填海造地超高填方地基樁基施工技術(shù)

1、劈山填海造地超高填方地基樁基施工技術(shù)馬寶順1吳曉瑋1孑L清華1孔超2（1、浙江華展工程研究設(shè)計院浙江寧波315000； 2、寧波開地建筑科技有限公司浙江寧波315000 ）摘 要：舟山螞蟻島劈山填海造地建船廠，海邊大跨度大噸位吊車門式剛架鋼結(jié)構(gòu)廠房，最大填方石塊達1m多，淤泥被擠向大 海，在軟淤泥土上填方厚度達22m，填方地基短暫的極限平衡，極不穩(wěn)定，短工期施工，樁基為高強度預(yù)應(yīng)力管樁，填土部分樁 摩阻力計算，采用劈石擠擴引孔桿，高強度預(yù)應(yīng)力管樁的鋼肋形錐形樁靴，采用引孔植入預(yù)應(yīng)力管樁，錘擊沉樁均順利穿透超高 填方，進入持力層。引孔植樁的樁承載力，在現(xiàn)場監(jiān)察數(shù)據(jù)指導(dǎo)下的樁基信息化施工方案，沉樁

2、擠土對極限平衡的高填方地基影 響工程，海堤堤壩移位處理，高填方地基樁微小位移處理，高填方地基的變形分析及對應(yīng)處理。關(guān)鍵詞：引孔植樁超高填方劈山填海造地擠淤 引孔桿中圖分類號：XX 文獻標識碼：X 文章編號：XXX作者介紹：馬寶順（1971-），男，河南鶴壁人，高級工程師，長期從事工業(yè)和民用建筑設(shè)計及地基基礎(chǔ)研究。E-mail:。Extra high fill Pile foundation construction technology ofmarine reclamation landMa Bao-shuni, Wu Xiao-weii, Kong Qin-huai, Kong Chao2(

3、l.Zhejiang Hua Zhan Engineering Design Institute, , Ningbo 315000, China; 2.Ningbo Kai Di Architecture Technology Ltd Ningbo315000, China)Abstract: Marine reclamation land for the construction of a shipyard which used large-span and large-tonnage gabled frame in Mayi island Zhoushan.The biggest rock

4、 is more than 1 meter, the fill thickness is more than 22m. Because of extremely unstable fill foundation and short construction time, PHC pile is used. Split rock for the hole and pile the high-strength prestressed concrete pile through the extra high fill to the bearing layer. This paper presents

5、the bearing capacity of planting pile and the information construction plan under site monitoring data along with influence of compaction effect. Then, displacement of dam and micro-displacement of high fill pile are resolved. Finally, this paper analyzed and settled deformation of high fill foundat

6、ion.Key words: make hole for planting pile ; extra high fill ;split hill for marine reclamation land; extrusive mud; guiding hole pole工程概況：廠區(qū)概況：螞蟻島是舟山市普陀區(qū)的一個獨立小島，島上 有我國歷史上最早成立的人民公社，為此成為游 覽觀光小島。由浙江東海岸船業(yè)有限公司投資建 造的螞蟻島造船基地廠區(qū)位于螞蟻島的東北部， 地貌為陸域低矮山丘，山間沖積地帶與淺海海域， 其中淺海海域須爆破劈山填海使其成為廠區(qū)陸 地。廠區(qū)地質(zhì)與填方施工：1.2.1.地質(zhì)：廠區(qū)巖土

7、工程勘察報告由中國海軍東海工程設(shè) 計院勘測隊通過海上勘察與陸域勘察后提供，其 中淺海海域水深為1.1m4.8m，采用鉆探船。選 擇zk118鉆孔柱狀圖來說明原始地面與填方后地 基的變化。原始地面鉆孔柱狀圖見圖1，填方后地 基柱狀圖見圖2。ZK118=海面、片人n , 3.68.淤泥二.-5.18由 fC 土 *+.拭 z淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土+L Z 十仁 凡X f.A 產(chǎn) Ak/Cf 4 f/u / h f.具 y* * 十 專宇孕竺-28.18 0粘土 / / J 37.18粉質(zhì)粘土羽18 -43.18粉質(zhì)粘土54.98粉質(zhì)粘土夾礫砂/ / / j ZZK1183.00淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土-*4 W +

8、,. 七、W J j f .*iF U ；/ 粘土/ 廣/ / /粉質(zhì)粘土/-17.019.0-28.18-37.18-43.18粉質(zhì)粘土-54.98粉質(zhì)粘土夾礫砂/ / / /11.2.2.填方施工：廠房地面標高土 0.00相當于絕對標高3.65 m,填方后場地地面高度要求達3.00m。原海域自 然土層標高為-3.68m,按填方計算填方厚度僅6.68 m,實際填方厚度超過20m，最厚達22m。2007 年1月，拋石施工開始，至2007年6月施工基本 結(jié)束。施工現(xiàn)場淤泥與淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土厚度厚處達 25m左右，施工時將爆破劈山的石方傾倒在淤泥土 上，傾倒順序為坡向海洋，在填方自重作用下，淤 泥與

9、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土一部分被擠向海里、一部分受 到填方自重作用體積收縮。隨著填方加厚、自重壓 力增大、淤泥與淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土擠出量也隨之增 大、直至填方厚度達2022m平衡，填方后淤泥質(zhì) 粉土的厚度大大減少，其中zk118處淤泥質(zhì)粉土的 厚度由25m減少為10m左右。填方施工時起初是 大石料、最大可達1m，填方時考慮到今后沉樁的 困難、上面10m左右均填小石料為主。填方后的 zk118鉆孔柱狀圖見圖2,填方地基僅僅是短暫的 極限平衡、極不穩(wěn)定。2008年1月施工單位進場施 工樁基。1.3.廠房設(shè)計簡況：主廠房為40m跨度，12m柱距，廠房橋式吊車的 起重量為150噸，為多跨門式剛架鋼結(jié)構(gòu)，廠房高 度為

10、30m。設(shè)計條件為：地震設(shè)防烈度為7度，風(fēng) 荷載為1 KN/m2,地面粗糙度為A類，根據(jù)以上計 算，廠房單柱軸力為8000KN，彎矩為10000 KN.m， 故廠房采用樁基礎(chǔ)，在樁型選擇上充分考慮超高填 方地基因素，排除了選擇鉆孔灌注樁、沖抓樁的可 能性，也排除了普通預(yù)制樁的可能性，因為能夠滿 足重錘夯擊穿越填方的只有高強度預(yù)應(yīng)力管樁，因 而選擇了中800高強PHC預(yù)應(yīng)力管樁，采用錘擊沉 樁，因持力層層面高差達近50m，坡向海洋，采用 變化樁長，最長樁為60m，設(shè)計單樁承載力特征值 Ra=2350KN。在樁承載力計算中，填土部分的正向摩阻力不予計 算，同時還考慮負向摩阻力對樁承載力的影響。樁基

11、施工：樁基施工的工藝裝備：根據(jù)填方地基的情況，在不穩(wěn)定的填方地基進 行樁基施工，采用重錘夯擊強行穿越填方，不僅 樁的破損率高，而且樁穿越概率極低，為此選擇 引孔植入工藝。圖3所示的引孔桿由厚壁鋼管(1 #)、底部焊接實心鋼錐形體(2#)、尖部(6#) 為合金鋼組成，有強破碎大塊石料的能力。鋼管 與實心鋼錐體連接處沿圓周焊有三角形鋼肋板(3 #)，鋼肋板圓徑比管樁直徑小100mm。由圖4的 中800高強PHC預(yù)應(yīng)力管樁(4#)的底部由鋼肋 形錐形樁靴(5# )焊接封底，完成引孔植樁施工 前的工藝裝備。圖3圖42.2.引孔植樁施工：引孔植樁施工步驟：第1步：起吊圖3引孔桿在設(shè)計樁位校正垂直， 將引

12、孔桿錐擊沉入并穿越填方厚度而終 止，沉入引孔桿過程，因填方底仍有10 余米厚淤泥質(zhì)土，容易將填方塊石擠向 圓周。第2步：將圖3引孔桿結(jié)合振動上拔，當拔力過 大時由液壓頂升配合將引孔桿拔出，引 成樁孔。第3步：由圖4焊接錐形鋼樁靴封管底的管樁吊 入引樁孔，校正垂直，錐擊沉入并穿越 填方直至樁端持力層，完成沉樁施工。引孔植樁的樁承載力值分析：引孔桿形成樁孔的直徑比工程樁的樁徑小100 mm、 不會影向側(cè)摩阻力值，因而不會降低樁承載力值， 經(jīng)工程樁承載力值檢測均滿足設(shè)計要求。超高填方地基樁基施工出現(xiàn)的問題及工程處理：樁基施工：引孔植樁的施工工藝復(fù)雜，施工成本高，工效低， 樁基施工時多次取消引孔桿引孔

13、工序。直接錘擊沉 樁施工，當樁穿入高填方地層約10m左右，無論如 何不斷錘擊，但未見樁的刺入，甚至將樁錘碎。因 10m以下大都是大塊填方石料，厚度還有10m左 右，形成強的阻力，而樁刺入功能差，目前的錘擊 能量不能把10m左右厚度下的大石料擠入淤泥質(zhì) 土內(nèi)、而且管樁體本身的抗疲勞性能與砼強度也遠 不能滿足此要求。引孔桿為長尖錐形、刺入填方空 隙、將填方石料向圓周排擠而刺入形成植樁孔，所 以引孔植樁施工方能將樁穿透高填方而進入樁端 持力層。沉樁擠土對極限平衡的高填方地基的影響：在極限平衡的高填方地基完成后，海堤工程開始 緊張的建造。因工程進度要求、樁基工程也于2008 年1月進行施工，沉樁擠土對

14、極限平衡的高填方地 基影響是不可避免的，保海堤還是保工程樁均與沉 樁程序有關(guān)，保海堤：沉樁程序由海邊向山丘方向 施工程序進行。保工程樁：沉樁程序由山丘向海邊 方向施工程序進行。很難作出選擇？確實二者均須 確保。最后選擇以保工程樁為主，沉樁程序由山丘 向海邊方向施工程序進行為主，在現(xiàn)場監(jiān)察數(shù)據(jù)指 導(dǎo)下及時調(diào)整樁基施工程序的信息化施工方案。分 析高填方場地土處在極限平衡狀態(tài)、填方厚度達20 m左右、無論從深層圓弧活動面分析還是高填方地 基整體失穩(wěn)分析，滑向海里不是沒有可能的、所以 信息化施工是有技術(shù)支撐和保障的。施工過程出現(xiàn) 下述二種情況：.海堤堤壩出現(xiàn)位移報警：錘擊沉樁施工過程多次出現(xiàn)海堤堤壩位

15、移報警， 甚至將堤壩擠裂，在信息化施工指導(dǎo)下立刻停止沉 樁施工，讓高填方下面的淤泥質(zhì)軟土因沉樁擠土引 起的超靜孔隙水壓讓它緩慢泄壓，遂漸使土體穩(wěn) 定，待土體穩(wěn)定后再往下進行施工，并采取消除超 靜孔隙水壓累積的施工程序施工。.工程樁位移處理：當樁基施工完成后進行開挖基槽及承臺施工時 首先測量工程樁的樁頂位移，當停放幾天后發(fā)現(xiàn) 工程樁的樁頂位移偏差在增大，增大規(guī)律性較差， 雖然工程樁的樁頂位移值還未超出規(guī)范的偏差， 說明沉樁擠土受到超靜孔隙水壓的影響，高填方 的地基并沒有穩(wěn)定，還存在緩慢向海洋方向移動， 造成工程樁的樁頂位移在增大，為控制樁頂位移 采取基槽開挖完成，當即進行承臺施工，并在最 短時間

16、完成承臺與承臺連接地梁等措施確保樁的 安全。單樁抗水平位移能力最弱、承臺樁抗水平 位移能力就比較大、采用承臺與承臺的連接地梁 后基本消除樁頂位移了。高填方地基的變形分析：主體施工完成后，由于海堤已先于工程完成，限 制了地基緩慢向海洋方向移動的可能性，地基移動 趨于穩(wěn)定。高填方地基因存在10m余的軟弱下臥 層，填方地基施工時雖經(jīng)分層碾壓，但空隙率還是 很大，在外荷載作用下仍有固結(jié)密實的空間，所以 使用階段地基的持續(xù)變形是不可避免的。廠區(qū)的建 構(gòu)筑物及不允許沉降過大的區(qū)域均采用穿越高填 方的樁基，室外堆場與道路即使地基變形，并不影 響正常生產(chǎn)和使用，待變形大了再進行修復(fù)也是容 許的。目前普陀螞蟻島

17、造船基地廠區(qū)己建成投產(chǎn)、未發(fā) 現(xiàn)因高填方地基造成建構(gòu)筑物沉降、海堤位移等問 題。本文著重解決穿越20m22m厚以石料填方為 主地基的樁基施工技術(shù)、為填海造地建造建構(gòu)筑物 提供參考。參考文獻：1建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范G B 50007-2002 北京：中國建筑工業(yè)出版社 (Code for design of building foundation.GB50007-2002.Beijing : China Architecture and Building Press, 2002.)2建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范DB 33/1001-2003 J 10252-2003 杭州：浙江大學(xué)出版(Code for design of building foundation. DB33/1001-2003 Hangzhou: Zhejia