杉木桩在挡土墙地基处理中的应用

中建三局城市投资运营有限公司，湖北 武汉 430000

某湿地修复工程项目的景观平台位于湖域周边，地基土质含水量较高，地质条件较差，地基承载力无法满足设计要求。原地基处理方案为预制钢筋混凝土桩基加固，施工成本较高，且机械作业不方便。经过设计比选分析，施工单位决定改变方案采用杉木桩进行地基加固处理，充分发挥杉木桩在潮湿软土中不易腐朽且施工成本低的优势。

1 工程概况及地质条件

某生态湿地修复项目的施工内容包括坑塘改造、自行车道、水上和陆上木栈道、木平台、休息广场、花岗岩台阶、花岗岩步道、停车场、抛石护岸、石堰、植草沟及绿化等。工程所在地的抗震设防烈度为6度，场地位于江汉平原，不易发生地质灾害，经查湖北省工程地质图，该场地无断裂构造带通过，不存在滑坡、崩塌等不良地质作用，也无古河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物。根据《城乡规划工程地质勘察规范》（CJJ 57—2012），该场地属于基本稳定场地，较适宜进行工程建设。

根据勘察单位提供的资料，该场地各地层在水平方向分布上有较大变化，存在着缺失与尖灭现象，但其主要土层层面坡度小于10%，属于均匀地基。场地各土层工程特征分析评价如下：第1层为素填土，该层为挖除层，不能作为拟建建筑物的基础持力层；第2层为淤泥，呈流塑状，强度低，压缩性高，该层不能作为拟建建筑物的基础持力层，建议挖除；第3层为粉质黏土，呈可塑状，强度一般，具中等压缩性，工程性能一般，可作为拟建景观栈桥及构筑物天然地基基础持力层；第4层为黏土，呈可塑—硬塑状，强度较高，具中等压缩性，该层厚度较大，可作为拟建景观栈桥及构筑物和附属建筑物天然地基的基础持力层；第5层为粉砂，呈稍密—中密状，强度高，厚度较大，分布稳定，具有低压缩性。

花岗岩台阶位于湖域的驳岸上，东西长108m，由760块花岗岩板铺设而成。台阶踏步采用砂浆铺贴，其余位置采用黄土中砂铺贴，花岗岩板的空隙处采用种植土掺草籽填缝。花岗岩台阶下设三道毛石挡土墙，三道挡土墙合计长度为200m。台阶及挡土墙的剖面图如图1所示。

图1 台阶及挡土墙的剖面图（单位：mm）

2 软土地基加固方案

花岗岩台阶紧邻湖域，且在施工前该区域遭受连续强降雨，土质松软，含水量高，不能满足挡土墙对地基承载力的要求。选择两种地基加固方案进行比较，一是钢筋混凝土桩基加固，二是杉木桩加固。钢筋混凝土桩的耐用性高，但是施工复杂，成本高。该施工场地位于湖岸边，台阶紧接环湖公路，场地呈条带状分布，且土质松软，承载力差，大型桩基施工机械难以作业。杉木桩可就地取材，采用小型机械即可作业，施工便捷，可节省成本，加快进度。经过设计方讨论后，决定采用杉木桩对地基进行加固。

杉木桩在该工程实例中的作用如下：一是杉木桩的间距较密，对软弱土体的挤密效果明显，木桩周身与土的摩擦力大，可提高地基的承载力；二是杉木桩排数多，与土挤密后，排桩之间形成整体，使杉木桩也具备了一定的挡土能力，与挡土墙一起共同抵抗土体的侧向压力。杉木桩在承受挡土墙的竖向自重的同时，水平向因承受侧向土压力处于受弯状态，杉木桩抗弯强度一般可达11～15MPa，也充分发挥了其抗弯优势。

按设计单位意见，拟在挡土墙下采用长度为6m、直径为12cm的杉木桩，杉木桩共计4排，横向和纵向的间距均为0.6m，桩基成正方形分布，保证各桩受力均匀。对地基进行加固方案正式实施前，观测试验段，发现效果理想。

3 试验段观测

为验证设计的方案可行性，保证计算结果的准确性。在施工场地随机选取一处进行试验段观察，试验段长度为3m。根据设计要求，在桩顶堆压1.5m高的块石进行静力加载，间隔观察块石顶部的高程变化，72h的总沉降量小于30mm即可。毛石挡土墙基础开挖前，基坑四周每边外扩1.5m，密排打入长度为4m、直径为10cm的杉木桩进行基坑防护。按照设计的要求方式，在基底打入杉木桩。先施工3m作为试验段，待杉木桩承载力试验合格后，再大面积施工，杉木桩施工前涂刷沥青漆进行防腐处理。杉木桩布置如图2所示。

图2 杉木桩分布图（单位：mm）

试验段杉木桩施工完成后，将多余的桩头由人工锯平。随机选择组成正方形的4根杉木桩，铺上木板作为加载平台，其上堆加花岗岩块进行静压，花岗岩块总体积为1.1m×0.9m×1.5m（长×宽×高），在块石顶部做好标记，观察沉降。承载力及沉降观测试验现场图如图3所示。

图3 承载力及沉降观测试验现场图

静压72h，期间每隔24h进行一次水准观测，累计沉降量分别为1mm、2mm、2mm，远远小于设计允许的30mm，试验结果判定沉降稳定，沉降值符合设计要求，表明试验合格，该加固方案可行。

4 杉木桩施工

（1）防腐处理。根据就地取材的原则，选择质量较高的杉木桩，不得有过大弯曲或者蛀孔、缺损的现象。木桩吊运，堆放过程中，不得遭受较大冲击，避免木桩变形。打桩前，对每根杉木桩进行防腐处理，削平枝干和节疤，在树干上均匀密实地涂抹上沥青防腐漆。完成打桩后，将高出设计标高的桩头用人工锯平，并刷沥青漆对端头进行补刷。

（2）施工工艺。施工前先清理干净基底，将碎石及各种垃圾清除。测量放线，在杉木桩所在位置的基底做上标记。挖机就位，吊装杉木桩至标记位置，并人工扶正，采用经纬仪控制桩身垂直度，确保木桩垂打入定位点。利用挖掘机的挖斗逐根将木桩按压至设计标高，对于少数难以按压的木桩，可以利用挖斗背面锤击施打至持力层。人工锯平桩头，保证桩头平齐且距离涂层约0.2m。待全部地基处理完成，第一层铺150mm厚碎石中砂，并用打夯机夯实；第二层支模后，浇筑100mm厚C20混凝土垫层；第三层用挖掘机配合人工用M7.5防水砂浆砌筑毛石。

（3）质量控制要点。技术人员深入现场精心指导，质量管理与测试人员准确检测、严格把关。强化程序、工种、工艺的质量控制，在重点工序建立质量体系和管理专人负责，该工程最重要的质量控制要点是桩身定位偏差和垂直度，平面定位偏差不大于1/2直径，垂直度偏差不大于2%。对于桩间距过大的杉木桩，及时在受力侧进行补桩。施工中如果遇障碍物或者不明原因，木桩不能打入预定深度时，应立即停止施工，待查明原因，明确处理方式后再打入，不得随意割断木桩。

5 结束语

采用杉木桩进行地基处理的施工方案，相比于混凝土桩基方案，节省了约60万元的造价和15d工期。该工程实例说明，只要设计合理，使用得当，采用杉木桩对挡土墙的地基进行处理，仍然是一种经济且合理的选择，既可以就地取材，节省成本，又可有效避开湖域周边施工场地大型机械难以进场的不利条件。杉木桩加固不良地基的方案，具有施工简便，经济效益明显的优势。