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　1引言
　　近年來(lái)，隨著我國(guó)船舶修造業(yè)的快速發(fā)展，在東南沿海地區(qū)快速地建造起了一批現(xiàn)代化的工業(yè)廠房但由于這些地區(qū)分布著深厚的軟土層，給船廠的建設(shè)帶來(lái)了不同程度的危害 雖然廠房的主體結(jié)構(gòu)可以通過(guò)樁基解決沉降問(wèn)題，但廠房室內(nèi)地坪由于面積大所受荷載重等特點(diǎn)，按剛性樁基礎(chǔ)或化學(xué)加固法來(lái)處理的話，建設(shè)成本將會(huì)極高且進(jìn)度緩慢。為此，本文提出采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁來(lái)加固軟土地 基，從而提高地坪承載力，減小地坪的沉降。
　　2 軟土中預(yù)應(yīng)力混凝土管樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)原理
　　2. 1 軟土及軟土地基
　　2.1.1軟土
　　工程上將淤泥和淤泥質(zhì)土稱為軟土，軟土是以黏粒為主的土在靜水或非常緩慢的流水環(huán)境中沉積而成 軟土含水量大壓縮性高透水性小承載力低，呈軟塑-流塑狀態(tài)，這種土多分布于我國(guó)東南沿海沿江和湖泊地區(qū)
　　2.1.2軟土地基
　　軟土地基主要由黏土和粉土等細(xì)微顆粒含量多的松軟土孔隙大的有機(jī)質(zhì)土泥炭以及松散砂等土層構(gòu)成，具有地下水位高，其上土體及構(gòu)造物穩(wěn)定性差的特點(diǎn)，且易發(fā)生較大沉降的地基
　　2. 2管樁復(fù)合地基樁土共同作用的原理
　　管樁復(fù)合地基在豎向荷載的作用下，加載初期褥墊層發(fā)生一定的彈性變形，為管樁提供一向上刺入量，將荷載分別傳給管樁和樁間土由于樁間土較管樁變形模量小，首先產(chǎn)生一定的壓縮對(duì)樁間土產(chǎn)生壓應(yīng)力，而壓應(yīng)力通過(guò)樁體四周的土體對(duì)樁產(chǎn)生側(cè)摩擦力按照力的相互作用原理可知，該側(cè)摩擦力對(duì)樁體四周的土體產(chǎn)生了一個(gè)向上的反作用力，使得樁間土的承載力得到提高隨著荷載的逐步增加，墊層材料不斷調(diào)整，將所傳來(lái)的大部分荷載傳至管樁上，將小部分荷載傳給樁間土，使管樁與樁間土永遠(yuǎn)共同參與工作在加載過(guò)程中，樁土應(yīng)力比其實(shí)并不是一個(gè)常數(shù)，而是隨著荷載的增加，樁土應(yīng)力比也逐漸增大 這是因?yàn)楣軜兜淖冃文Ａ看螅�沉降小，樁間土變形模量小，變形較大，而這中間正是褥墊層的存在，使荷載逐步向樁體集中。此外，由于管樁的擠密效應(yīng)以及管樁在軟土中架構(gòu)起骨骼的作用，使土體側(cè)向位移得到一定控制，這些都將提高土體的承載力
　　2. 3 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁復(fù)合地基承載力計(jì)算公式分析
　　預(yù)應(yīng)力混凝土管樁復(fù)合地基是根據(jù)管樁的剛性和土體柔性的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的管樁樁間土和褥墊層一起形成復(fù)合地基，樁體和樁間土共同承擔(dān)上
　　部結(jié)構(gòu)通過(guò)基礎(chǔ)和墊層傳遞的荷載是復(fù)合地基的一個(gè)基本特征假設(shè)鋼筋混凝土地坪是剛性的，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的剛度要比樁周圍的黏性土的剛度要大的多，地坪下的應(yīng)力按兩者的剛性進(jìn)行分配，大部分應(yīng)力將由預(yù)應(yīng)力混凝土管樁承擔(dān) 復(fù)合地基的承載力可以看成是由樁體的承載力與樁間土的承載力兩部分組成。
　　式中，為復(fù)合地基的承載力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；為樁體單位截面面積承載力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；為樁間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；A為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁所承擔(dān)的加固面積，m2；Ap為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁外圍水平投影面積，m2 。
　　如用樁土應(yīng)力比及面積比代 入上式,則可改寫(xiě)為
　　從此公式中可以看出，采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁后的軟土地基承載力明顯提升，同時(shí)由于樁間土的附加應(yīng)力減小，而使軟土的壓縮變形減小。
　　3 管樁復(fù)合地基在具體工程中的應(yīng)用實(shí)例
　　3. 1工程概況
　　本工程位于浙江舟山沿海地區(qū)，場(chǎng)地主要是由山體開(kāi)采下來(lái)的塘渣填海而成，絕對(duì)黃海標(biāo)高是3.0m左右 廠房主體結(jié)構(gòu)為大跨度網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)
　　348m，寬182.3 m，單跨跨度45 m，總共4跨，柱距12m，總建筑面積為64 566m2，基礎(chǔ)采用PHC-AB600型預(yù)應(yīng)力混凝土管樁 地坪做法：塘渣分層壓實(shí)100mm厚C15混凝土墊層300mm厚C30鋼筋混凝土地坪工程地質(zhì)各層自上而下概述：1層素填土，主要由塊石碎石組成，層厚1.5m~9.0m，近期人工堆填而成 2層含黏性土粉砂，層厚0.6 m ~4.2m，ak =70kPa,近期人工吹填而成 層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，高壓縮性，性質(zhì)差，層厚15.2m~25.7m,ak=55kPa 層粗砂，稍密~中密，顆粒級(jí)配良好，層厚0.7m~3.2m，局部分布，ak=170kPa 層粉質(zhì)黏土，中壓縮性，性質(zhì)較好，層厚0.7m~13.5 m，ak=210kPa 層含角礫粉質(zhì)黏土，中壓縮性，性質(zhì)較好，層厚0.5m~15.5 m，ak=230kPa 1層全風(fēng)化含角礫玻屑凝灰?guī)r，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，裂隙發(fā)育，層厚0.6m~6.9m，ak=280kPa 2層強(qiáng)風(fēng)化含角礫玻屑凝灰?guī)r，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，裂隙極發(fā)育，層厚0.3m~3.6m，ak=400kPa 3層中等風(fēng)化含角礫玻屑凝灰?guī)r，巖質(zhì)堅(jiān)硬，成分主要為石英 長(zhǎng)石，ak=1800kPa 由于廠房?jī)?nèi)主要生產(chǎn)船體分段，平均負(fù)荷約50kPa，因此地坪不能出現(xiàn)嚴(yán)重的不均勻沉降，否則將會(huì)對(duì)分段生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重影響。
　　3. 2 預(yù)應(yīng)混凝土管樁減小軟土地基沉降方案的提出
　　由于本廠房是建在經(jīng)塘渣回填的灘涂上，而且是邊回填邊建設(shè)，再加上廠房對(duì)地坪不均勻沉降的要求特別高，因此，如何減小地坪沉隆量的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題則擺在我們面前 通過(guò)對(duì)地質(zhì)勘察報(bào)告中的各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)成果表分析，發(fā)現(xiàn)層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土由于其壓縮系數(shù) 高達(dá)1.17遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于
　　0.5MP -1，且孔隙比 也達(dá)到了1.374，屬于高壓縮性軟土并且這一層土幾乎在整個(gè)廠房都有分布，最大厚度達(dá)到25.7m 針對(duì)這種情況，提出了以下幾種方案：
　　1）機(jī)械壓實(shí)法（影響深度有限，且不適用于飽和軟土層）；
　　2）排水固結(jié)法（施工時(shí)間長(zhǎng)，影響鋼結(jié)構(gòu)安裝）；
　　3）化學(xué)加固法（施工時(shí)間長(zhǎng)，工程造價(jià)高）；
　　4）預(yù)應(yīng)力混凝土管樁復(fù)合地基
　　最終通過(guò)綜合分析認(rèn)為，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁復(fù)合地基具備施工進(jìn)度快，工程造價(jià)較低，地坪承載力高，施工現(xiàn)場(chǎng)干凈等優(yōu)點(diǎn)，決定采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁復(fù)合地基
　　3. 3管樁復(fù)合地基施工方案
　　1）在灘涂回填之前先吹填1.0 m左右砂層，既有利于減少塘渣回填量，更重要的是能使淤泥質(zhì)黏土中孔隙水能順利排出，加速土體固結(jié)，減小工后沉降
　　2）塘渣回填應(yīng)遵循由一邊向另一邊齊頭并進(jìn)堆填，對(duì)在會(huì)合處拱起的淤泥不可繼續(xù)堆填，要及時(shí)清除 塘渣回填高度應(yīng)按設(shè)計(jì)標(biāo)高另加前期土體固結(jié)沉降高度，本工程取值為淤泥質(zhì)黏土平均厚度的1.5%即20 1.5%=0.3m
　　3）根據(jù)本工程的地質(zhì)資料，為使地坪不產(chǎn)生較大沉降，必須要求管樁穿入淤泥質(zhì)黏土底部，離第層粉質(zhì)黏土1.0m~0.5m之間 當(dāng)然如若管樁穿入承載力持力層，將會(huì)使管樁成為真正的剛性樁，樁土應(yīng)力比會(huì)大幅度提高，樁頂處容易形成應(yīng)力集中，使地坪提前破壞，因此，地坪樁樁長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況及壓樁力的大小及時(shí)進(jìn)行調(diào)整
　　4）管樁平面布置（見(jiàn)圖1）及褥墊層樁承臺(tái)的設(shè)計(jì)。

　　5）由于復(fù)合基礎(chǔ)管樁數(shù)量多，樁距緊，大面積施工時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大擠土效應(yīng)，如若工程樁在其之前已施工完畢的話，則將會(huì)使結(jié)構(gòu)工程樁發(fā)生較大偏位和影響樁體的完整性因此，復(fù)合地基管樁應(yīng)按廠房逐跨先行打壓，可由中間軸線向兩邊施工，當(dāng)其中一跨地坪樁施工完畢后方可施工結(jié)構(gòu)工程樁 當(dāng)?shù)仄簶冻信_(tái) 褥墊層施工完成后應(yīng)用壓路機(jī)分3次碾壓密實(shí)。
　　3. 4 管樁復(fù)合地基技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)
　　3.4.1天然地基與復(fù)合地基沉降比較
　　經(jīng)過(guò)管樁處理后所形成的復(fù)合地基在使用半年后每跨地坪中心點(diǎn)位置平均沉降64mm，符合設(shè)計(jì)要求，不影響廠正常使用而廠房外未經(jīng)處理的天然地基道路或堆場(chǎng)，它們的最大沉降達(dá)到了640mm，最小的也有332mm 可見(jiàn)管樁復(fù)合地基的處理效果是非常明顯的。
　　3.4.2管樁復(fù)合地基與高壓噴樁的造價(jià)比較
　　根據(jù)管樁平面布置方案可知，每一枚管樁所加固的地坪面積是9m2，而一枚30m 400mm管樁及承臺(tái)的成本造價(jià)約是4 500元，即復(fù)合地基地坪處理成本500元/ m2而若采用30m 800mm高壓噴樁按3m樁距計(jì)算則每一枚高壓旋噴樁的成本造價(jià)是8540元，即高壓旋噴處理成本造價(jià)是949元/m2，經(jīng)比較管樁復(fù)合地基處理成本比高壓旋樁節(jié)約949元/m2~500元/m2=449元/m2，節(jié)約率為47.3% ，總造價(jià)節(jié)約64566m2*449元/m2=2900萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)價(jià)值明顯。
　　4結(jié)語(yǔ)
　　通過(guò)以上分析和工程實(shí)踐可知，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁通過(guò)樁樁間土及褥墊層的共同作用，有效地提高了軟土地基的承載力，減小了地基沉降量，從而保證了地坪的正常使用 另外管樁復(fù)合地基在工程造價(jià)上明顯優(yōu)于其他樁基處理方案，且工程造價(jià)節(jié)約率高達(dá)40%多由于管樁施工進(jìn)度快，施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境清潔衛(wèi)生，因此也具有良好的社會(huì)價(jià)值。