复合桩基础在沙多玛泵闸工程的应用

　　【摘 要】水泥土搅拌桩和预应力管桩均为常用的软基处理方法，在水闸工程中有时只用水泥土搅拌桩时承载力达不到设计要求，选用预应力管桩时，基础土体与闸底板易分离。本文结合沙多玛泵闸的工程实例，阐述水泥土搅拌桩和预应力管桩联合使用形成复合桩基础的相关设计内容。
　　【关键词】水泥土搅拌桩；预应力管桩；复合桩基础
　　1 工程概况
　　沙多玛泵站位于广州市南沙区黄阁镇沙多玛排涝片区，沙多玛排涝片区现状河涌仅有新东湾涌，长度200m且为断头涌，该涌位于码头岸线段将被填埋。由于没有排水出路每遇暴雨产生内涝，为健全该片区的排涝体系，确保有效地排放城区20年一遇24小时暴雨，24小时排干不成灾，需新建沙多玛泵闸，用来集中排放城区雨水，水闸的防洪潮标准采用200年一遇，相应防洪水位闸外为2.55m；水闸自排流量15.8m3/s、南湾泵站抽排流量6.2m3/s。工程整治已于2010年10月完工。
　　2 复合桩基础设计
　　2.1 地质情况
　　沙多玛泵闸地处沙多玛涌末端，紧邻小虎山山脚，据地质勘察报告，软土层从泵站侧向水闸侧逐渐变厚，泵站基础下淤泥深1m 3m左右，至水闸侧深度为3m 10m左右。因此，针对基岩不同的埋置深度结合施工布置及基坑开挖水闸泵站采用不同的基础处理方法。
　　2.2 基础处理的方法
　　泵站的基础距微风化含砂砾岩1m 3m，其地基承载力为20MPa，故仅将泵基与地基之间1m 3m的淤泥质粘土清除，然后回填毛石混凝土。在泵站两侧连接段，和副厂房侧的基础下回填石渣。
　　水闸侧基岩面较深，软土层较厚，采用置换处理是不合适的。针对珠三角地区特殊的淤泥质软土地基，处理方法主要采用预应力管桩或水泥土搅拌桩两种处理方法。采用预应力管桩一般为端承桩，虽然能有效提高地基的承载力，但整体性差，桩间土不能发挥作用，且桩土不能协调变形，易发生由于基础周围雍土导致基础桩间土沉降而发生的托空破坏。采用水泥土搅拌桩能够形成桩土协调变形的复合地基，整体性好，桩体一般穿透淤泥层即可，满足工程使用功能的同时，相对比较经济。根据水泥土搅拌桩在外江堤防工程中的应用经验，由单体桩布置组成的复合地基虽能有效提高地基的承载力，但复合地基抵抗滑动的能力较弱，容易发生抗滑稳定破坏。而采用栅格形布置的搅拌桩连续墙形式组成的复合地基可有效提高其抗滑能力，同时由于土体封闭于栅格内，基础不会发生由水流淘刷引起的托空破坏。这种布置方式同时起到泵站侧基坑开挖时的边坡支护作用。经比较和计算，沙多玛水闸地基处理采用水泥土搅拌桩与预应力管桩联合布置。水泥土搅拌桩桩径选择为0.5m，桩长定为5m，桩中心间距1.0m；预应力管桩选用国标03SG409，选用PHC-AB400（95）-La，桩长L=4 5m，桩中距纵向1.5m，横向1.7m，矩形分布。
　　2.3 施工工艺
　　桩基础施工时应先用5m长水泥搅拌桩加固地基，待水泥搅拌桩达到28天龄期后方可施打预应力混凝土管桩。
　　2.3.1 搅拌桩的施工要求
　　①水泥搅拌桩施工前应进行工艺性试桩，数量不得少于2根，当桩周为成层土时，应对相对软弱土层增加搅拌次数或增加水泥掺量。②搅拌桩下沉速度、提升速度应与搅拌头翼片枚数、宽度、叶片与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数应相互匹配，以确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌。③施工中应保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的竖直，搅拌桩的垂直度偏差不大于1%，桩位偏差不应大于50mm，成桩桩径和桩长不得小于设计值。④搅拌桩施工时，停浆面应高于桩顶设计标高400mm。
　　2.3.2 预应力管桩的施工要求
　　①打桩机就位至打桩点，调试好打桩机，使打桩机的夹持钳口中心（可挂中心线锤陀）与地面上的定位样桩基本对准，将桩机调平，进行再次调整校核无误，将桩机的长步履（长船）落地受力平稳。
　　②吊桩喂桩：静压预应力钢筋混凝土管桩桩节长度一般在12m以内，可直接用打桩机上的工作吊机自行吊桩喂桩。第一节桩（底桩）带有钢板焊制十字桩尖的桩，当桩被运到打桩机附近后，一般情况下采用单点起吊，采用双千斤（吊索）加小扁担（小横梁）的起吊方法可使桩身竖直进入夹桩的夹持钳口中。
　　③桩身对中调直：当桩被吊入到夹桩钳口后，由指挥员指挥吊车司机将桩徐徐下降直到桩尖离地面100mm左右为止，然后夹紧桩身，微调压桩机使桩尖对准桩位中心点，并将桩压入土中0.5 1.0m，暂停下压，再从桩的两个正交侧面校正桩身垂直度，待桩身垂直度偏差小于0.5%时才正式施打。
　　④打桩：压桩是通过主机的压桩油缸伸程之力将桩压入土中，压桩油缸最大行程视不同的压桩机而有所不同，一般为1.50 2.00m，所以每一次下压，桩的入土深度约为1.50 2.00m，然后松夹――上升――再夹――再压，如此反复进行，将桩下压至控制标准。当将一节桩压至离地面0.80 1.00m时，可进行一上节桩的接桩操作或放入送桩器将桩送入至设计标高。压桩力度按压力表反映读数，在压桩过程中，压桩施工人员应认真记录桩入深度和压力表读数。
　　⑤接桩：静力压桩沉桩过程中的接桩，预应力钢筋混凝土管桩的接桩采用电焊焊接接头，电焊焊接桩时两位焊工同时对称连续施焊，焊接缝要均匀饱满，灶接设备采用两台交流电焊机（21KVA），焊条选用E4301或E4303均可。焊接完成后自然冷却时间不少于15min，方可进行沉桩施工。
　　⑥送桩：静压桩的送桩作业采用专用钢制送桩器进行送桩。当桩顶压至接近地面需要送桩时，应测出桩的垂直度并检查桩头质量，合格后应立即送桩，压、送作业应连续进行；当场地上多数桩多短（L≤15m）或桩端持力层为风化软质岩可能需要复压时，送桩深度不宜超过1.50m；送桩的最大压桩力一般不宜超过桩身允许抱压压桩力的1.1倍。
　　⑦终止送桩：当桩压入土层中一定深度（设计图纸中的要求标准和试桩过程中给定的有关压桩深度）或桩尖进入了设计持力层一定深度后，静力压桩机的压力表给出的读数，满足试桩时测定并经设计方、监理方、业主方确认的压力值后方可终止压桩。
　　3 结语
　　沙多玛泵闸建成后运行情况良好，未发生不均沉降，底板与土体未发生脱离，复合桩基础的作用达到了设计的的预期效果，在类似地区可推广使用。