维普资讯 http://www.cqvip.com 增刊 ２００７年８月 广东水利水电 ＧＵＡＮＧＤ０ＮＧ ＷＡＴＥＲ ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ ＡＮＤ ＨＹＤＲＯＰＯＷ ＥＲ ．Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ Ａｕｇ ２００７ 淤泥上填筑施工平台方案探讨 蒙克甫，赖佑贤 （广州市水电建设工程有限公司，广东广州 ５１０６００） 摘要：该文以珠堤面粉厂Ｂ标段为例，通过极限承载力的计算，提出了淤泥上填筑施工平台时必须有反压平台，顺利解 决了该工程桩基础的施工。 关键词：内摩檫角；极限承载力；力矩；施工平台 中图分类号：ＴＵ４３ 文献标识码：Ｂ １工程概况 ｒｏ３） 。 ｇ＝７Ｄ Ｄ 珠江堤防建设中的南方面粉厂Ｂ标段，全长为 １ ３０９．４３ ｍ，其中有２段为预制钢筋混凝土桩基段，共 长８４５．８１ ｍ。尤其是长度为７２０．８１ ｍ的下游段，新建 ／一 …。。／ ｜，Ｉ／ ｌ Ｉ Ｉ ｌ Ｉ Ｉ ｌ ｌ ｆｌＩ １ｌＩ － ／ ｌ ｌ Ｉ ｌ Ｉ Ｉ ｌ ｌ ｌ ｌ ｒ 堤岸线位于老堤岸线的外江侧，距老堤岸线１０～３０ ｍ。 桩基穿过淤泥层置于岩层上，为端承桩，最大桩长为１５ ｍ。淤泥层厚为６～１２ ｍ，靠近老堤岸处的淤泥层面高 程为０．２～０．５ ｍ（珠基），远离老堤岸处的平均高程为 一＼＼ ＼ 图１地基分区示意 ０．８ Ｉｌｌ左右，垂直河道方向的坡度较平缓。桩基承台 底部高程为０．５ ｍ，承台上的临江一侧，建直立式挡土 ２．１ Ｉ区和Ⅲ区的应力 Ｉ区（主动朗金区）的大主应力方向铅垂向下，小 墙。 根据要求及工程实际情况，采用在淤泥层面上用砂 主应力方向水平。填筑施工平台，在平台上进行打桩，以及浇筑承台和挡 墙。按水位情况拟出平台高程为１．８ ｍ，这样填筑高度 ｒｌ＝Ｐｏ ｏｒｏ０ Ｔ ｒｏ０＝（Ｐ０＋ｏｒ ）／（１＋ｓｉｎｑ￣） 为１．６—２．６ ｍ。由于淤泥层的力学性能很差，标准值 的粘结力ｃ＝６．４５ ｋＮ／ｍ ，内摩擦角‘ｐ＝３。，极限承载能 力很低。开始填筑施工平台的时候，总是产生淤泥被挤 ，与大主应力方向成任意角度 的正应力为： ｒｏ Ｉ ｒｏ０ Ｉ（１＋ｓｉｍｐｃｏｓ２ａ）一ｏｒ Ｉ区、Ⅱ区交界面上的法向应力与大主应力的交角 ＝ （４５。＋ ／２），因此ｏｒ ＝ＯｒｏＩｃｏｓ 一ｏｒ。，本公式在极限摩尔 圆的图上也是很直观的。Ⅲ区（被动朗金区）的大主应力 方向水平，小主应力方向铅垂向，ｒｏ。 ＝ｏｒ，＝ｑ。 ｒｏ０Ⅲ ｒｏ０＝（ｑ＋ｏｒ ）／（１一ｓｉｎｑ￣） 出和砂体滑坡现象，桩基平台难以稳定。那么在如此厚 的淤泥层上能否填筑施工平台？怎样的断面来填筑施 Ｔ平台才是安全稳定的呢？为此，笔者作了以下探讨。 ２关于极限承载力的公式 按照塑性理论采用普朗德尔公式，在不考虑地基土 的自重，根据地基处于极限平衡状况，将地基分为３个 区，如图１所示。 图１中，Ｐ 为极限承载力；ｑ为基础埋深或反压配 重产生的压力强度。 图中的ＢＣＡ为Ｉ区，ＡＣＥ为Ⅱ区，ＡＥＦ为Ⅲ区。 与大主应力方向成任意角度 的正应力为： ｒｏ Ⅲ ｏｒ０Ⅲ（１＋ｓｉｎｑ￣ｃｏｓ２￣）一ｏｒ Ⅱ区、Ⅲ区交界面上的法向应力与大主应力的交角 Ｏｔ＝（４５。＋ ／２），因此ｏｒ Ⅲ＝ｏｒ０ⅢＣＯＳ 一ｏｒ ，本公式在 极限摩尔圆的图上也是很直观的（见图２）。 两组滑裂线，与大主应力的交角各为叮Ｔ／４一 ／２ ＝在摩尔圆中设ｏｒ ＝ｃ・ｃｔｇｑ￣，ｏｒ０＝ｏｒ ＋１／２（ｏｒｌ＋ ４５。一‘Ｄ／２。 收稿日期：２００７－０５—１５ 作者简介：蒙克甫，男，大学本科，工程师，从事水利水电工程施工与管理工作。 ・９・ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年８月 增刊 蒙克甫。等：淤泥上填筑施工平台填筑方案探讨 Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ Ａｕｇ ２００７ Ⅱ区：第一组滑裂线为通过Ａ点的一些射开的直 点的力矩： 线。起始面与铅垂向的ｘ轴夹角为１Ｔ／４一 ／２。 第二组滑裂线与第一组滑裂线相交的角度为，ｒｒ／２ — Ｍｃ＝ｌｃ×ｄｓ×ｃｏｓｑ￣×ｒ 该剪力 ＝ｃ＋ｏｒ Ｘ ｔｇ 。法向力ｏｒ及其产生的切 （大主应力两侧滑裂线之间的交角），该角外侧的２ 条滑裂线的交角即补角为，ｒｒ／２＋ 。 ｌ ｏｉｏ 向力ｏｒ×ｔｇ 有一个合力：Ｒ＝ｏｒ√１＋ｔｇ 。该合力指 向Ａ点，因为螺旋线的法向与直线滑裂线的交角为 ， 因而该合力指向Ａ点，对Ａ点不产生力矩。那么产生 ＯｌＥＯ ０ｘＩ １／ ．００ Ｃ ｃ１ｇ ．！ ．Ｉ ＜ ／ 、 ， ＼ 、 ， Ｌ ）Ｄ Ｏｉｌｙ ｌ／ ＼ ／ ／ Ｐ０１ ｑ０ｏ＝Ｏｌ＝０［１ｏ（１１０（１＋ｓ一ｓｉｉｎｇ）一０ ｎｇ）一ｏｔ ｍＩ ＩＩ区大主 应力 ａ：４５。＋ ／２ ３ Ｉ区小主应力 。 ｏＩ ｙ Ｐｏ＝ ｏＩＩ 区大主应力＝ＣＮｃ＋Ｑ 。ｍ＝ 图２极限厚尔圆不惹 从图中可知：ｄ，＝ｒ・ｄ ・ｔｇ ｄ，／ｒ＝ｔｇ ・ｄ 两边积分：』ｄ，／ｒ＝ｔｇ 』ｄ 得：ｌｎｒ＝ｔｇ ・ ，ｒ＝Ｃ・ｅ 即第二组滑裂线为螺旋线（ 值的变化范围为０一 ＂ａ＇／２，Ｉｌｌ区的顶角为＂ａ＇／２），公式中的Ｃ由边界条件确定。 Ｉ区及Ⅱ区交界面的长度为ｒ。。当 ＝０时，ｒ＝ｒ。 ＝Ｃ ｅ。‘ 印＝Ｃ ｒｎ。 各处的ｒ随 而变，Ⅱ区末端的 ＝，ｒｒ／２，ｒ＝ ｒｎ ｅ。・５ ‘ 。 在公式ｏｒ Ｉ＝ｏｒ０ｌ ＣＯＳ 一ｏｒ 中，由于ｏｒ０Ｉ＝（Ｐｏ ＋ｏｒ ）／（１＋ｓｉｍｐ），所以ｏｒ ｌ＝［（Ｐｏ＋ｏｒ ）／（１＋ｓｉｍｐ）］ ＣＯＳ 一ｏｒ 。 在公式ｏｒ Ⅲ＝ｏｒ０ⅢＣＯＳ 一ｏｒ 中，由于ｏｒ０Ⅲ＝（ｑ＋ ｒｏ ）／（１一ｓｉｍｐ），所以：ｏｒ Ⅲ＝［（ｑ＋ｏｒ ）／（１一ｓｉｍｐ）］ ＣＯＳ 一ｏｒ ２．２力矩平衡 取Ⅱ区为脱离体，３个边上各有３种力。 Ⅱ区首部法向力对顶部Ａ点的力矩： ＭＩ＝ｏｒ Ｉ×ｒ２０／２＝｛［（Ｐ０＋ｏｒ ）／（Ｉ＋ｓｉｎｑ￣）］ ＣＯＳ 一ｏｒ ｝Ｘ ｒ ／２ Ⅱ区尾部法向力对顶部Ａ点的力矩： Ｍ２＝ｏｒ Ⅲｘ ｒ ｘ ｅｍ￣／２ ＝｛［（ｑ＋ｏｒ ）／（１一ｓｉｎｑ￣）］ＣＯＳ 一ｏｒ ｝×ｒ ×ｅ 印／２ Ⅱ区底部螺旋线（也是滑裂线）上的剪力对顶部Ａ ．１０． 力矩的只有ｃ值。 ｄ 为对应于Ａ点顶角ｄ 的螺旋滑裂线上的弧长， ｄ ＝ｒ ／ｃｏｓｑ￣，则： ． ，２ ． ，！ Ｍｃ＝上ｃ×ｒ２×却＝ｃ× ×上（ｅ 印）却 ：［ｃ Ｘ ｒ２ｏ／（２ ｔｇ ）］×Ｉ ｅ 帅 ：［ｃ ｘ ｒｌ／（２ ｔｇ ）］ｘ（ｅ 一１） ：（ｅ 一１）ｘ ｏｒ ｘ ｒ￣ｏ／２ 要达到平衡，即： ＝Ｍ ＋ 。 ｛［（Ｐｏ＋ｏｒ ）／（１＋ｓｉｍｐ）］ＣＯＳ 一ｏｒ ｝Ｘ ｒｏ￣／２＝ ｛［（ｑ＋ｏｒ ）／（１一ｓｉｍｐ）］ＣＯＳ 一ｏｒ ｝Ｘ ｅ 印Ｘ ｒ￣ｏ／２＋ （ｅ 印一１）ｘ ｒｏ ｘ ｒｌ／２ 经过计算： Ｐｏ＝ｑ ｘ［（１＋ｓｉｍｐ）／（１一ｓｉｍｐ）］ｘ ｅ 印＋｛［（１ ＋ｓｉｍｐ）／（１一ｓｉｍｐ）］ｘ ｅ 一１｝ｘ ｃ ｘ ｃｔｇ￣ｐ 令［（１＋ｓｉｍｐ）／（１一ｓｉｍｐ）］ｘ ｅ ＝Ｕｑ 令｛［（１＋ｓｉｎ￣）／（１一ｓｉｍｐ）］ｘ ｅ 印一１｝ｘ ｃｔｇ￣ｐ＝ （Ｕｑ一１）ｃｔｇ￣ｐ＝Ⅳｒ 于是Ｐ。＝ ｘ ｑ＋ ｘ ｃ。本式即是不考虑地基土 自重时的极限承载力的普朗德尔公式。 由于（１＋ｓｉｎ￣）／（１一ｓｉｍｐ）＝ｔｇ （４５。＋ ／２），可写 成：Ｎ ＝ｔｇ２（４５。＋ ／２）ｅ Ｎ ｃ＝（Ｎ 一１ ｃｔｇ￣ｐ 可见，地基的极限承载力是与内摩擦角 和土的粘 结力ｃ成正比的，而且在地基上形成反压平台时，地基的 承载力可以明显提高。如果不设反压平台，即基础不埋 进地基，或无反压荷重情况下，ｑ＝０，则Ｐｏ＝Ｕｃ ｘ ｃ。 ３施工平台的断面 根据极限承载力的公式Ｐ。＝Ｕｑ ｘ ｑ＋Ⅳｒ ｘ ｃ。在无 反压或基础埋深的情况下ｑ＝０，当ｃ＝６．４５ ｋＰａ， ＝３。 时： Ｐｏ＝ ｘ ｃ＝［ｔｇ （４５。＋ ／２）ｅ 印一１］ｘ ｃｔｇ￣ｐ ｘ ｃ＝３８ ｋＰａ 当ｑ＝０，ｃ＝６．４５ ｋＰａ， ＝０。时： Ｐ０＝Ｎ ×ｃ＝５．１４ ｃ＝３３．１５ ｋＰａ （下转第１２页） 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年８月增刊 广东水利水电 ①桩体对位； ②下钻； ③钻进结束； ④提升喷粉； ⑤提升结束，桩形成柱体（见图１）。 ① ② ③ ④ ⑤ ③加固费用不高，成桩块。一般日成桩３００～４００ ｍ，成桩１０ ｄ左右即可进行下一道工序施工，大大缩短 了施工周期； ④地基处理后，达到提高抗剪性、改善动力特性、 降低压缩性等加固效果。 ５应用 粉体喷射搅拌法以其显著的优点目前已得到越来 越多的应用，在我国，粉喷桩加固软弱土层已经被广泛 地用于铁路、高等级公路、市政工程、工业与民用建筑、 港口码头等工程的地基加固，并取得了较好的经济效益 和社会效益。尤其对高速公路的建设而言，路线所经区 域的不良地质主要为软土地基，路基、桥头的沉降和小 改良柱体 型构造物的不均匀沉降，常常是工程设计人员面临的主 要难题，这些问题解决的好坏，不仅直接关系到高速公 路建设成败的关键，也是关系到控制工期和工程造价的 图１ 粉体喷射搅拌法施工顺序 重要环节。为了确保路面的使用质量，在充分考虑各种 软土路段路基的处理方案时，不少工程采用粉喷桩对软 ４适用范围及优点 粉体喷射搅拌法最适宜加固各种成因的饱和软粘 土路基的高填土部分和桥头部位进行处理。国内外工程实践表明，经过加固后的土体压缩性明 土，常用于淤泥、淤泥质土、粘土、亚粘土等地质的加固， 成桩深度可达３０ ｍ，采用多头小直径桩成墙深度可达 显减小，抗侧向变形能力有所提高，明显防止软土对桥 台桩基的侧向挤密作用。又因水泥土的固化时间较短， １８ ｍ。 粉体喷射搅拌法的主要优点有： 在争取时间的过程中不失为一种有效的软基处理方法。 在施工工期紧的情况下，遇到桥台施工与桥台后填土安 ①就地加固，无弃土，减少土方工程； 染，对周边软土无扰动； ｓ ｓ ｓ ｓ ②施工无振动，无噪声，无排污，对周围环境无污 排的矛盾时，不少中高填土部位采用粉喷桩加固方案。ｓ ￥ （上接第ｌ０页） 取用砂的容重为１９ ｋＮ／ｍ ，极限填筑高度为３８／１９ ＝根据上述计算，我们提出了《关于施工平台安全性 问题的报告》，建议采用所拟｝ｎ的断面增设外江侧反压 平台。设计方面参考了这一建议，并决定反压平台宽度 定为１０ ｍ。施工后桩基平台趋于稳定，顺利完成了桩 基施工任务。 参考文献： ２ ｍ，或３３．１５／１８＝１．７４ ｍ，实际需要的填筑高度为 ２．６ ｍ。由于需要有一定的施工荷载及安全系数，于是 将施工平台设计为有反压平台的复式断面，每层厚度为 １．３ ｍ。打桩机械重量为６０ ０００ ｋｇ，垫有２０ ｍ 的厚钢 板后，压力强度为３０ ｋＰａ。根据机械的施工位置，再用 滑弧法核算，结果如图３所示。 ［１］陆培炎．岩土及基础工程理论与实践［Ｃ］．１９９２． ［２］ 赵明华．土力学与基础工程［Ｍ］．武汉：武汉理工大学出 版社，２００３． ［３］ 刘正峰．地基与基础工程新技术实用手册［Ｍ］．北京：海 潮出版神，２００６． 图３滑弧法核算示意 ・ｌ２・
