鉆孔灌注樁加固地基在鄱陽(yáng)湖區(qū)長(zhǎng)樂(lè)聯(lián)圩治理工程中的應(yīng)用

(江西省南昌縣長(zhǎng)樂(lè)聯(lián)圩河道堤防管理站，江西 南昌，330215)

在鄱陽(yáng)湖區(qū)長(zhǎng)樂(lè)聯(lián)圩治理過(guò)程中，需要新建較多的建筑物，軟土地基承載力較低且分布較廣，對(duì)軟土地基進(jìn)行處理尤為重要。地基加固處理方法眾多[1-4]，選擇合適的加固措施，需要準(zhǔn)確獲取軟土地基地層分布情況和巖土體類(lèi)型及特征[5-6]。結(jié)合蒙河地質(zhì)特征，對(duì)新建構(gòu)筑物地基加固處理方法及效果進(jìn)行分析。

1 工程概況

長(zhǎng)樂(lè)聯(lián)圩是鄱陽(yáng)湖區(qū)重點(diǎn)圩堤之一，位于江西省鄱陽(yáng)湖區(qū)南部，南昌縣東部。圩堤全長(zhǎng)97.1km，圩區(qū)集雨面積274.71km2，保護(hù)面積248.9km2，保護(hù)農(nóng)田1.78萬(wàn)hm2，自然村623個(gè)，人口18.8萬(wàn)多人。圩區(qū)內(nèi)轄武陽(yáng)鎮(zhèn)、塔城鄉(xiāng)、幽蘭鎮(zhèn)、涇口鄉(xiāng)等四個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。2014-2016年鄱陽(yáng)湖區(qū)長(zhǎng)樂(lè)聯(lián)圩開(kāi)工建設(shè)，主要對(duì)堤身、堤坡、堤頂、建筑物加高、加固處理，新建部分構(gòu)筑物，完成投資5000多萬(wàn)元。

2 地基巖土體特征

新建橋梁位于長(zhǎng)樂(lè)聯(lián)圩右堤樁號(hào)0+860處，寬6.0m，跨徑13.0m，設(shè)計(jì)高程93.02m。現(xiàn)狀該處支流主河槽寬約30m，左右岸灘地局部?jī)H存0.50m，灘地高程為85.71m～86.20m，朝外為階地，階地頂高程為88.61m～89.79m，地層自上而下簡(jiǎn)述如下：

(1)壤土：呈褐黃色，為可塑～硬可塑狀態(tài)，局部夾含鐵錳線。層厚2.80m，該層層底高程89.24m，主要分布于擬建場(chǎng)地蒙河右岸。

(2)砂壤土：褐黃～黃褐色，稍密，局部含少量粉砂。層厚2.40m～3.40m，該層層底高程85.84m～88.60m，分布于蒙河兩岸。

(3)中粗砂：黃褐色，松散～稍密，干～飽和，主要成分為石英、長(zhǎng)石。層厚3.30m～3.50m，層底高程82.54m～85.10m，分布于蒙河兩岸。

(4)礫質(zhì)粗砂：黃褐色，稍密～中密，濕～飽和，主要成分為石英、長(zhǎng)石。層厚0.40m，層底高程84.70m，分布于擬建場(chǎng)地蒙河左岸。

(5)灰?guī)r：弱風(fēng)化，塊狀構(gòu)造，中厚層狀結(jié)構(gòu)，溶蝕裂隙一般發(fā)育，充填方解石，巖芯呈短柱、長(zhǎng)柱狀，錘擊聲脆。該層未穿透，最大揭露厚度4.70m，分布于整個(gè)場(chǎng)地。

3 鉆孔灌注樁地基加固研究

3.1 鉆孔灌注樁加固機(jī)理及施工工藝

3.1.1 加固機(jī)理

鉆孔灌注樁在碎石土地層處理中較為常用，通過(guò)高壓將水泥漿液由鋼管壓入地層中。在高壓作用下，水泥漿液在結(jié)構(gòu)松散的地層中擴(kuò)散，水平方向擴(kuò)散增加了鉆孔灌注樁的直徑，豎向擴(kuò)散增長(zhǎng)了灌注樁的長(zhǎng)度，隨著漿液與原本松散的碎石層膠結(jié)、固結(jié)，從而形成整體性質(zhì)較好、強(qiáng)度較高的復(fù)合地基，提高地基承載力。

3.1.2 施工工藝

鉆孔灌注樁采用泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)和水下澆筑混凝土工藝，施工順序如下：

施工準(zhǔn)備-鉆機(jī)就位-護(hù)筒埋設(shè)-制備泥漿-鉆孔并清孔-水下混凝土灌注。

鉆孔過(guò)程中，泥漿質(zhì)量直接影響到鉆孔孔壁的穩(wěn)定性，從而間接影響到鉆進(jìn)速度和混凝土澆筑質(zhì)量。需在現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合地層分布特征、鉆機(jī)鉆進(jìn)性能等因素進(jìn)行護(hù)壁泥漿的配比試驗(yàn)，保證在鉆進(jìn)過(guò)程中孔壁具有相對(duì)可靠的穩(wěn)定性。泥漿具備粘度高、固相低以及不分散的特點(diǎn)，PHP泥漿可滿(mǎn)足要求。鉆孔灌注樁施工工序見(jiàn)圖1。

圖1 施工工序

3.2 加固效果數(shù)值模擬分析

3.2.1 數(shù)值模擬模型建立

采用數(shù)值模擬方法對(duì)鉆孔灌注樁的加固效果進(jìn)行研究。根據(jù)承載力強(qiáng)度特征將地層分為4層。從上至下依次為：壤土、砂壤土+中粗砂、礫質(zhì)粗砂、灰?guī)r。根據(jù)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度建立樁長(zhǎng)(10m～15m，以10.0m為例)，樁端持力層為灰?guī)r層。使用FLAC3D軟件進(jìn)行數(shù)值模擬分析。

圖2 數(shù)值模擬模型

3.2.2 側(cè)向位移分析

在鉆孔灌注樁中間部位不同深度設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)樁間土的側(cè)向變形，結(jié)果如圖3所示。從圖3可知，在地面以下2.8m處側(cè)向變形最大，約為15.4mm，此處為壤土和砂壤土分界處，由于壤土強(qiáng)度較低，因此變形量最大。通過(guò)模擬主體工程施工過(guò)程，側(cè)向位移的發(fā)生是由上至下依次發(fā)生的，最大側(cè)向位移不大于20.0m，可滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)要求，鉆孔灌注樁控制側(cè)向變形效果較好。

圖3 不同埋深樁間土側(cè)向位移

3.2.3 沉降量分析

通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果，分析鉆孔灌注樁和樁間土的沉降變形響應(yīng)，監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖4所示。從圖4可知，在主體施工的初始階段，鉆孔灌注樁和樁間土沉降變形量基本一致，當(dāng)沉降變形達(dá)到5.0mm時(shí)，地基上覆荷載增大，此時(shí)，樁間土沉降量迅速增大，且增加速率大于鉆孔灌注樁沉降增加速率，直至主體工程施工完成后，短時(shí)間內(nèi)沉降差值達(dá)到最大值。此后，隨著上覆荷載的穩(wěn)定，樁間土與鉆孔灌注樁的變形逐漸趨于協(xié)調(diào)，兩者的差值逐漸降低，鉆孔灌注樁與樁間土共同承擔(dān)上覆荷載。

圖4 樁土沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果

3.2.4 樁土應(yīng)力比分析

鉆孔灌注樁與樁間土所受荷載的比值即為樁土應(yīng)力比。在工程建設(shè)初期，上覆荷載較小，處于樁間土承載力范圍內(nèi)，此時(shí)，鉆孔灌注樁與樁間土之間的應(yīng)力比較小，隨著主體工程的施工，荷載逐漸增大，樁土應(yīng)力比逐漸增大，最大值為1.82，樁土沉降差值也在此時(shí)達(dá)到最大值(主體工程完工后短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大值)。此后，上覆荷載穩(wěn)定后，樁土沉降差值趨于一致，樁間土固結(jié)承載力提高，樁土之間的應(yīng)力比又逐漸降低，直至達(dá)到穩(wěn)定。

4 結(jié)論

鉆孔灌注樁是處理砂土地基的一種常用樁基類(lèi)型，利用水泥漿液將松散碎石土凝結(jié)形成強(qiáng)度較高的復(fù)合地基，從而滿(mǎn)足承載力要求。結(jié)合蒙河治理工程新建構(gòu)筑物特點(diǎn)，使用FLAC3D軟件進(jìn)行加固效果分析，結(jié)果表明：使用鉆孔灌注樁對(duì)樁間側(cè)向位移以及地基沉降等變形具有較好地控制作用，當(dāng)主體工程施工完成后，隨著外加荷載的穩(wěn)定，樁土應(yīng)力比逐漸縮小，樁土變形達(dá)到協(xié)調(diào)。

圖5 樁土應(yīng)力比