2010在0日 水运工程 Sep.2019 第9期总第560期 Port Waterway Engineering No.9 Serial No.560 复合地基及组合基床在港珠澳大桥 沉管隧道中的应用 李建宇，卢永昌，林佑高，何洪涛 （中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东广州510230 摘要：针对港珠澳大桥岛隧工在在外海、深水、厚软基地质条件下沉管隧道基础沉降及差异沉降控制技术问题，对传统 基与复合地基方豪进行对比，提出港珠澳沉管隧道采用PH汇刚性桩、高噴柔性桩、挤密砂桩数体桩复合地基逐步过渡到天然 地基的地基及抛石+碎石圭的姐合基床方案。复合地基沉降计算分析及观测数据证明提出的新型复合地基及组合基床方控制 沉降及差异沉降的效果显著。提出沉管隧道基出沉降主要组成及复合地基建议的沉降计算方法，可为奏似工往提供参考。 关键词：附性桩复合地基：高喻柔性桩复合地基：挤密砂桩散依桩复合地基：组合基床：沉降：差异沉降 中图分类号：TU447:U6 文献标志码：A 文章编号：1002-4972(2019)09-0273-06 D0:10.16233j.cnki.ism1002-.4972.20190904.040 Application of composite foundation and foundation bed in immersed tube tunnel of Hong Kong-Zhuhai-Macau Bridge LI Jian-yu.IU Yo chang.LIN You-gao.HE Hong-ac (CCCC-FHDI Engipee ring Co.,Ld.Guangzhou 510230.China) Abstract:To control the settlement and differential settlement of the tube tunnel foundation control under the geologic condition of open sea,deep water and thick soft base for the Hong Kong-Zhuhai-Macau bridge tunnel engineering immersed tbe tunnel,we carry out a omparison between the traditional pile foundation and the of the PHC rigid pile,high jet grouting flexible pile,and sand compaction piles gradually to the natural foundation and composite foundation bed.The composite foundation calculation analysis and observation data prov the remarkable effect of the composite foundation and composite foundation bed scheme for thecon of th settlement and differential settlement.The composition of the tube tunnel's foundation settlement and the recommended calculation method for the composite foundation are also given,which may serve as reference for Keywords:rigid pile composite foundation:jet grouting column composite foundation;sand compaction pile 岛碟工程是港珠澳大桥主体工程中投资规模 关键技术，认为沉管隧道是岛隧工程的关键，而 最大、技术难度最高的一个标段，包括为实现桥 隧道基础沉降控制技术是沉管隧道工程的关技 隧转换，在深水、软基区域填筑的东、西人工岛 术之一：孙钧等对沉管隧道复合地基做过介 超长、深埋沉管隧道以及部分非通航孔桥梁。 绍：本文全面地介绍沉管隧道复合地基及组合基 尹海卿阐述了人工岛和沉管隧道的设计与施工 床设计。 收稿日期：2019-0446 作者简介：李建宇(1980一)，男，顺士，从事岩土工设计工作， (C)1994-2019 China Academie Joural Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
2019 年 9 月 水运工程 Sep. 2019 第 9 期 总第 560 期 Port ＆ Waterway Engineering No. 9 Serial No. 560 复合地基及组合基床在港珠澳大桥 沉管隧道中的应用 李建宇，卢永昌，林佑高，何洪涛 ( 中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东 广州 510230) 摘要: 针对港珠澳大桥岛隧工程在外海、深水、厚软基地质条件下沉管隧道基础沉降及差异沉降控制技术问题，对传统桩 基与复合地基方案进行对比，提出港珠澳沉管隧道采用 PHC 刚性桩、高喷柔性桩、挤密砂桩散体桩复合地基逐步过渡到天然 地基的地基及抛石+碎石垄的组合基床方案。复合地基沉降计算分析及观测数据证明提出的新型复合地基及组合基床方案控制 沉降及差异沉降的效果显著。提出沉管隧道基础沉降主要组成及复合地基建议的沉降计算方法，可为类似工程提供参考。 关键词: 刚性桩复合地基; 高喷柔性桩复合地基; 挤密砂桩散体桩复合地基; 组合基床; 沉降; 差异沉降 中图分类号: TU 447; U 6 文献标志码: A 文章编号: 1002-4972(2019)09-0273-06 Application of composite foundation and foundation bed in immersed tube tunnel of Hong Kong-Zhuhai-Macau Bridge LI Jian-yu，LU Yong-chang，LIN You-gao，HE Hong-tao ( CCCC-FHDI Engineering Co．，Ltd．，Guangzhou 510230，China) Abstract: To control the settlement and differential settlement of the tube tunnel foundation control under the geologic condition of open sea，deep water and thick ＆ soft base for the Hong Kong-Zhuhai-Macau bridge tunnel engineering immersed tube tunnel， we carry out a comparison between the traditional pile foundation and the composite foundation，and propose the composite bed foundation scheme，which turns from the composite foundation of the PHC rigid pile，high jet grouting flexible pile，and sand compaction piles gradually to the natural foundation and composite foundation bed．The composite foundation settlement calculation analysis and observation data prove the remarkable effect of the composite foundation and composite foundation bed scheme for the control of the settlement and differential settlement． The composition of the tube tunnel s foundation settlement and the recommended calculation method for the composite foundation are also given，which may serve as reference for similar projects. Keywords: rigid pile composite foundation; jet grouting column composite foundation; sand compaction pile composite foundation; composite foundation bed; settlement; differential settlement 收稿日期: 2019-04-16 作者简介: 李建宇 ( 1980—) ，男，硕士，从事岩土工程设计工作。 岛隧工程是港珠澳大桥主体工程中投资规模 最大、技术难度最高的一个标段，包括为实现桥 隧转换，在深水、软基区域填筑的东、西人工岛， 超长、深埋沉管隧道以及部分非通航孔桥梁［1］ 。 尹海卿［2］ 阐述了人工岛和沉管隧道的设计与施工 关键技术，认为沉管隧道是岛隧工程的关键，而 隧道基础沉降控制技术是沉管隧道工程的关键技 术之一; 孙钧等［3-5］ 对沉管隧道复合地基做过介 绍; 本文全面地介绍沉管隧道复合地基及组合基 床设计。 DOI:10.16233/j.cnki.issn1002-4972.20190904.040
274 水运工程 2019年 1岛隧工程人工岛概况 约700m的桥梁。沉管隧道全长6700m,包括暗 1.1港珠澳大桥岛隧工程 埋段及敵开段1036m,沉管段5664m。沉管隧 岛隧工程总长7440.5m,包括5664m沉 道由33个管节组成，标准管节长180m,8个小 管隧道、2个面积10万m2的离岸人工岛及长 节段，每段22.5m。沉管隧道纵剖面如图1所示。 又0540m平平 ④验层 像秒层 图】沉管隧道纵剖面 12沉管隧道基础技术难点 的最好措施，但桩基础存在以下问：1)成桩后 1)港珠澳沉管隧道处于外海深水条件，采用 桩项高程处于水下15~30m,水下安装桩帽技术 的设计方案须规避施工风险，降低施工难度： 难度大：2)桩帽和隧道结构连接技术难度大，桩 2)港珠波深理沉管学道，中间段地基为密实 帽和隧道结构间填充材料可能因应力集中而破坏： 砂土或坚硬黏土，过渡段分布10-30m软基，在此 3)桩基础不产生沉降，而与之临近的天然地基存在 地基条件下使沉管隧道沉降均匀过渡是技术难点： 沉降，桩基与天然地基沉降协调过渡是技术难点。 3)沉管隧道处于外海强回淤区域，如何保证 复合地基以竖向增强体与地基土共同承担荷 强回淤环境不影响地基刚度是技术难点。 载，通过调整复合地基的桩型、桩长、置换率等， 可较好地协调过渡基础沉降，岛隧工程沉管隧道 2沉管隧道复合地基及组合基床 采用多类型复合地基逐步过波到天然地基的基础 2.1工程地质条件 加固方案。 )第一大层（①层）为淤泥及淤泥质土层，该 2.3复合地基及组合基床 层含水率高、抗剪强度低、压缩性强、渗透性差， 港珠澳沉管隧道起于西人工岛、止于东人T 层厚20~30m. 岛，分为以下几个区段：西岛散开段、西岛暗埋 2)第一大层（②层）为粉质黏土及黏土层，呈 段、西岛过渡段、中间深埋段、东岛过渡段、东岛 软塑-可塑状，判定为正常固结-轻微超固结状态。 暗埋段及东岛散开段。东、西人工岛敬开段和暗埋 3)第三大层（③层）为粉质黏土、黏土层以及 段都处于人工岛上，暗埋段作为岛上建筑的基础 由粉细砂和中砂，粉质黏土及黏土呈可塑-硬塑 即岛上建筑支撑柱作用在隧道结构上：东西岛过渡 状，判定为超固结状态：粉砂及中砂标贯击数大 段有2个小节段处于人工岛上，且其中一个小节段 于25击. 位于钢圆筒上，其余大部分处于人工岛外侧水域。 4)第四大层（④层）为黏土和粗砾砂组成，其 东、西人工岛采用大超载比降水联合堆载预 中黏土层仅分布于东岛，该黏土分布深且厚，为超 压加固处理，软土地基物理力学性质得到显著改 固结状态：粗砂砾标贯击数大于30击，呈密实状态。 善，标贯击数由0击增加到5击，液性指数由1.0 2.2嗟道基础方案选择 降低为0.6，土体由流塑状态变为可塑状态。东、 游道基础加固的目的是控制沉降及差异沉降， 西人工岛敞开段采用降水联合堆载预压处理后的 而差异沉降控制更为关健。采用桩基是减少沉降 天然地基：与散开段相邻的暗埋段，构筑物荷载 2019 China Academie Joural Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.ne
水 运 工 程 2019 年 1 岛隧工程人工岛概况 1.1 港珠澳大桥岛隧工程 岛隧工程总长 7 440. 5 m，包括 5 664 m 沉 管隧道、2 个 面 积 10 万 m2 的 离 岸 人 工 岛 及 长 约 700 m 的桥梁。沉管隧道全长 6 700 m，包括暗 埋段及敞开段 1 036 m，沉管段 5 664 m。沉管隧 道由 33 个管节组成，标准管节长 180 m，8 个小 节段，每段 22. 5 m。沉管隧道纵剖面如图 1 所示。 图 1 沉管隧道纵剖面 1.2 沉管隧道基础技术难点 1) 港珠澳沉管隧道处于外海深水条件，采用 的设计方案须规避施工风险，降低施工难度; 2) 港珠澳深埋沉管隧道，中间段地基为密实 砂土或坚硬黏土，过渡段分布10～30 m 软基，在此 地基条件下使沉管隧道沉降均匀过渡是技术难点; 3) 沉管隧道处于外海强回淤区域，如何保证 强回淤环境不影响地基刚度是技术难点。 2 沉管隧道复合地基及组合基床 2.1 工程地质条件 1) 第一大层( ①层) 为淤泥及淤泥质土层，该 层含水率高、抗剪强度低、压缩性强、渗透性差， 层厚 20～30 m。 2) 第二大层( ②层) 为粉质黏土及黏土层，呈 软塑－可塑状，判定为正常固结－轻微超固结状态。 3) 第三大层( ③层) 为粉质黏土、黏土层以及 由粉细砂和中砂，粉质黏土及黏土呈可塑－硬塑 状，判定为超固结状态; 粉砂及中砂标贯击数大 于 25 击。 4) 第四大层( ④层) 为黏土和粗砾砂组成，其 中黏土层仅分布于东岛，该黏土分布深且厚，为超 固结状态; 粗砂砾标贯击数大于 30 击，呈密实状态。 2.2 隧道基础方案选择 隧道基础加固的目的是控制沉降及差异沉降， 而差异沉降控制更为关键。采用桩基是减少沉降 的最好措施，但桩基础存在以下问题: 1) 成桩后 桩顶高程处于水下 15 ～ 30 m，水下安装桩帽技术 难度大; 2) 桩帽和隧道结构连接技术难度大，桩 帽和隧道结构间填充材料可能因应力集中而破坏; 3) 桩基础不产生沉降，而与之临近的天然地基存在 沉降，桩基与天然地基沉降协调过渡是技术难点。 复合地基以竖向增强体与地基土共同承担荷 载，通过调整复合地基的桩型、桩长、置换率等， 可较好地协调过渡基础沉降，岛隧工程沉管隧道 采用多类型复合地基逐步过渡到天然地基的基础 加固方案。 2.3 复合地基及组合基床 港珠澳沉管隧道起于西人工岛、止于东人工 岛，分为以下几个区段: 西岛敞开段、西岛暗埋 段、西岛过渡段、中间深埋段、东岛过渡段、东岛 暗埋段及东岛敞开段。东、西人工岛敞开段和暗埋 段都处于人工岛上，暗埋段作为岛上建筑的基础， 即岛上建筑支撑柱作用在隧道结构上; 东西岛过渡 段有 2 个小节段处于人工岛上，且其中一个小节段 位于钢圆筒上，其余大部分处于人工岛外侧水域。 东、西人工岛采用大超载比降水联合堆载预 压加固处理，软土地基物理力学性质得到显著改 善，标贯击数由 0 击增加到 5 击，液性指数由 1. 0 降低为 0. 6，土体由流塑状态变为可塑状态。东、 西人工岛敞开段采用降水联合堆载预压处理后的 天然地基; 与敞开段相邻的暗埋段，构筑物荷载 ·274·
第9期 李速宇，等：复合地益及组合燕庆在送珠澳大桥泥管腿道中的应用 ·275. 大，且上部为岛上建筑，采用PHC刚性桩复合地 用水上挤密砂柱复合地基：沉管中间段地基条件 基：沉管过渡段分为岛上岛外两部分，由于岛上 较好，采用天然地基。沉管隧道沿纵向上，采用 段跨越了钢圆筒，钢圆筒内回填砂高程3.0m,待 PHC刚性桩复合地基、高压旋喷柔性桩复合地基、 加固的软土底高程-42-35m,为加固软土层尚 挤密砂桩散体桩复合地基并逐步过渡到天然地基 须穿透上部20m厚回填中粗砂，从施工能力角度 的地基加固形式。沉管隧道沿纵向地基加固形式 选择高压旋喷桩复合地基，岛外段处于水上，采 见图2。 又0540m平均游平面 注：A区：PHC复合地基：B区：高顶复合地基：C区：挤密砂桩复合地基：D区：组合基床 图2沉管隧道纵向地基加围形式 1)暗埋段PHC刚性桩复合地基。采用 区域，采用由密渐疏的布桩形式，桩间距由3.0m 500mm的PHC管桩形成刚性桩复合地基，桩间 逐步扩大至5.0m。桩项铺设约0.5m碎石褥垫 距3.0m,正方形布置，穿透软土层并进入下卧可 层，垫层内夹铺2层土工格橱。PHC刚性桩复合 塑黏土或粉质黏土层，与散开段天然地基相接的 地基加固见图3。 手种石垫层 中相砂 -162 P啡C柱☒ D,C -20835 2,蓝土0 -32814 周，整土0" -35459 -160 250250 03013032705030=130 25025 -44.04 图3PHC刚性桩复合地基加固（高程：m:尺寸：mm。下同） 2)过渡段高压旋喷柔性柱复合地基。采用 土层并进入下卧可塑黏土或粉质黏土层，与暗埋 中1000mm的高压旋喷桩形成高压旋喷柔性桩复 段PHC刚性桩相接。桩顶铺设约0.5m碎石褥 合地基，桩间距1.5m,正三角形布置，穿透软 垫层 (C)1994-2019 China Academic Journal Electronic Publishing Hous All rights reserved.http://www.cnki.net
第 9 期 李建宇，等: 复合地基及组合基床在港珠澳大桥沉管隧道中的应用 大，且上部为岛上建筑，采用 PHC 刚性桩复合地 基; 沉管过渡段分为岛上岛外两部分，由于岛上 段跨越了钢圆筒，钢圆筒内回填砂高程 3. 0 m，待 加固的软土底高程－42 ～ －35 m，为加固软土层尚 须穿透上部 20 m 厚回填中粗砂，从施工能力角度 选择高压旋喷桩复合地基，岛外段处于水上，采 用水上挤密砂桩复合地基; 沉管中间段地基条件 较好，采用天然地基。沉管隧道沿纵向上，采用 PHC 刚性桩复合地基、高压旋喷柔性桩复合地基、 挤密砂桩散体桩复合地基并逐步过渡到天然地基 的地基加固形式。沉管隧道沿纵向地基加固形式 见图 2。 图 2 沉管隧道纵向地基加固形式 1 ) 暗 埋 段 PHC 刚性桩复合地基。采 用 500 mm的 PHC 管桩形成刚性桩复合地基，桩间 距 3. 0 m，正方形布置，穿透软土层并进入下卧可 塑黏土或粉质黏土层，与敞开段天然地基相接的 区域，采用由密渐疏的布桩形式，桩间距由 3. 0 m 逐步扩大至 5. 0 m。桩顶铺设约 0. 5 m 碎石褥垫 层，垫层内夹铺 2 层土工格栅。PHC 刚性桩复合 地基加固见图 3。 图 3 PHC 刚性桩复合地基加固(高程:m;尺寸:mm。下同) 2) 过渡段高压旋喷柔性桩复合地基。采用 1 000 mm 的高压旋喷桩形成高压旋喷柔性桩复 合地基，桩间距 1. 5 m，正三角形布置，穿透软 土层并进入下卧可塑黏土或粉质黏土层，与暗埋 段 PHC 刚性桩相接。桩顶铺设约 0. 5 m 碎石褥 垫层。 ·275·
.276 水运工程 2019年 3)过渡段挤密砂桩散体桩复合地基。过渡段 土或粉质黏土层。对于靠近人工岛侧，附加荷载 岛外水域采用挤密砂桩散体桩复合地基，挤密砂 大于0的区域采用挤密砂桩+堆载预压加固，堆我 桩复合地基与高压旋喷桩复合地基相接。挤密砂 料采用具有可挖性的碎石，地基加固见图4。对于 排直径.1.51.7m,置换率分别为70%、62% 附加应力小于0的区域仅采用挤密砂桩加固，地 55%和42%，砂桩穿透软土层并进入下卧可塑黏 基加固见图5。 子均面高050 ①，泥Q:碎石排水层 ，林土夹Q 图4挤密砂桩+堆载预压加园 又平均海面商形05 ①发花0 ③黏上Q 。花性高程 图5挤密砂桩加固 4)组合基床。厄勒海峡和釜山沉管隧道采用 3沉降计算 的是垄沟相间的碎石垫层，取得了较好的效果。 沉管隧道基础沉降主要由3部分组成：组合基 港珠澳沉管隧道所处珠江口水域回淤强度大，深 床、复合地基和复合地基下卧硬土层。复合地基桩 基槽开挖后平整度低，传统的碎石基床刚度不均 底进入下卧硬土层，下卧土层超固结比为22，理 匀，对隧道结构受力不利。为此，提出块石+碎石 论上不会发生沉降，事实上分层沉降实测数据也 瘩的新型组合基床，组合基床下部为2.0m块石 证实下卧硬黏土层未发生沉降。组合基床下部抛 层并水下夯平，该层一方面克服了基槽开挖不平 石层经水下夯实后，也不会产生沉降。故沉管隧 整问题，另一方面夯平后的块石层沿遂道纵向形 道沉降主要发生在碎石垫层和复合地基中。 成了硬褥垫层，有利于沉管受力均匀：组合基床 1)PHC刚性桩复合地基沉降计算。《复合地 上部为1.3m碎石垄，起到支撑管节及纳淤的作 基技术规范》门刚性桩复合地基沉降计算相当于桩 用。组合基床结构见图6。 身压缩量法，计算理论清晰但桩顶附加荷载较难 n节+1管节 确定。《建筑地基处理技术规范刚性桩复合地 基沉降计算方法采用模量提高系数法，即复合士 882822煎映6联888888 层的压缩模量等于天然地基压缩模量的￡倍，￡为 图6组合基床结构形式（单位：m) 复合地基承载力与天然地基承载力比值，这种方 C)1994-2019 China Academie Joumal Eleetronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.ne
水 运 工 程 2019 年 3) 过渡段挤密砂桩散体桩复合地基。过渡段 岛外水域采用挤密砂桩散体桩复合地基，挤密砂 桩复合地基与高压旋喷桩复合地基相接。挤密砂 桩直径 1. 5 ～ 1. 7 m，置换率分别为 70%、62%、 55%和 42%，砂桩穿透软土层并进入下卧可塑黏 土或粉质黏土层。对于靠近人工岛侧，附加荷载 大于 0 的区域采用挤密砂桩+堆载预压加固，堆载 料采用具有可挖性的碎石，地基加固见图 4。对于 附加应力小于 0 的区域仅采用挤密砂桩加固，地 基加固见图 5。 图 4 挤密砂桩+堆载预压加固 图 5 挤密砂桩加固 4) 组合基床。厄勒海峡和釜山沉管隧道采用 的是垄沟相间的碎石垫层［6］ ，取得了较好的效果。 港珠澳沉管隧道所处珠江口水域回淤强度大，深 基槽开挖后平整度低，传统的碎石基床刚度不均 匀，对隧道结构受力不利。为此，提出块石+碎石 垄的新型组合基床，组合基床下部为 2. 0 m 块石 层并水下夯平，该层一方面克服了基槽开挖不平 整问题，另一方面夯平后的块石层沿隧道纵向形 成了硬褥垫层，有利于沉管受力均匀; 组合基床 上部为 1. 3 m 碎石垄，起到支撑管节及纳淤的作 用。组合基床结构见图 6。 图 6 组合基床结构形式(单位: cm) 3 沉降计算 沉管隧道基础沉降主要由 3 部分组成: 组合基 床、复合地基和复合地基下卧硬土层。复合地基桩 底进入下卧硬土层，下卧土层超固结比为 2. 2，理 论上不会发生沉降，事实上分层沉降实测数据也 证实下卧硬黏土层未发生沉降。组合基床下部抛 石层经水下夯实后，也不会产生沉降。故沉管隧 道沉降主要发生在碎石垫层和复合地基中。 1) PHC 刚性桩复合地基沉降计算。 《复合地 基技术规范》［7］ 刚性桩复合地基沉降计算相当于桩 身压缩量法，计算理论清晰但桩顶附加荷载较难 确定。《建筑地基处理技术规范》［8］ 刚性桩复合地 基沉降计算方法采用模量提高系数法，即复合土 层的压缩模量等于天然地基压缩模量的 ξ 倍，ξ 为 复合地基承载力与天然地基承载力比值，这种方 ·276·
第9期 李速宇，等：复合地益及组合燕庆在送珠澳大桥泥管腿道中的应用 ·277. 法对于多层地基土的适用性值得商椎。桩身压缩 抛填块石层经夯实后，沉降可忽略，组合基床沉 量法沉降计算值偏小，模量提高系数法沉降计算 降主要来自上部1.3m带垄沟的碎石垫层，实测 值偏大，实测沉降数据介于两者之间。 数据表明碎石垫层模量约2.0MPa,隧道基础沉降 2)高喷柔性桩复合地基沉降计算。《复合地 大部分来自碎石垫层，为减少基础沉降，宜控制 基技术规范》高喷柔性桩复合地基沉降计算采用复 碎石垫层厚度。 合模量法《健筑地基处理技术规范》采用模量提 高系数法，由于高喷桩成桩质量较难保证，且考 4沉管隧道基础加固效果 虑到多层土地基复合模量提高系数较难确定等， 2013年5月首节沉管(E1)安装完成后立即进 高喷柔性桩复合地基沉降计算宜采用复合模量法。 行了沉降监测，2017年5月最终接头对接完成， 3)挤密砂桩散体桩复合地基沉降计算。挤密 隧道全线贯通，至2019年3月沉管隧道基础竣 砂桩复合地基沉隆计算采用沉隆折减比法)，也 己历时2~6a,隧道沉降已收敛。实测沉降数据表 相当于应力修正法，沉降计算时桩土应力比一假 明，沉降及时响应荷载，即荷载施加后沉降即刻 取4。本工程中沉降折减比法理论计算值大于实测 发生，并在短时间内收敛。隧道沿纵向的沉降见 值，而采用复合模量法理论计算结果与实测结果 图7。沉降及差异沉降监测数据表明，提出的 较接近。原因可能在于日本挤密砂桩采用的桩体 PHC刚性桩复合地基、高喷柔性桩复合地基、挤 材料低于港珠澳挤密砂桩桩体材料，建议桩体材 密砂桩散体桩复合地基逐步过渡到天然地基的地 料较差时采用沉降折减比法，桩体材料较好时采 基加固形式以及组合基床很好地控制了沉管隧道 用有合模量法 纵向沉降及差异沉隆，保证了哮道结构受力安全。 4)组合基床沉降计算。组合基床下部的2.0m 并做到滴水不漏。 780n.03000s80m.09300 9m0103000100013000100120m0120 中可段 纵向沉降 wtwwwwinno 8007300078090830000093009800103001000010m011001230m0200 十 )织向差异沉降 图7沉管隧道沉降 (C)1994-2019 China Academie Joural Elect .All rights reserved. http://www.enki.net
第 9 期 李建宇，等: 复合地基及组合基床在港珠澳大桥沉管隧道中的应用 法对于多层地基土的适用性值得商榷。桩身压缩 量法沉降计算值偏小，模量提高系数法沉降计算 值偏大，实测沉降数据介于两者之间。 2) 高喷柔性桩复合地基沉降计算。《复合地 基技术规范》高喷柔性桩复合地基沉降计算采用复 合模量法，《建筑地基处理技术规范》采用模量提 高系数法，由于高喷桩成桩质量较难保证，且考 虑到多层土地基复合模量提高系数较难确定等， 高喷柔性桩复合地基沉降计算宜采用复合模量法。 3) 挤密砂桩散体桩复合地基沉降计算。挤密 砂桩复合地基沉降计算采用沉降折减比法［9］ ，也 相当于应力修正法，沉降计算时桩土应力比一般 取 4。本工程中沉降折减比法理论计算值大于实测 值，而采用复合模量法理论计算结果与实测结果 较接近。原因可能在于日本挤密砂桩采用的桩体 材料低于港珠澳挤密砂桩桩体材料，建议桩体材 料较差时采用沉降折减比法，桩体材料较好时采 用复合模量法。 4) 组合基床沉降计算。组合基床下部的 2. 0 m 抛填块石层经夯实后，沉降可忽略，组合基床沉 降主要来自上部 1. 3 m 带垄沟的碎石垫层，实测 数据表明碎石垫层模量约 2. 0 MPa，隧道基础沉降 大部分来自碎石垫层，为减少基础沉降，宜控制 碎石垫层厚度。 4 沉管隧道基础加固效果 2013 年 5 月首节沉管( E1) 安装完成后立即进 行了沉降监测，2017 年 5 月最终接头对接完成， 隧道全线贯通，至 2019 年 3 月沉管隧道基础竣工 已历时 2～6 a，隧道沉降已收敛。实测沉降数据表 明，沉降及时响应荷载，即荷载施加后沉降即刻 发生，并在短时间内收敛。隧道沿纵向的沉降见 图 7。沉降及差异沉降监测数据表明，提 出 的 PHC 刚性桩复合地基、高喷柔性桩复合地基、挤 密砂桩散体桩复合地基逐步过渡到天然地基的地 基加固形式以及组合基床很好地控制了沉管隧道 纵向沉降及差异沉降，保证了隧道结构受力安全， 并做到滴水不漏。 图 7 沉管隧道沉降 ·277·
·278… 水运工程 2019年 5结语 参考文献 1)沉管隧道沉降监测数据表明，沉管隧道大 ]刘晓东港珠澳大桥总体设计与技术挑战[C]仲国海 部分管节沉降小于6cm,最大沉降小于10em,差 洋工程学会第十五届中国海洋（岸）工程学术讨论会 异沉降小于1.1%e。证明提出的PHC刚性桩复合 论文集北京：海洋出版社，201：1720 地基、高喷柔性桩复合地基、挤密砂桩散体桩复 2]尹海卿.港珠澳大桥岛隧工程设计施工关键技术]隧 合地基逐步过渡到天然地基的地基加周形式及组 道建设，2014.341)：606. 合基床可很好地控制嘘道基础沉降及差异沉降， [B]孙钧港珠澳大桥岛隧工程深厚软基与大回淤条件下 的工程处治研究01.隧道建设.2014.349：807-814. 保证隧道结构受力安全，并做到滴水不漏 [4]张志刚，付佰男，姜岩，等复合地基在沉管隧道基础设 2)沉管落道沉降主要由组合基床、复合地括 计中的应用探讨[U].广东公路交通，2012.123(4) 及下卧土层组成，下卧土层超固结比大于2.0，且 50_55 实测数据证实下卧土层不发生沉降，组合基床中 ]李建宇，梁桁港珠澳大桥岛隧工程隧道基础沉降计算 的抛石层经水下夯平后也不会产生沉降，故隧道 及参数选取01.水运工程.2013(7：8489 基础沉降主要来自组合基床中的碎石垫层和复合 [6]朱晓碳，徐伟块石层对组合基床附加应力传递影响分 地基，而碎石垫层沉降所占比例较大，为减少沉 析]福建交通科技，2017(6)：26-2 降应控制垫层厚度。 ]新江大学.复合地燕技术规范：GB/T50783一2012S] 3)刚性桩复合地基桩身压缩量法沉降计算值 北京：中国计划出版社，2012 偏小，模量提高系数法沉降计算值偏大，实测沉降 [8]中国建筑科学研究院建筑地基处理技术规范：JG时 79一2012S].北京：中国建筑工业出版杜，2012. 数据介于两者之间：高喷桩成桩质量较难保证，且 [9]The overs 考虑到多层土地基复合模量提高系数较难确定，高 Technical Standards And Commentaries For Port And 喷柔性桩复合地基沉降计算宜采用复合模量法：挤 Harbour Facilities In Japan[S].Tokyo:The overseas coastal 密砂柱复合地基沉降计算时，桩体材料较差时采用 area development intitute of 沉降折减比法，柱体材料较好时采用复合模量法。 (本文编辑第雪珍】 {上接第241页) partl:code of practice for design and construction:BS BS 5328:1997S]London:British Standard Institution.1997 8110-:1997]London:British Standard Institution,1997 ]中国建筑科学研究院普通混凝土力学性能试验方法 6]HIGGINS J B.ROGERS B R.Designed and detaile 标准：GB50081一2002S]北京：中国建筑工业出板 (BS 8110 1997 []London:British Cemert Ass iation.1998. 社，2002 7]British.Concrete-commry British standard toBS EN0-part1:methd of pecifying and peio▣ guidance for the specifier:BS 8500-1:2002 [S ]London 2002[S1 London-British Standard Institution 2002 13】中国建筑科学研究院混凝土结构没计山]北京：中国 ]British Standardinstitution.Concrete-compementary British 建筑工业出版社，2003。 standard to BS EN 206-=nan2:snecification for constituen 14]British Standardlnstitution.Structural use of concrete- materials and concrete:BS 8500-22002 [S].London e:BS 8110- British Standard Institution,2002. 2:1985S].London:British Standard Institution,1985. [9]British Standardlnstitution.Testing hardened concrete:BS EN dadlnstitutiea,2002 (本文王) C)1994-2019 China Academie Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
水 运 工 程 2019 年 5 结语 1) 沉管隧道沉降监测数据表明，沉管隧道大 部分管节沉降小于 6 cm，最大沉降小于 10 cm，差 异沉降小于 1. 1‰。证明提出的 PHC 刚性桩复合 地基、高喷柔性桩复合地基、挤密砂桩散体桩复 合地基逐步过渡到天然地基的地基加固形式及组 合基床可很好地控制隧道基础沉降及差异沉降， 保证隧道结构受力安全，并做到滴水不漏。 2) 沉管隧道沉降主要由组合基床、复合地基 及下卧土层组成，下卧土层超固结比大于 2. 0，且 实测数据证实下卧土层不发生沉降，组合基床中 的抛石层经水下夯平后也不会产生沉降，故隧道 基础沉降主要来自组合基床中的碎石垫层和复合 地基，而碎石垫层沉降所占比例较大，为减少沉 降应控制垫层厚度。 3) 刚性桩复合地基桩身压缩量法沉降计算值 偏小，模量提高系数法沉降计算值偏大，实测沉降 数据介于两者之间; 高喷桩成桩质量较难保证，且 考虑到多层土地基复合模量提高系数较难确定，高 喷柔性桩复合地基沉降计算宜采用复合模量法; 挤 密砂桩复合地基沉降计算时，桩体材料较差时采用 沉降折减比法，桩体材料较好时采用复合模量法。 参考文献: ［1］ 刘晓东．港珠澳大桥总体设计与技术挑战［C］中国海 洋工程学会．第十五届中国海洋( 岸) 工程学术讨论会 论文集．北京: 海洋出版社，2011: 17-20． ［2］ 尹海卿．港珠澳大桥岛隧工程设计施工关键技术［J］．隧 道建设，2014，34( 1) : 60-66． ［3］ 孙钧．港珠澳大桥岛隧工程深厚软基与大回淤条件下 的工程处治研究［J］．隧道建设，2014，34( 9) : 807-814． ［4］ 张志刚，付佰勇，姜岩，等．复合地基在沉管隧道基础设 计中的应 用 探 讨 ［J］． 广 东 公 路 交 通， 2012， 123 ( 4) : 50-55． ［5］ 李建宇，梁桁．港珠澳大桥岛隧工程隧道基础沉降计算 及参数选取［J］．水运工程，2013 ( 7) : 84-89． ［6］ 朱晓璇，徐伟．块石层对组合基床附加应力传递影响分 析［J］．福建交通科技，2017( 6) : 26-28． ［7］ 浙江大学．复合地基技术规范: GBT 50783—2012［S］． 北京: 中国计划出版社，2012． ［8］ 中国建筑科学研究院． 建筑地基处理技术规 范: JGJ 79—2012［S］．北京: 中国建筑工业出版社，2012． ［9］ The overseas coastal area development institute of Japan． Technical Standards And Commentaries For Port And Harbour Facilities In Japan［S］．Tokyo: The overseas coastal area development institute of Japan，2009． ( 本文编辑 郭雪珍) 檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳檳 ( 上接第 241 页) ［5］ British Standard Institution． Structural use of concretepart1: code of practice for design and construction: BS 8110-1: 1997［S］．London: British Standard Institution，1997． ［6］ HIGGINS J B， ＲOGEＲS B Ｒ． Designed and detailed (BS 8110: 1997) ［M］．London: British Cement Association，1998． ［7］ British StandardInstitution．Concrete－complementary British standard to BS EN 206-1－part1: method of specifying and guidance for the specifier: BS 8500-1: 2002 ［S］． London: British Standard Institution，2002． ［8］ British StandardInstitution．Concrete－complementary British standard to BS EN 206-1－part2: specification for constituent materials and concrete: BS 8500-2: 2002 ［S ］． London: British Standard Institution，2002． ［9］ British StandardInstitution．Testing hardened concrete: BS EN 12390: 2002［S］．London: British Standard Institution，2002． ［10］ British Standard Institution．Guide to specifying concrete: BS 5328: 1997［S］．London: British Standard Institution，1997． ［11］ 中国建筑科学研究院．普通混凝土力学性能试验方法 标准: GB 50081—2002［S］．北京: 中国建筑工业出版 社，2002． ［12］ British StandardInstitution． Concrete-part1: specification， performance，production and conformity: BS EN 206-1: 2002［S］．London: British Standard Institution，2002． ［13］ 中国建筑科学研究院．混凝土结构设计［M］．北京: 中国 建筑工业出版社，2003． ［14］ British StandardInstitution． Structural use of concretepart2: code of practice for special circumstances: BS 8110- 2: 1985［S］．London: British Standard Institution，1985． ( 本文编辑 王璁) ·278·
