大面积深厚软弱土加固处理技术创新与工程应用简介

完成单位：东南大学

水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院

江苏鑫泰岩土科技有限公司

江苏盛泰建设工程有限公司

主要完成人：刘松玉　章定文　杜广印　唐彤芝　杨　泳

金亚伟　关云飞　程　远　韩文君　蔡国军

徐　锴

2020年3月4日，获得2019年度江苏省科学技术奖一等奖。 2100433B

《软弱土层大面积满布密集管桩静压施工工法》的应用实例如下：

《软弱土层大面积满布密集管桩静压施工工法》在“广州南沙丰庭商务中心一期工程”、“东方电气出海口基地三期联合厂房二土建工程”、“同德新社区项目泽德花园二期A5、A6、F-4a、F-4b栋住宅楼工程”中得以应用，工程基桩全部检测合格。以“东方电气出海口基地三期联合厂房二工程”为例做介绍。

1、工程概况

东方电气出海口基地三期工程联合厂房二土建工程主要为厂房±0.000以下工程，包括基础工程（混凝土灌注桩、预制钢筋混凝土管桩、承台和地梁、地坪）及各类设备基础。

根据钻孔地质资料，本场地地层自下而下，由人工冲填土层（Qml）、第四系海陆交互相沉积层（Qmc）、风化残积土层（Qel）及加里东期花岗片麻岩（Pt）组成：其中淤泥层分布广泛，发育较厚，厚度13.10~24.40米，平均19.17米；饱和，流塑，局部混较多粉细砂或夹薄层淤泥质粉细砂；另有局部中砂层存在，含少量泥质及砂砾，平均厚度近2米。工程地坪约5.7万平方米，采用预应力高强混凝土管桩（PHC），分为直径600毫米、500毫米两种，持力层为全风化花岗片麻岩层，桩长24~36米（平均桩长30米），共计7445支。

2、施工情况

根据工程施工的实际情况，该工程管桩施工以厂房12轴（长向中心轴线）为中轴线向两端施工，共采用7台液压抱桩静压桩机，每台机工作量控制在每天15条左右；经设计同意后将原设计B形桩尖（按标准图集为带筋板的圆筒桩尖）改用该工法研制并试验确定的管桩锯齿型开口桩尖；并在场地四周设置平均深度2.5米的泄压沟，同时在管桩施工完1/3时候，插入灌注桩施工的冲击成孔，形成泄压孔，共同作用形成对挤土效应的释放。

3、完成情况及效益

东方电气出海口基地三期工程联合厂房二土建工程采用软弱土层大面积满布密集管桩施工工法，已检测管桩全部合格，质量控制良好，取得了经济效益，社会效益显著。加上对消除周边环境影响（如修补临时围墙及地面裂缝等）其他费用的总和，该工程取得经济效益将近100万元，见下表。

综合考虑不同类型桩的长度（直径600毫米管桩按1.2的系数将工程量折算成直径500毫米的管桩），则每米管桩施工经济效益为约7.76（元/米），约占该综合单价的3.23%。

注：施工费用以2009-2010年施工材料价格计算

“十二五”期间，我国面临建设用地需求集中释放的压力，特别是在人多地狭的东部沿海地区，建设用地供需矛盾十分突出。为了增加城市建设用地的供给，沿海地区加快了整理和开发滩涂、河口三角洲等大面积未利用土地的步伐，以及开展了大规模的围填海造地工程，以期在深厚软土地基上获得新增的城市建设用地。以往国内外深厚软基处理的工程经验多集中于一般建筑物地基、条形路基等；而大面积软基处理由于荷载作用面积广、影响深度大、施工难度高等特点增加了处理过程的复杂性和不确定性，国内外在这方面的工程经验相对不足。此外，由于中西方在工程建设各个领域的建设技术、规范标准等方面都存在明显差异，给中外合作的工程项目建设带来了不便，增加了双方沟通成本。场地形成正是在这样的背景下，与外资方合作时提出的新概念。场地形成概念的提出适应了地基处理技术由小范围处理逐步向大面积、超大面积深厚软基处理的发展趋势，而国内外目前相关研究成果不多。 本课题开展了超大面积深厚软基机理研究，首先基于现场监测资料和试验结果分析大面积场地形成工程中地基固结及变形规律，并评价其加固效果，对场地形成地基处理对天然地基以及单桩承载力的影响进行了研究。其次，结合现场试验监测资料，对真空预压和堆载预压处理大面积软土地基进行了三维数值模拟，分析比较不同处理方法的处理效果、影响因素、固结沉降规律和对周围环境的影响。再其次，在已有研究成果的基础上，提出了考虑土体非饱和区的真空预压固结计算理论，以及适用于大面积真空预压和堆载预压下软土地基的改进沉降计算方法，并通过数值模拟和现场试验数据验证了该方法的合理性。最后，建立了场地形成地基处理基本设计理论，包括场地形成地基处理的设计计算方法、控制指标，以及场地形成地基处理效果的评价方法，为场地形成地基处理的工程应用以及我国大型建（构）筑物的整体开发及可持续建设提供了理论依据。

本项目结合国内外城市建设用地开发和利用的现状，提出了场地形成这一新概念。在收集大量实际工程资料的基础上，采用理论计算与分析为主的手段，围绕超大面积场地形成的机理与相关计算理论展开研究，通过分析超大面积荷载作用下地基附加应力分布和地基固结沉降发展过程，建立成套的超大面积地基沉降计算理论和方法，以及推导出基于现场实测数据的超大面积软土地基沉降预测模型；此外，联合现场实测数据分析和三维数值模拟，特别对超大面积深厚软基场地形成中真空预压法的加固机理、加固效果影响因素、设计计算方法等进行深入探讨；进一步提出场地形成设计的控制指标、标准与场地质量评价方法及验收标准，建立和完善场地形成的概念体系与理论框架，为今后建立完整的场地形成理论体系打下基础，以及为超大面积深厚软基场地形成工程的设计、施工、验收提供技术指导和作为相关规范标准编制和修订的理论依据。