淺析思議港閘站工程中軟土地基處理方案

陸雯 吳舒海 呂大為

【摘要】在水利工程中，地基處理是最基本也是最重要的環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到整個(gè)工程的質(zhì)量，而軟土地基是水利工程建設(shè)中常見的一個(gè)問題，文中結(jié)合思議港閘站工程軟土地基處理方案的實(shí)例，介紹了幾種常用于軟土地基的樁基，以期為類似工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】水利施工；軟土地基；樁基

1、引言

軟土地基具有含水量過高、壓縮性強(qiáng)、孔隙較大、靈敏度高、透水性差等基本特點(diǎn)，修建在軟土地基上的水工建筑物往往因地基承載力和沉降量不能滿足要求而需要采取地基處理措施。樁基由于其既可以解決豎向承載力和沉降變形，與底板剛性連接后還能承擔(dān)水平荷載，且樁基具有施工簡單、質(zhì)量容易保證等優(yōu)點(diǎn)，因此在軟土地基水利工程地基處理上有著廣泛的應(yīng)用。

2、工程概況

思議港閘站工程為2級(jí)水工建筑物，合建在一塊底板上，泵站4臺(tái)套機(jī)組分建在節(jié)制閘兩側(cè)，底板順?biāo)飨蜷L24.0m，垂直水流向?qū)?6.4m，頂面高程0.5m，底面高程-1.50m。思議港閘場地為長江新近沖積而成，淺部地基土為低承載力高壓縮性的軟弱土層，場地工程地質(zhì)條件較差。

根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，閘站底板處于②1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，其下臥層自上而下可分為如下各層：

②1層 （Q4 al）：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、重粉質(zhì)壤土，場地均有分布，層厚6.5～8.0m，流塑～軟塑狀態(tài)，高壓縮性，力學(xué)強(qiáng)度低，允許承載力60kPa。

②2層 （Q4 al）：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、重粉質(zhì)壤土，場地均有分布，層厚2.3～4.7m。流塑～軟塑狀態(tài)，高壓縮性，力學(xué)強(qiáng)度低，允許承載力70kPa。

④層（Q4 al-pl）：重、輕粉質(zhì)砂壤土，層厚8.5～12.7m，中密，中壓縮性，力學(xué)強(qiáng)度中等，允許承載力160kPa。

④′層（Q4 al）：淤泥質(zhì)中、重粉質(zhì)壤土，流塑狀態(tài)，層厚2.5～6.5m，中～高壓縮性，力學(xué)強(qiáng)度較低，允許承載力90kPa。

⑥層 （Q4 al）：重、中粉質(zhì)壤土，流塑狀態(tài)，中壓縮性，力學(xué)強(qiáng)度一般，最大揭示厚度4.3m，允許承載力110kPa。

3、地基處理方案比選

根據(jù)地質(zhì)勘探資料，閘站坐落于②1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉砂，地基承載力為60 kPa。根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》表7.3.10，綜合摩擦系數(shù)f可采用0.20～0.25，本次計(jì)算取f=0.25。閘室抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)按《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算。

根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》，計(jì)算閘站穩(wěn)定，計(jì)算成果表明，閘站完建期基底反力最大值/最小值分別為117kPa/95.7kPa，正向設(shè)計(jì)工況下基底反力最大值/最小值分別為101.7kPa/68.4kPa，正向校核工況下基底反力最大值/最小值分別為102.4kPa/67.1kPa，正向地震工況下基底反力最大值/最小值分別82.8kPa/76.8kPa，均不滿足規(guī)范要求，需進(jìn)行地基處理。

因閘站地基軟弱土層平均厚度約10m，采用換土處理技術(shù)不可行。根據(jù)江蘇水利工程軟土地基地基處理工程經(jīng)驗(yàn)，常采用鉆孔灌注樁、混凝土預(yù)制管樁及勁性復(fù)合樁等進(jìn)行地基處理。本工程采用3種樁基地基處理方案進(jìn)行比選。

方案一采用Φ60cm預(yù)制管樁基礎(chǔ)：布置9排Φ60cm預(yù)應(yīng)力管樁，排距為240cm，樁間距為240cm，共99根，樁底高程-26.0m。經(jīng)計(jì)算，閘站最大單樁設(shè)計(jì)豎向荷載為514.0kN，最小單樁容許承載力為573.6kN，符合規(guī)范要求。

方案二采用Φ80cm灌注樁基礎(chǔ)：布置8排Φ80cm鉆孔灌注樁，排距為280m，樁間距為260cm，共72根，樁底高程-31m。經(jīng)計(jì)算，閘站最大單樁設(shè)計(jì)豎向荷載為1158.9kN，水平位移4.8cm，最小單樁容許承載力為1244.6kN，符合規(guī)范要求。

方案三選用等芯柔剛復(fù)合樁，其中外層樁為柔性樁，采用直徑70cm的水泥土攪拌樁，間距為1.5m，水泥摻入量為18%，設(shè)計(jì)攪拌樁樁身水泥土的抗壓強(qiáng)度不得小于1000kP；剛性樁作為樁體內(nèi)芯，采用C30素砼樁芯，直徑為22cm，樁長15m。經(jīng)計(jì)算，勁性復(fù)合樁單樁承載力特征值為286kN，置換率為17.1%，處理后的復(fù)合地基承載力計(jì)算值為161kPa，符合閘站地基承載力要求。

經(jīng)比選，勁性復(fù)合樁地基方案投資雖省，但工期較長，增加施工機(jī)械，對施工工藝要求較高。灌注樁雖投資雖略多，但施工較為方便，對周圍建筑物影響較小，較其他2種方案可靠性高，且閘站身是整個(gè)工程最重要的部分，對沉降的敏感性要求較高，因此閘站地基處理采用方案二，即采用Φ80cm灌注樁基礎(chǔ)。

4、結(jié)語

水利工程中常會(huì)遇到軟土地基的問題，如果對軟土地基處理不當(dāng)，會(huì)直接影響工程的質(zhì)量及安全性能。因此，需做好對軟土地基處理工作，選擇合適樁基類型十分重要。思議港閘站工程軟土地基處理方案的比選，可為類似工程提供參考。

參考文獻(xiàn)：

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