井格型钉形桩在双摆渡泵站站基加固中的应用

朱佳莉

(安徽省水利水电勘测设计院，安徽 合肥 230088)

0 引 言

双摆渡泵站位于扁担河口，该泵站为城市排涝泵站，兼顾抽排和自排功能。泵站抽排设计流量101m3/s，总装机容量为10010kW，为Ⅱ等大(2)型泵站。泵站主要有引水渠、进水闸、前池、泵房、汇水箱、排涝出水涵等组成。站身底板建基面高程-4.1m，位于②3层砂壤土夹粉质壤土和②4层粉细砂夹砂壤土上，地质报告推荐承载力标准值为110～140kPa，站身基底应力大于天然地基承载能力。因此，站身部位的地基需加固处理。

1 站身地基加固设计

1.1 地基加固方案比选

地基加固措施在水利工程中应用较多的主要有采用钢筋混凝土灌注桩和井格型钉型桩复合地基加固两种。本工程从节省投资和技术可靠的角度，对以上2个加固方案进行技术经济比较。

(1)方案1—钢筋砼灌注桩。钢筋混凝土灌注桩主要用于对地基承载力较大的建筑物，该桩施工工艺成熟，不受地层变化限制，可以同时承受竖向力和水平力，承载力提高幅度较大，且成桩质量好，可有效减小基出沉降变形，但该桩造价较高；灌注桩桩径选为1.2m，单根桩长为15m，共需布置189 根灌注桩，工程造价约832.6万元。

(2)方案2—井格型钉型桩。型钉形桩为钉形水泥土双向搅拌桩顶部扩大头相临贴在一起，桩顶扩大头形成连续的墙体，相对于传统的梅花型布置的钉形桩井格型的墙体可以有效的限制基础下部土体的侧向变形，能很好的起到加固地基的作用，也可以减小地基的沉降。井格型钉形水泥土双向搅拌桩充分利用土中应力传递规律，加强土体上部复合地基强度；搅拌桩类似钉子形状，上部扩大头起到类似承台的作用，可以降低对上部褥垫层的要求。本方案共需钉形桩1393根，单根长10m，工程造价约221.5万元。

方案2比方案1节省600多万元，从加固效果看，2种方案均能达到设计要求，因此选用方案2井格型钉形桩作为站身地基加固处理方案。

2.2 地基加固设计

图1 井格型钉型桩平面布置图

站身钉形水泥土双向搅拌桩扩大头段桩径1.0m，下部桩径0.50m；单根桩长为10.0m，其中扩大头长5.0m，井格型布置，桩端进入③层细砂约5m。采用井格型钉形桩加固处理后，复合地基承载力为196kPa，站身最大地基反力为194kPa(完建期)，满足要求，桩基布置如图1所示。

3 工艺性试桩

在正式施工前，必须进行现场工艺性试桩，一般情况下，同一场地试桩根数不少于3根，根据工艺性试桩检测结果编写施工组织设计，报总监及业主审查后方可开工。本设计采用的水泥土无侧向抗压强度平均值为1.5MPa，施工前应根据不同的水泥掺入量16%、18%、20%，在工程桩范围以外选取与加固地基地质条件相同的位置进行工艺桩成桩试验，每种掺入量试桩不少于3根。根据地质情况本工程推荐采用水泥土浆喷搅拌法成桩。根据成桩情况，选择合理的搅拌时间、次数、喷浆量、提升速度、电流等技术参数，确定搅拌桩的成桩工艺，作为控制工程桩施工质量的依据。

4 搅拌桩施工

钉形水泥土双向搅拌桩为新型地基处理工艺，在深层搅拌桩施工工艺的基础上进行了改进，采用2个转动方向相反的搅拌头，当搅拌头反转时搅拌叶片可加长形成扩大头，主要施工工序为搅拌机就位、喷浆下沉、下部桩体施工、提升搅拌、伸展叶片、切土下沉、提升搅拌。搅拌桩施工过程中应严格按确定的工艺进行现场质量控制，施工现场宜采用同一种型号的施工机械，当机械型号不同时应对每种型号机械进行工艺试验。

为保证搅拌桩取得良好的加固效果，同时减小对地基的扰动，搅拌桩施工平台顶面距建基面距离控制在2m左右，搅拌桩施工期间降水深井应连续运行，将深层地下水控制在安全位置。

5 搅拌桩检测

检测内容如下：

(1)轻便触探。成桩后24h，可用轻型动力触探(N10)检查每米桩身的均匀性，检验数量为施工总桩数为0.1%，且不少于3根，由于每次落锤能量较小，连续触探一般不大于4m。触探杆宜用铝合金材料，可不考虑杆长的修正。

(2)目测。成桩7天后，采用浅部开挖桩头，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径，作好记录，检查频率为0.1%，且不少于3根。

(3)标贯试验。钉形桩成桩28d后，应进行标准贯入试验，并取芯进行室内无侧限抗压强度测试。为保证试块尺寸，钻孔直径不小于108mm。检验桩数应随机抽到总桩数的0.5%，且不少于3根。对钉形水泥土双向搅拌桩扩大头部分宜在小直径桩外取芯，通过芯样对桩长、扩大头长度、强度、均匀性等综合评价。根据文[3]规定，“对承重搅拌桩试块国内外都取90d龄期为标准龄期”。因此，各桩体标准贯入试验和无侧限抗压强度测试也可以在成桩90d后进行，90d龄期试块的无侧限抗压强度值不应小于1.5MPa。

(4)载荷试验。载荷试验必须在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在成桩28d后进行(根据上述理由，桩身载荷试验也可以在成桩90d后进行)，检验数量为桩总数的0.1%～0.2%，且每个单项工程不应少于3点。复合地基承载力应不小于196kPa。

(5)质量评定。施工过程中经常检查施工记录，对每根桩进行质量评定，对不合格的桩应与设计单位联系，根据其位置和数量等具体情况采取补桩加强等措施。

(6)检验。在桩体质量进行试验评价后，再将基坑开挖至设计高程并检验桩位、桩数、桩顶高程及桩顶质量，如不符合设计要求，及时与设计单位联系采取有效的补救措施。

6 加固效果

双摆渡泵站井格型钉形桩于2016-12月底施工完毕，2017-06月泵站抽水运行。建成后对建筑物沉降进行了观测，发现沉降量非常小，加固效果良好。

7 结束语

井格型钉形桩地基加固技术在双摆渡泵站地基加固中取得了良好效果，该技术造价相对较低，能较好的限制上部土体的侧向变形，桩身均匀性较好，且沉降很小，可供类似水利工程施工和设计参考。

[参考文献]

[1] GB50265-2010，泵站设计规范[S].

[2] JG/T024-2007，钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程[S].

[3] JGJ79-2012，建筑地基处理技术规范[S].

[4] 安徽省水利水电勘测设计院.双摆渡泵站改扩建工程初步设计(报批稿)[R]. 2015.