佛山市顺德区大洲电排站工程基础处理方案的选择分析

论文导读：大洲电排站工程位于珠江三角洲平原腹地----顺德区伦教街道三洲辖区内。根据场地工程地质条件可选择的基础处理形式包括：①水泥土搅拌桩复合地基。预应力管桩。仅布置预应力管桩而不采用水泥搅拌桩加固表层不良土时。
关键词：电排站工程，基础处理，预应力管桩，水泥搅拌桩
 

1、工程概况

大洲电排站工程位于广东省佛山市顺德区伦教街道东北面，属顺德第一联围伦教排灌区，内接大洲大涌、大东支河及东围支河，外排顺德水道。本工程水工布置主要由拦污栅闸、进水前池、泵房、出水压力涵管、防洪闸、外江连接段及其他附属建筑物组成，正向进出水。工程设计排涝流量为40m3/s，总装机容量N＝4×560＝2240KW，工程规模为中型。本工程的任务主要是提高第一联围伦教排灌区的防洪和排涝能力，是顺德区排涝规划的重点工程。

2、工程地质概况

顺德位于广东省南部西北江下游珠江三角洲中心，地形西北稍高，东南略低，是一片广阔的冲积平原，地势平坦，河涌交错。大洲电排站工程位于珠江三角洲平原腹地----顺德区伦教街道三洲辖区内，工程站址地形属河口三角洲地貌。

经钻探揭露，本工程场地普遍覆盖有第四系(Q)堆积物：由表土层、冲积层和基岩等层组成。从上至下依次为：①1层素填土：主要由粉质粘土及粉细砂组成，含碎石及粘土等。层厚2.20～7.00m，平均为3.15m；②2-1层淤泥质土：含腐殖质，流塑，夹薄层粉砂。论文格式。层厚3.10～11.30m，平均为6.45m；③2-2层细砂(淤泥质细砂)：主要矿物成分石英，次为淤泥质，局部含较多贝壳碎片，夹薄层淤泥质土。层厚15.60～34.50m，平均为22.25m；④2-3层淤泥质土：流塑，含腐殖质，夹薄层粉细砂，局部含较多贝壳碎片。层厚3.00～8.70m，平均为6.33m；⑤2-4层中砂：主要矿物成分为石英，含粘粒较多，局部含较多贝壳碎片。层厚7.80～13.60m，平均为9.00m；⑥3层中风化花岗片麻岩：岩性判定属较软岩类，岩体完整程度为较破碎，岩体风化程度为中风化。论文格式。

本工程主要建筑物的建基面为2-1层淤泥质土或2-2层淤泥质细砂，地基下分布深厚软弱土层和液化砂土层，天然地基不能满足工程要求，必须进行地基加固处理。根据场地工程地质条件可选择的基础处理形式包括：①水泥土搅拌桩复合地基；②钻孔灌注桩；③预应力管桩。

3、基础处理方案选择

本工程为水利工程，泵房、防洪闸、压力涵管等水下部分和防洪堤围的复堤工作必须在枯水季节（当年10月～次年3月）完成，工期较紧，由于钻孔灌注桩造价偏高，施工工期较长，桩身质量不易保证，且有泥浆排出污染环境等问题，因此本工程基础处理设计不考虑采用钻孔灌注桩，仅对水泥土搅拌桩和预应力管桩两个方案进行比较分析。

①方案一：Ф500静压预应力管桩＋Ф500深层水泥搅拌桩

本方案采用Ф500静压预应力管桩承担垂直荷载，以第3层中风化花岗片麻岩层作为桩端持力层，避免建筑物的不均匀沉降。预应力管桩承担垂直荷载效果很好，但承担水平荷载的效果较差，通过计算，仅布置预应力管桩而不采用水泥搅拌桩加固表层不良土时，防洪闸、消力池段挡墙、前池挡墙、外江翼墙的最大水平位移分别为11.5mm、27.5mm、28mm、29mm，均大于规范要求，而采用水泥搅拌桩加固表层不良土后，这些部位最大水平位移均满足规范要求。因此，本方案采用深层水泥搅拌桩与管桩协调布置，加固和改善表层不良地基土，防止深层滑动，减少填土造成的软土侧压力对管桩的影响作用，以保证建筑物的抗水平能力。

根据水工建筑物结构受力特点及群桩布置原则，本工程共布置Ф500预应力管桩312根，桩长为30m～50m不等；Ф500深层水泥搅拌桩桩长10～12m，桩距1.0m；由于管桩基础所产生的垂直沉降量极小，而地基土的沉降使防洪闸底板存在脱空的可能，为防止因纯刚性桩基而产生接触冲刷的可能，在防洪闸前齿设置拉森Ⅲ型钢板桩，桩长6m。通过计算，方案一桩基的竖向承载力、水平承载力、沉降和水平位移均满足设计要求。方案一主要建筑物基础处理工程量包括Ф500预应力管桩11396m，Ф500水泥搅拌桩47110m（其中包括空桩6118m），拉森Ⅲ型钢板桩18.1t，基础处理费用合计为479.51万元。论文格式。

②方案二：Ф500深层水泥搅拌桩复合地基

根据本工程的地质条件，地基土第2-1～2-4土层均不宜做建筑物桩端持力层，而满足建筑物承载要求的第3岩层埋置深度又较大，因此，本方案采用深层水泥搅拌桩形成复合地基，以控制建筑物总沉降为原则进行基础处理。深层水泥搅拌桩复合地基通过调整搅拌桩的水泥含量（即桩身强度）、置换率（即布桩间距）、桩长等，可提高地基竖向及水平承载力，控制沉降量及水平位移，防止深层滑动，并能提高地基土的防渗性能，是一种较适合水利工程使用的基础处理方法。

根据本工程水工建筑物结构特点和地质条件，方案二采用Ф500深层水泥搅拌桩，桩长18m，桩距1m×1m。根据防渗需要，防洪闸前齿按0.4m桩距布置两排水泥搅拌桩形成防渗墙；根据建筑物的重要性，防洪闸、穿堤涵管及泵房均采用围封形式进行布置；由于承受的水平力较大，内外江连接段的悬臂式挡墙均在底板两侧适当增加1～2排水泥搅拌桩进行加固。本工程建筑物基础处理共布设Φ500深层水泥搅拌桩5281条。经计算，方案二加固后的复合地基承载力由65kPa提高到120～140kPa,最大沉降量及建筑物之间沉降差均满足规范要求。方案二主要建筑物基础处理工程量包括Ф500水泥搅拌桩85086m，基础处理费用合计为459.46万元，比方案一节省20.05万元。

4、基础处理方案比较

深层水泥搅拌桩及静压预应力管桩均为顺德地区常用基础桩型，施工技术成熟，成桩质量好，是比较适合水利工程使用的基础处理方法。通过计算，方案一及方案二均能满足地基承载力及沉降变形要求，又能处理上部土层液化问题。本设计从技术及经济方面对两方案进行了比较，见下表。

基础处理方案对比表

5、结论

由于本工程建筑物地基下软弱土层和液化砂土层分布深厚，满足建筑物承载要求的岩层埋置深度较大，因此，经过经济技术比较分析，为减少沉降、便于施工、缩短施工期，且较彻底处理土层液化问题，本工程推荐采用方案一，即采用Ф500锤击预应力管桩＋Ф500深层水泥搅拌桩进行基础处理。