水閘砂土液化地基處理分析

■秦麗莎 ■汕尾市水利水電規(guī)劃設(shè)計院，廣東 汕尾 516600

1 工程概況

陸豐市蘇區(qū)十四孔水閘位于陸豐市上英鎮(zhèn)境內(nèi)，閘址區(qū)地貌屬水系入海口三角洲平原，微地貌單元為漂涌溪下游河床及兩側(cè)人工填筑的圍堰、海堤。場地第四系松散堆積物覆蓋層厚度較大，多為海陸交瓦堆積，河水?dāng)y帶泥沙進入河口三角洲地帶，水流變緩，泥沙大量沉淀，形成河床沖積堆積物;河流水量有限，海水漲潮時，海水?dāng)y帶泥沙及有機物等倒灌入河口三角洲，又形成河床海相堆積物，如此往返交替，河床形成深厚的海陸交瓦松散堆積物，多為松散的砂土或淤泥、淤泥質(zhì)土等，因成因較復(fù)雜，導(dǎo)致地層復(fù)雜多變。當(dāng)水閘地基為中粗砂構(gòu)成時，應(yīng)充分考慮砂土液化的影響。現(xiàn)結(jié)合本地區(qū)水利工程實例來淺談水閘砂土地基處理方法。

2 基礎(chǔ)地質(zhì)特性及常規(guī)處理方案

根據(jù)鉆探揭示，場地的主要地層由人工填土層，沖積成因的粉細砂層、淤泥質(zhì)土層、中粗砂層、粘土層、圓礫層，殘積土層及全-強風(fēng)化花崗巖組成。水閘場地按地震烈度7 度設(shè)防，場地內(nèi)地表水與地下水均十分發(fā)育，存在厚度較大飽和砂土層，主要為②淤泥質(zhì)粉細砂層與④中粗砂層，需對場地進行液化判別。液化判別結(jié)果見下表。

從上表可看出，場地內(nèi)可液化土分布很不均勻，在水平方向和垂直方向上都表現(xiàn)出無規(guī)律差異性。總體判斷場地地基的液化等級為中等～嚴重，液化危害性較大，地震時噴水冒砂的可能性大，局部區(qū)域地面變形很明顯，可造成不均勻沉降和開裂，不均勻沉降量可能達到200mm，局部區(qū)域更大，上部結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生不容許的傾斜。設(shè)計時不宜將未經(jīng)處理的液化砂土層作為天然地基持力層。

抗液化措施，水閘對地基承載力要求不高，局部區(qū)域淺層淤泥質(zhì)土③挖除換填后，地基土主要為中粗砂④與粉細砂②，地基承載力可滿足荷載要求;水閘地基的主要工程地質(zhì)問題為飽和砂土液化問題，地基處理的主要目的為消除液化。常用措施為:(1)采用深基礎(chǔ)穿過可液化土層，基礎(chǔ)底面應(yīng)埋入液化以下的穩(wěn)定土層中，其深度不應(yīng)小于1.0m。(2)采用加密法加固，如振沖、振沖加密、擠密碎石樁、強夯等，應(yīng)處理至液化深度下界，且應(yīng)保證處理后砂土不再液化。(3)采用圍封法，即板樁(地下連續(xù)墻)圍封水閘基礎(chǔ)，板墻體必須嵌入非液化土層。

3 地基處理方案選定

水閘基礎(chǔ)置于中粗砂、粉細砂層，其承載力標(biāo)準值110kPa。對其地基采用1.3m 直徑的高噴樁，共62 根，總長1798m，進行加固處理。而且場地內(nèi)砂土極易液化，為防止水閘基礎(chǔ)液化，本階段對水閘基礎(chǔ)處理采用混凝土灌注樁方案和采用高壓旋噴水泥連續(xù)墻圍封法方案進行比較。兩種基礎(chǔ)加固設(shè)計如下:

混凝土灌注樁方案:經(jīng)計算，采用φ600mm 混凝土灌注樁基礎(chǔ)，正方形布置，樁端進入全風(fēng)化花崗巖層，樁長為42m，根數(shù)為173 根，總長為7266m?；炷凉嘧犊善鸬较麥p地基砂土液化的效果。選擇該方案時，為防止?jié)B透破壞，水閘需設(shè)防滲墻，與該方案合并計算投資。

高壓旋噴水泥連續(xù)墻圍封法方案:經(jīng)計算，采用φ1300mm 高壓旋噴水泥樁基礎(chǔ)，間距1000mm，連續(xù)布置，使水閘基礎(chǔ)被圍封成一個封閉的整體。樁長為平均29.0m，圍封體根數(shù)為353 根，加閘室底布置30根，總長為11107m。高壓旋噴水泥連續(xù)墻可起到消減地基砂土液化的效果，同時亦起到防滲功效。

從工程的布置、泄洪能力及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，兩種基礎(chǔ)加固方案均能滿足要求。主要是基礎(chǔ)加固目的地震液化問題達成效果及投資進行考慮;對于閘基承載力在地震時兩方案均可滿足設(shè)計要求，但基礎(chǔ)加固主要為了地震液化問題。混凝土灌注樁方案，在進行地震發(fā)生時，雖然能保證閘室不破壞，但其閘基土層依然會發(fā)生流失，形成空洞，需要重新修復(fù)才能恢復(fù)水閘正常使用，而恢復(fù)工作困難;而高噴水泥圍封方案可以保證砂土不流失，不影響地震后，水閘仍可使用。所以，高噴水泥圍封對處理飽和砂土效果更好，推薦采用。

4 結(jié)語

綜上所述，在水閘基礎(chǔ)遇到砂土液化問題需處理時，需綜合考慮周邊地質(zhì)、水文環(huán)境，地震工況，當(dāng)?shù)厥┕つ芰?，施工工藝，后續(xù)維護難度及投資額，均衡考慮出適合本工程的最佳方案。

［1］《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》.JGJ79 -2002，2007年10月，中國建筑科學(xué)研究院主編.中國建筑工業(yè)出版.

［2］《土力學(xué)與基礎(chǔ)工程》.2005年，武漢理工大學(xué)出版社.

［3］《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》.GB50007 -2002，2008年6月，中華人民共和國建設(shè)部主編.中國建筑工業(yè)出版.