□刘建玲（临汾市水利勘测设计院）

1 前言

1.1 工程概况

古镇二明窦排涝泵站工程是广东省重点防灾减灾工程之一，位于广东省中山市古镇西部中顺大围与滘沙围之间、顺成河出口海洲水道东岸，排（引）水流量27.60m3/s，是古镇滘沙围内以排涝、防洪(潮)为主，兼顾引水灌溉的水利枢纽工程。

整个泵站枢纽工程由泵站、自排防洪闸、泵排防洪闸、泵排节制闸、引水节制闸、输水渠、顺成河及2座配套排涝闸等组成。

二明窦排涝泵站工程等别为Ⅲ等，规模为中型，主要建筑物等级为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级，泵站(包括其4座水闸)的防洪标准按50 a一遇设计。

1.2 地质概况

二明窦排涝泵站位于东南沿海珠江三角洲地区，地貌多为淤积、冲积平原，偶见低山、残丘，河流水道众多，漫滩、阶地发育。地层多为第四纪滨海相沉积层和白垩纪、泥盆纪沉积层及下古生界的变质岩。岩性以砂质粘土、淤泥质粘土、淤泥、细砂、中砂、砾砂、淤泥、粉砂质淤泥和粉砂岩、粉砂质页岩、砂岩、砂砾岩、砾岩为主。变质岩主要为黑云母斜长片麻岩、混合片麻岩等。根据勘察成果，场地未发现影响其稳定性的不良地质作用及构造现象，场地是稳定的。

根据钻探揭露场地内埋藏的地层自上而下依次为：淤泥、粘性土、花岗岩。场区内场地土的类型属软弱场地土，建筑场地类别为III类，站址地区地震基本烈度为Ⅶ度，工程场地虽无不良地质构造，但因场地土为软弱土，应进行基础处理。

1.3 泵站主厂房

泵站主厂房联轴层以下顺水流方向长度14m，联轴层以上顺水流方向长度12m，垂直水流方向宽度18.50m，机组间距6m；由下而上分别为进水流道层、水泵层、联轴层、电机层。主厂房地基长度为18.50m，宽度为14m。

经对泵站主厂房完建工况、设计洪水位工况、校核洪水工况各工况的稳定计算得出，最大竖向力G为31962 kN，最大水平力H为5729 kN，泵房在各种荷载组合工况下均满足稳定要求，但完建期平均地基应力为123.41 kPa，根据地质资料，主厂房基础淤泥地基承载力为50 kPa，需进行基础处理，以提高地基承载力，满足泵房上部荷载要求。

2 基础处理方案拟定比选

在选择地基处理方案时，考虑上部结构主厂房、基础和地基的共同作用，并经过经济技术比较选用合理的地基处理方案。根据软基处理的有关文献，设计中拟定了换填垫层法、砂石桩法、混凝土灌注桩法及预应力混凝土管桩法的方案进行了比选。具体见表1。

表1 基础处理方案比选表

2.1 换填垫层法

换填垫层法是通过地基处理，形成良好的持力层，从而改变地基承载力特性，提高抗变形和稳定能力，施工时应注意坑边稳定，保证填料质量，填料应分层夯实。但此法主要是软基层厚度较簿时采用，且工程造价较高，鉴于本工程软基层厚度较大，故本次不采用。

2.2 砂石桩法

砂石桩用以加固较深淤泥软土地基，由于存在工期长、完工后变形大等问题，针对本工程对变形有严格要求，故本次不采用。

2.3 混凝土灌注桩法

混凝土灌注桩法用于软基层较厚的地基处理，打灌注桩至硬土层，但灌注桩存在一些技术难题，一是灌注桩在深厚软土中存在桩身完整性问题，桩身混凝土灌注质量、桩底沉渣清理和持力层判断不易监控等方面质量检查比较困难，如桩的各种检测方法基本上都是在一定的假设模型的基础上进行参数测定和检验，并要依靠专业人员的经验来分析和判读实测结果，同一个桩基工程，各检测单位用同一种方法进行检测，由于技术人员的实践经验的差异，其结论偏差很多时候也时有发生。二是灌注桩存在泥浆污染问题，归根结底，其施工质量受较大的人为因素和客观因素制约。由于泵站主厂房基础处理属本工程重中之重，稍有不慎可能影响全局，故本次不采用。

2.4 预应力混凝土管桩法

当淤泥软基层较厚难以大面积进行深处理时，也可采用预应力混凝土管桩法进行加固处理。预应力混凝土管桩由于具有较强承载力、投资省、质量有保证、施工速度快等特点，目前在建筑业界已得到普遍运用，结合本工程特点及要求，本次采用预应力混凝土管桩对泵站主厂房软基进行加固处理。

3 基础处理工程设计

根据工程地质勘察报告，结合泵站主厂房位置，以ZK11地质资料为依据，采用混凝土强度等级为C60级，直径φ=500mm预应力混凝土管桩，管桩采用PHC型AB组，壁厚为125mm，拟定桩长17m。泵站主厂房桩基按照矩形布置，沿主厂房地基长度方向布置7排，中间三排间距为3m，两侧两排间距均为2.70m，沿宽度方向布置6排，间距为2.46m，共布置管桩42根。

3.1 单桩竖向承载力计算

由稳定计算得知完建期泵站主厂房基底应力最大，故单桩作用力设计值QK＝G/n=761 kN。

按端承摩擦型桩进行设计，根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第8.5.5条计算单桩竖向承载力特征值，计算公式为：

式中：Ra—单桩竖向承载力特征值,kN；qsia—第i层土的桩侧阻力特征值，kPa；qpk—极端端阻力特征值，kPa；Ap—桩底端横截面面积，m2；up—桩身周边长度，m；li—桩穿越第i层土的厚度，m。

拟定桩长17m，代入各参数进行计算，结果详见表2。

表2 单桩竖向承载力计算表

由计算结果可见，直径φ=500mm预应力混凝土管桩布置形式和单桩竖向承载力满足设计要求。

3.2 单桩水平向承载力计算

由稳定计算得知，在外江校核洪水位4.83m相应内涌水位0.30m时泵站主厂房所受的水平推力最大，故单桩水平向作用力设计值HK=H/n＝136.40 kN。

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）第5.4.2.5条计算单桩水平向承载力设计值，计算公式为

式中：EI—桩身抗弯刚度；χ0a—桩顶容许水平位移（取χ0a＝10mm）；VX—桩顶水平位移系数（取VX＝0.94）。拟定桩长17m，代入各参数计算，结果详见表3。

表3 单桩水平向承载力计算表

由计算结果可见，直径φ=500mm预应力混凝土管桩布置形式和单桩水平承载力满足设计要求。

综上计算结果，拟定的φ=500mm预应力混凝土管桩布置形式和桩长满足泵站主厂房地基承载力要求。

4 结语

软土地基由于土颗粒细、孔隙比大、含水量大、透水性差，孔隙中的水不易排出，在这类地基上修建工程主要问题是地基强度低，加荷后变形大，建筑物极易失稳。如果对软基处理不当，不仅增加工程量，耗资过高，拖延工期，甚至可能会造成工程失败，为保证工程结构安全，对建筑物基础处理设计尤显重要。

预应力混凝土管桩由于具有较强承载力、投资省、质量有保证、施工速度快等特点，目前在建筑业界已得到普遍应用，而大多水利工程多采用传统的混凝土灌注桩进行软基处理，通过预应力混凝土管桩在本工程中的实践，可在类似工程中推广应用。