深层水泥搅拌桩在水闸软土地基处理中的应用

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1、深层水泥搅拌桩在水闸软土地基处理中的应用：本文结合某水闸工程软基处理，简要探讨了深层水泥搅拌桩的设计与施工质量控制措施。　　关键词:软基处理；深层水泥搅拌桩；水闸　　0前言　　深层水泥搅拌法是用于加固饱和软粘土地基的一种较新的方法，它是利用水泥、石灰等作为固化剂通过与软土强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，最终使软土硬结成抗压强度比原状土高得多、并具有整体性、水稳性和一定强度的优质、复合地基，最终达到设计和使用要求。由于深层水泥搅拌法加固地基具有施工工期短、施工简单、材料广、造价低和加固

2、效果明显等特点，因此自上世纪80年代初进入我国以来，被广泛地应用于公路、港口码头、水工建筑工程等的软土地基加固。　　1工程概况　　某水闸是一座集排涝、防洪为一体的小型水闸。场地土以软土为主，工程地质条件较差，须进行地基基础处理。该闸地质属冲积平原地貌，闸建基面高程为-3.1m，开挖深度为1～3m，建基面为第四系深厚冲积层，（2-2）层中粗砂（厚1～2m），下部广泛分布有第（3）层的淤泥、淤泥质软土层，埋深约20m；建基面高程为-11.6m，大部分建基面为第（3）层软土层，地面以下埋深13.5～24.64m。　　

3、2水闸基础处理方案　　本工程地基基础为淤泥、淤泥质软弱土层，根据本工程的实际情况，选择以下方案进行比较:　　2.1真空联合堆载预压方案　　利用塑料排水板进行真空联合堆载预压是排水固结法的一种，是处理软弱土地基一种较好及有效的方法，处理后的地基承载力可提高2·5倍左右，但进行堆载预压往往都不可能快速加载，而必须分级逐渐加荷，待前期荷载下地基强度增加到足以加下级荷载时方可加下一级荷载，加固时间较长，根据本工程的实际情况及有关工程经验，仅地基处理就需5～6个月，水闸基础和闸体结构需在一个枯水期完成，因此，采用排水固结

4、法处理本工程的软基时间不允许，故不予采用。　　2.2复合地基方案　　处理软弱土地基的复合地基有石灰桩、高压旋喷桩及深层水泥搅拌桩复合地基。石灰桩由于施工机械的限制，桩长约为8m左右，本工程软弱土层埋深约10～20m，故达不到处理要求；高压旋喷复合地基由于注入压力大且水泥用量较多，可以取得较高的强度，但造价相应较高；水泥搅拌桩施工速度快、噪音小、抗水平挤压效应好、造价低廉，但形成的复合地基承载力较低，需进行承载力复核。　　现对水闸选择一个闸段对高压旋喷桩和水泥搅拌桩复合地基进行经济比较，见表1。　　表1闸段复合地

5、基经济比较　　　　3深层水泥搅拌桩复合地基的设计　　深层水泥搅拌桩的设计参数参照《软土地基深层搅拌加固技术规程》（YBJ225-91）进行，深层水泥搅拌桩桩径一般不小于500mm，最大桩长不大于20m，设计的主要目的是确定搅拌桩的置换率和桩长，使水泥搅拌桩复合地基承载力设计值达到或略大于建筑物基底最大压应力及最终沉降量，使其满足要求。　　3.1布桩形式　　根据建筑物稳定及基底应力计算，水闸、岸墙基底最大压应力在120～240kPa之间，基底最大不均匀系数在1.5～1.63之间，不均匀系数较小，建筑物沉降将比较均

6、匀，故搅拌桩布桩形式采用柱状正方形布置；电站厂房基础最大压应力达279kPa，基底最大不均匀系数为1.9，而且不均匀沉降对电站影响较大，因此电站基础搅拌桩布桩形式采用格栅形布置，使全部的搅拌桩连成一个整体，如同一个不封底的箱形基础，以减少不均匀沉降。　　3.2搅拌单桩设计　　单桩承载力Nd按下式估算，取其中小值:　　Nd=KquAp及Nd=qsUpLαApfk（1）　　式中:qu为与搅拌桩桩身加固土配比相同的室内加固土试块的无侧限抗压强度，取为1500kPa；qs为桩周土的平均摩阻力标准值，取为8.5kPa；K

7、为强度折减系数，取为0.4；α为桩端土支承力的折减系数，取为0.5。　　按以上两式计算，Φ500搅拌桩的单桩承载力为120kN。从偏于安全的角度出发，在取用单桩设计承载力时宜扣除试验桩桩顶细砂层段的桩身侧摩阻力，按此原则处理后，在淤泥质土层中搅拌桩的极限承载力达306kN以上，则搅拌桩的设计承载力取150kN是可以得到保证的。所以本工程采用的Φ500搅拌桩的单桩承载力为150kN。　　3.3复合地基计算　　复合地基承载力设计值fsp按下式计算：　　（2）　　式中:m为搅拌桩的面积置换率，%，按下式计算；fs为桩

8、间土体承载力标准值，kPa，根据地质报告取45～65kPa；β为桩间土承载力折减系数，取0.75。　　搅拌桩的置换率m和桩数n计算:　　（3）　　（4）　　式中:n为布桩总数（根）；A为上部结构物基础底面积，m2。　　复合地基下卧土层承载力Ph的计算:　　（5）　　式中:fsp为复合地基承载力设计值，kPa；G为假想实体基础自重，kN；As为假想实体基础侧表面积，m2；A1为假想实体基