南水北调天津干线分流井基础处理方案比较

马文通，刘 洋

（天津市水利勘测设计院，天津 300204）

0 引言

地基处理方法主要有换填垫层土、加筋、夯实、复合地基、桩基等。针对分流井地基承载力低、建筑物抗滑稳定问题，本文从地基处理效果、地基条件及工程投资等方面，对换填垫层、复合地基和桩基进行比选。

1 方案1：换填垫层

换填垫层法是将建筑物基底下一定深度的软弱土层挖除，然后回填强度较大、压缩性较小、料源较丰富、价格较便宜且无腐蚀性的砂土、碎石、石渣、素土、煤灰、矿渣以及其他性能稳定的材料，分层夯实至要求的干密度，作为持力层，达到增强承载力、减小地基沉降的地基处理目的。换填垫层法一般只用于处理深度不大（对非湿陷性黄土地区，一般小于3m）的各类软弱土层。

由于分流井地基较弱，土层深厚，建筑物自重较大，附加荷载对较软弱的下卧层影响仍然很大，地基仍可能产生较大的变形及不均匀变形。

若利用基坑开挖、分层换填并夯实，也可处理较深的软弱土层，但因分流井处地下水高而需要采取降水措施或坑壁放坡占地面积大或需要支护，以及因施工土方量大、弃土多等因素，使处理费用增高。故本工程不予考虑换填垫层方案。

2 方案2：复合地基

复合地基处理方法一般为搅拌桩、碎石桩、水泥粉煤灰碎石桩等。但使用复合地基的前提条件是建筑物自身抗滑稳定能够满足要求，或使用复合地基后，通过提高置换率、基底摩擦系数，建筑物抗滑稳定满足要求，否则不能采用复合地基处理方案。

（1）搅拌桩。搅拌桩的优点是不需泥浆护壁，不产生污染，且桩间距不受限制，适合于加固淤泥，淤泥质土和含水量较高而地基承载力小于120kPa的粘土、粉质粘土地基。对于分流井挡墙基础，使用搅拌桩，通过提高基础置换率，基底摩擦系数有所提高，可满足建筑物抗滑稳定要求,在置换率达到20%时,基底摩擦系可提高到0.264，桩间距不足1m。因搅拌桩自身强度较低，桩长较短，基础沉降仍不能满足要求。因此不予考虑。

（2）碎石桩。碎石桩法是利用一个产生水平向振动的管状设备在高压水流下边振边冲在软弱粘性土地基中成孔，再在孔内分批填入碎石等坚硬材料制成一根根桩体，桩体和原来的粘性土构成所谓复合地基。比起原地基来，碎石桩复合地基的承载力高、压缩性小。同时复合地基基底摩擦系数f值较天然地基增大，提高了建筑物的抗滑稳性。但是振冲法施工不仅消耗水量大，而且要排放大量的污泥浆，污染工作环境。

3 方案3：桩基础

（1）预制混凝土桩。采用预制混凝土桩对地基进行处理，能满足建筑物抗滑、地基承载力及变形要求（竖向沉降及水平侧移），通过桩基计算，因水平力较大，所需预制混凝土桩的桩径较大（Φ800mm），且预制混凝土桩的接头处抗剪能力较差；从施工方面考虑，大直径预制混凝土桩施工机具重量较大，对场地及施工辅助设施要求较高，且由于桩长较长，接桩次数较多，费时费料，会造成质量隐患。分流井周附近为居民区，施工噪声较大，造成扰民。综合分析不予采用预制混凝土桩方案。

（2）混凝土灌注桩。钻孔灌注桩基本上适用于各种地基，桩体能够承受较大的水平力和竖向力，可提高抗滑稳定性，减少基础沉降量，从技术上满足工程要求；施工方面，钻孔灌注桩的施工设备简单，机具重量较小，对场地及施工辅助设施要求较低，施工工艺成熟，工程质量容易控制，但造价较高。

由上述可知，钻孔灌注桩和碎石桩较适用本工程。现以分流井右侧边墙典型断面Ⅰ为例，从工程技术和投资角度上分别对二者进行比较。计算简图如图1所示。

从建筑物稳定角度看，碎石桩方案采用桩径0.8m、置换率为30%时，复合地基摩擦系数由地质建议的0.20提高到0.29；地基承载力由120kPa提高到176kPa。为满足抗滑稳定要求，挡墙底板长度为16.5m，前趾长度为0.6m，检修工况抗滑稳定安全系数为1.10，才能满足抗滑稳定要求。

混凝土灌注桩方案桩桩径为0.8m，挡墙底板长度为13.2m，前趾长度为0.6m。灌注桩单桩水平承载力为200kN，检修工况单桩所受水平力为167.93kN，满足抗滑稳定要求。

图1 桩基方案比较简图

从地基沉降角度看，碎石桩方案桩长为16m，边墙最终沉降量为132.45mm。混凝土灌注桩方案桩长16m，边墙最终沉降量为47.25mm。由于分流井基础软弱粘土层厚度很大，碎石桩基础不能很好地改善地基沉降问题。当碎石桩桩长大于7m时，制桩工效将显著降低。

从工程投资角度看，取延米右侧边墙典型断面Ⅰ为计算单元，碎石桩方案投资低于混凝土灌注桩方案投资。

由于分流井处地下水位较高且有防渗要求，为保证水池内底板抗浮稳定，底板下部设混凝土抗拔桩。为使边墙与水池底板沉降差满足规范要求，同时避免池身漏水，故要求水池边墙基础除了抵抗较大水平力外，尚需有较小的沉降量。

经各方面综合比较，混凝土灌注桩基础虽工程投资较大，鉴于分流井工程的特点及其重要性，其基础处理以混凝土灌注桩方案为推荐方案。

4 结语

建筑工程中基础处理的问题很多，遇到这样的问题，我们要多比选、多研究，不能一味地坚持以节省投资为前提，要考虑多方面的因素，找到最合适工程的方案。设计方案没有最好的，只有最适合的。