现浇大直径薄壁筒桩在滩涂软基处理中的应用

王积普， 王垚峰

(舟山市农村水利管理站，浙江舟山 316000)



现浇大直径薄壁筒桩在滩涂软基处理中的应用

王积普， 王垚峰

(舟山市农村水利管理站，浙江舟山 316000)

摘要以某沿海滩涂淤泥软土地基处理项目为例，介绍了现浇大直径薄壁筒桩复合地基的设计方案、施工工艺及质量检测结果。研究表明，现浇大直径薄壁筒桩复合地基具有施工方便、可靠性高、承载性状好等优点，是处理滩涂软基的有效手段。

关键词滩涂淤泥；地基处理；薄壁筒桩；复合地基

近年来，我国海洋经济发展迅速，沿海地区的建设用地需求不断扩大，造成了许多地区土地资源紧张，制约了海洋产业经济的进一步发展，滩涂开发利用成为缓解这一问题的有效手段。目前，在我国的天津、江苏、浙江、广东等省市，正进行着大规模的滩涂开发利用工程。然而，滩涂淤泥的地基处理是当前工程建设中的一个棘手问题，与一般的软土地基相比，滩涂淤泥通常厚度较深，含水率更高、孔隙比更大、压缩性更高、渗透性更低，处理效果难以令人满意。

大直径现浇混凝土薄壁筒桩是在沉管灌注桩技术的基础上改进而成的一种桩型，具有桩径大(外径1 000～2 000 mm)、壁薄(120～250 mm)、挤土效应小、施工速度快、工程造价低等优点，被广泛地应用于多项工程建设中，尤其是作为刚性桩在复合地基中得到了广泛的应用，取得了良好的经济和社会效益。如杭宁高速公路长兴三标段采用素混凝土筒桩复合地基，降低造价50%，同时提高施工效率1/3以上[1]；甬台温铁路某标段在原设计预应力管桩、搅拌桩和CFG桩

施工遇到多种问题时改用筒桩复合地基，取得了良好的效果[2]；广州绕城公路某标段筒桩复合地基和CFG桩复合地基的对比试验表明，筒桩复合地基的处理效果明显优于CFG桩[3]。鉴于现浇大直径薄壁筒桩良好的承载特性和较低的工程造价，许多学者对其应用进行了研究[4-8]，然而总结发现，当前对筒桩的应用研究多集中在一般软黏土方面，对于其处理沿海滩涂的研究较少，制约了大直径现浇薄壁筒桩在滩涂软基中的应用。因此，笔者总结了某工程大直径薄壁筒桩复合地基在滩涂软基处理中的成功经验，为类似的工程提供参考。

1工程概况

某拟建项目位于华东沿海滩涂，共包括6座仓库，根据设计要求，1#～5#仓库处理后的地基承载力特征值不小于100 kPa，6#仓库处理后的地基承载力特征值不小于140 kPa。

根据岩土工程勘察结果，场地内主要土层及其力学参数如表1所示。

表1　各土层物理力学性质参数

2地基处理方案

由于该工程对地基处理后承载能力要求高、场区软土层厚度大，并且施工工期紧、对周围环境保护要求高，设计单位经反复比较多种地基处理方案，发现采用常规的地基处理方案难以满足要求，最终决定采用现浇大直径薄壁筒桩复合地基。

筒桩外径1 100 mm，壁厚120 mm，桩长18.5 ～20.0 m，桩身混凝土强度为C25，桩顶设1 500 mm×1 500 mm的C25混凝土盖板。筒桩设计单桩承载力特征值为1 000 kN，正方形布置，1#～5#仓库间距为3.6 m，6#仓库间距为3.1 m，共布桩544根。

为提高地基沉降均匀性、改善复合地基工作性状，筒桩顶铺设500 mm厚中粗砂褥垫层和一层双向土工格栅，褥垫层压实系数大于0.93。

3施工工艺

3.1场地平整桩机进场前，先结合设计要求，根据筒桩设计桩顶标高进行清表，为防止桩机沉陷、便于桩机移动就位，可在清表后铺设300 mm厚宕渣并整平。

3.2桩尖制作筒桩的桩尖应专门预制，桩尖混凝土强度须高于桩身混凝土一个等级(该工程预制桩尖混凝土为C30)，待养护达到设计强度后运至施工现场。

3.3定位桩位定位采用十字线法检查，偏差不得大于20 mm，将桩尖安放至桩位。

3.4筒桩施工桩机就位对中后，下放成孔器接近桩尖顶面，再调整纵横相对位置，使桩尖顶面凸台嵌入成孔器内外管间的空腔内，实现完全对中，并校正垂直度，垂直偏差不得超过0.5%。为防止地下水和淤泥从桩尖与内外管下端挤入内外管之间的空腔中，须在桩尖的内外台阶上垫上纤维性布料，作为密封材料。

将内外护壁套管上端与振动锤连接器相接后，开启振动锤。在振动锤的激振力作用下，作用力经内外钢套管传至桩尖从而进入土层，被桩尖排挤出的泥土进入内护壁套管。随着桩尖不断进入土层，内护壁管内的土逐渐向上顶移而从内管顶端排出，排出的软土需及时运出路基范围，不得污染碎石层。

桩尖下沉至设计深度后，从设在外护壁套管的灌注口向筒孔中灌注混凝土，并同时将内外护壁套管上提边振边拔，桩尖自动离开内外管底端，同灌注的混凝土筒体连成一体埋设于软基中。浇注混凝土应保持连续，在接近桩顶部位应慢拔密振，桩顶超灌不小于30 cm。

筒桩施工应按施工流水顺序，依次间隔跳打，中间空出的桩应待邻桩混凝土达到设计强度70%以后，方可施打。

3.5筒桩质量检测 包括开挖法观察成桩质量和低应变法检测桩身完整性。

3.6盖板施工筒桩经质量检验合格后，开挖桩周土并凿桩清理桩头至设计桩顶高程，挖除内孔中500 mm渣土，回填200 mm 碎石并夯实，然后支模浇注桩身实心段和混凝土盖板，混凝土设计强度为C25。盖板配上、下双层钢筋网，分别为12φ12和8φ8。

3.7褥垫层施工待盖板施工完毕、强度达到80%后，可施工褥垫层。先铺设300 mm厚中粗砂，再铺设一层双向抗拉极限强度不小于120 kN的土工格栅，最后再铺设200 mm后中粗砂，整平、压实。

4质量检验

4.1筒桩质量检测单桩质量性检测包括以下2个方面：①成桩质量检测。在成桩14 d后开挖桩芯土1.5 m以上，观察桩体成形质量、量测壁厚，数量不少于总桩数的15%。②桩身完整性检测。桩身混凝土达到28 d龄期后，采用低应变法检测桩身完整性，检测总量不少于总桩数的15%。该工程中，使用由浙江大学岩土工程研究所研制的EPPDS桩基检测仪和低应变数据采集、分析程序，采用安装在桩底的加速度传感器接收由尼龙锤激振而在桩底及桩间反射的应力波信息，运用多通道数字滤波、指数放大、数字频谱分析等高新技术，提高了测试信噪比，保证了测试结果的可靠性。依据规范和图纸设计要求，该工程共检测105根大直径现浇薄壁筒桩。其中 Ⅰ 类桩为90根，占比85.7%；Ⅱ 类桩为15根，占比14.3%，成桩效果良好，符合规范和设计要求。

4.2单桩承载力检测根据设计要求，在筒桩成桩28 d后，采用静载试验检测单桩承载力，检测数量为筒桩总数量的0.2%～0.5%，且每个单体不少于3根。单桩承载力检测按《建筑桩基检测技术规范》(JGJl06—2014)的要求执行。

该工程共进行9根筒桩单桩承载力检测，全部试桩在加载到极限荷载时Q—s曲线均未出现明显陡降段，s—Lgt曲线尾部均无明显下弯。根据规范，3根筒桩的承载力特征值均不低于1 000 kN，满足设计要求。以位于1#仓库的35#桩、39#桩和66#桩为例，静载试验Q—s曲线如图1所示。

图1　单桩静载试验Q—s曲线Fig.1　Q—s curve of single pile static load test

4.3复合地基承载力检测根据设计要求，褥垫层铺设完成以后，应采用载荷板试验进行复合地基承载力检测，检测试验按《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79—2012)的要求执行。

该工程共进行7处复合地基承载力检测，全部各个试点在加载至极限荷载时，P—s沉降曲线均未出现明显陡降段，s—Lgt曲线尾部均无明显下弯。依据规范，复合地基承载力特征值均满足设设计要求。以位于1#仓库1#检测点为例，复合地基载荷试验P—s曲线如图2所示。

图2　复合地基载荷试验曲线图(1#检测点)Fig.2　Curve of composite foundation load test(1#detection point)

5结语

复合地基由于其良好的经济效应被逐渐应用于工程实践。该研究在考虑工程实际情况的基础上，通过比较和论证，采用现浇大直径薄壁筒桩地基处理方案解决工程问题；经过计算分析，提出了完整的设计和施工方案，既满足工程设计要求又兼顾经济性。在打设桩基的不同阶段采用不同的技术手段进行质量检测，保证基础的安全可靠，为以后类似工程积累了工程经验。

参考文献

[1] 朱向荣，朱明双.现浇混凝土筒桩简介及试验分析[J].煤田地质与勘探，2005，33(5)：41-44.

[2] 郑丽敏.现浇混凝土薄壁筒桩在软土地基处理中的应用[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2009，8(2)：29-33.

[3] 徐小庆，刘吉福.筒桩复合地基和CFG桩复合地基处理公路软基效果对比[J].水运工程，2010(8)：129-132.

[4] 郭平，胡明华，周建，等.大直径现浇混凝土薄壁筒桩在围海工程中的应用研究[J].水利水电技术，2004，35(4)：29-31.

[5] 叶亦盛，刘万伟.现浇混凝土薄壁筒桩在软基处理中的应用[J].公路交通技术，2003(5)：12-14.

[6] 张敬沛，江茂盛.现浇混凝土薄壁筒桩加固软基应用[J].路基工程，2006(2)：25-27.

[7] 平树江，孙鹏程，吴晓锁.现浇混凝土筒桩在高速公路软基加固中的工程实践[J].混凝土，2006(7)：63-65.

[8] 陈东曙，胡少捷.大直径现浇砼薄壁筒桩在复合地基中的探讨[J].科技通报，2012，28(9)：132-136.

作者简介王积普(1984- )，男，河南信阳人，工程师，从事水利工程方面的研究。

收稿日期2016-03-28

中图分类号S 277.7

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)14-266-03

Application of Cast in situ Large Diameter and Thin Wall Cylinder Pile in Treatment of Costal Beach Soft Soil Foundation

WANG Ji-pu, WANG Yao-feng

(Zhoushan Rural Water Conservancy Management Station, Zhoushan, Zhejiang 316000)

AbstractBased on a foundation treatment project of costal beach soft soil, this paper introduced the design scheme, construction technology and quality test results of the composite foundation with large diameter and thin wall cylinder pile. The research shows that the composite foundation with large diameter and thin wall cylinder pile has the advantages of convenient construction, high reliability and good bearing capacity, which is an effective method to deal with the soft soil foundation of costal beach.

Key wordsBeach soft soil; Foundation treatment; Thin wall cylinder pile; Composite foundation