淺議PHC 樁在某泵房復(fù)雜軟土地基中的設(shè)計實例

周大俊

合肥市市政設(shè)計研究總院有限公司 安徽 合肥 230001

1 工程概況

某城市污水處理廠二沉池配水井及污泥泵房，上部建筑結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，總高度7.6米(自室外地坪計至檐口)。下部為池體結(jié)構(gòu)，池體平面凈尺寸長度為9.0米，寬度為8.55米，設(shè)計地面高程為±0.000（絕對高程10.000米），底板頂標(biāo)高為-4.600米，池頂標(biāo)高為1.900米，池體總高度為6.5米[1]。

2 軟土地基概況

根據(jù)該工程《巖土工程勘察報告》，地基土可分為4個大層、2個亞層，場地內(nèi)主要土層由上向下分布狀況如下：①層素填土：呈松散狀態(tài)，以軟塑狀黏性土為主，層厚0.20～2.00m，普遍分布，承載力不計。②1層粉質(zhì)黏土：灰黃～黃灰色，可塑為主、局部軟塑，屬中壓縮性，層厚1.20～3.90m，局部缺失，承載力120Kpa。②2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：灰色，流塑、局部軟塑，層厚0.70～9.50m，局部缺失，承載力60Kpa。②A層粉土夾粉砂：灰～青灰色，稍密為主、局部中密，層厚0.70～5.10m，呈透鏡體分布，承載力90Kpa。③1層粉質(zhì)黏土：黃灰色，可塑，局部硬塑，層厚0.50～7.90m，局部缺失，承載力120Kpa。③2層黏土：黃褐～褐黃色，硬塑為主、局部可塑，層厚0.70～8.50m，局部缺失，承載力220Kpa。第④層混卵礫石粉質(zhì)粘土：棕褐、黃褐、褐黃色，濕，中密為主、局部稍密，該層土土質(zhì)極不均勻且未揭穿，最大揭露厚度6.50m，普遍分布，承載力240Kpa。該泵房工程地質(zhì)剖面圖見圖1[2]。

圖1 工程地質(zhì)剖面圖

3 工程設(shè)計

為確保泵房后期運行使用安全，提高工程質(zhì)量，對本段軟土地基處理方案進(jìn)行分析比選，確定合理的設(shè)計方案。

方案一為淺層處理+筏板基礎(chǔ)：選用②A層粉土夾粉砂為持力層，但其下層為②2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，對泵房進(jìn)行穩(wěn)定計算并驗算軟弱下臥層后得出基底最大應(yīng)力120kpa，平均應(yīng)力約100kpa，而軟弱下臥層②2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土深度修正后承載力為85kpa，且其壓縮性大，不能滿足設(shè)計要求。

方案二為水泥攪拌樁法：加固后地基強(qiáng)度可提高較多，但作為隱蔽工程，施工質(zhì)量難以控制，樁體檢測時間長。方案三為PHC管樁：PHC管樁具有樁身強(qiáng)度高、耐打性強(qiáng)以及成樁質(zhì)量穩(wěn)定，且可以大量生產(chǎn)、施工技術(shù)成熟，能夠大幅提高地基承載力并有效降低沉降量。通過方案綜合分析比較，污泥泵房軟土地基處理考慮采用PHC管樁，泵房身下共設(shè)樁20根，樁長為12m，均采用PHC-500(100)AB-C80，樁距2.0m×2.2m～2.3m×2.8m，樁端進(jìn)入持力層④層混卵礫石粉質(zhì)粘土不小于2m。管樁設(shè)計為摩擦端承樁，由于軟土在自重或降水條件下將產(chǎn)生固結(jié)沉降，當(dāng)軟土的沉降大于樁基沉降時，樁周將產(chǎn)生負(fù)摩阻力，此時需考慮下拉荷載。通過理正結(jié)構(gòu)軟件計算，樁長12m，考慮負(fù)摩阻力單樁承載力為650KN。根據(jù)場地條件，為減小施工對周邊建筑物影響，采用靜壓沉樁。為防止基礎(chǔ)上浮、移位，并保證基礎(chǔ)和樁基的整體協(xié)同工作，將PHC樁伸入泵房底板10cm，樁頂部灌入C40微膨脹填芯混凝土，填芯長度≥3m，連接鋼板厚度t=12mm，寬度b=80mm，高度h=150mm，管樁接樁處外露法蘭盤等金屬構(gòu)件需涂油漆或瀝青，防腐連接鋼板選用Q235B型，焊條采用E43型，連接鋼板與端板的焊縫高度為8mm。

4 現(xiàn)場試樁

施工單位在施工前進(jìn)行了單樁靜載試驗，以確定單樁豎向承載力特征值和樁長。試樁采用3根，每根12米，分下樁和上樁節(jié)長各6m，3根樁均是加荷至試驗管樁的終壓力（不少于1300kN），且以④層混卵礫石粉質(zhì)黏土作為樁端持力層，達(dá)到要求后，繼續(xù)穩(wěn)壓3次，并不少于2min，從Q—S曲線看，曲線平緩，無明顯陡降段，S—lgt曲線呈平緩規(guī)則排列，且樁頂沉降量較小，單樁豎向極限承載力滿足設(shè)計要求。

該污泥泵房工程建成投入使用至今已2年，泵房運行正常，并且無影響使用運行的沉降發(fā)生。由此得出如下結(jié)論：

（1）復(fù)雜軟土地基淺層處理，持力層承載力滿足要求時需驗算軟弱下臥層，當(dāng)軟弱下臥層較深且承載力不滿足要求，選擇PHC管樁是一種有效的地基基礎(chǔ)處理方案。

（2）PHC管樁為摩擦端承樁時，設(shè)計過程中需考慮軟土層負(fù)摩阻力不利因素影響，計算出的樁長和單樁承載力更加合理，可以更好地應(yīng)用于施工現(xiàn)場靜載試驗，以確定單樁豎向承載力特征值和樁長。

（3）PHC樁可在廠內(nèi)規(guī)?；A(yù)制生產(chǎn)，質(zhì)量容易控制，樁型選擇較多且沉樁施工快、對周邊環(huán)境影響小，較其他樁基類型，能大大縮短工期。