘擊時(shí) ，由于土的滲透系數(shù)小，樁周圍的土不能滲透擴(kuò)散，而沿樁身向上擠出，形成周圍的潤滑套，使樁周圍的摩擦力大為減少；在休止一定時(shí)間后，樁周土摩擦力恢復(fù)增大。

打樁完成后要鋸掉超出設(shè)計(jì)高度的樁頭，清除作業(yè)區(qū)淤泥，回填20cm厚中砂，澆筑20cm混凝土承臺，樁頭埋入承臺之中。

6 結(jié) 語

經(jīng)過松木樁處理的軟土地基，經(jīng)地基承載力試驗(yàn)，能夠滿足擋土墻地基承載力要求。該工程完工后已運(yùn)行1年，基礎(chǔ)無明顯沉陷，工程質(zhì)量良好，能夠滿足行洪排澇要求。松木樁固基處理技術(shù)，在濱湖地區(qū)擋土墻基礎(chǔ)處理、機(jī)耕橋基礎(chǔ)施工和預(yù)制六角塊齒槽基礎(chǔ)加固等項(xiàng)目中有良好的可適應(yīng)性，具有較強(qiáng)的借鑒和推廣價(jià)值。