水泥粉噴樁地基處理在潛山市高鐵新區(qū)排澇泵站中的運(yùn)用

甘豐青

摘 要：著重介紹了潛山市高鐵新區(qū)排澇泵站通過對地基處理方案的比選，確定采用水泥粉噴樁處理地基的工程運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：排澇泵站;地基處理;水泥粉噴樁;運(yùn)用

0 前言

隨著合安九快速客運(yùn)鐵路線路的修建，潛山市人民政府抓住新建潛山南站的契機(jī)，為此擬在潛山南站北側(cè)新建高鐵新區(qū)，以適應(yīng)時代發(fā)展需求。擬建高鐵新區(qū)位于潛山市梅城鎮(zhèn)河灣村、油壩鄉(xiāng)東店村境內(nèi)，屬于潛山市中聯(lián)圩內(nèi)?？紤]到高鐵新區(qū)新建后使得區(qū)域土地利用性質(zhì)改變，區(qū)域內(nèi)排澇問題較為突出，現(xiàn)狀排澇標(biāo)準(zhǔn)不能滿足高鐵新區(qū)發(fā)展要求，需在高鐵新區(qū)適當(dāng)位置新建一座排澇泵站。

1 工程概述

新建的高鐵新區(qū)排澇站具有抽排和自排功能，其中抽排設(shè)計流量15.8 m3/s，自排設(shè)計流量19.0 m3/s，本站安裝4臺1200ZLB-100立式軸流泵，總裝機(jī)功率1 420 kW。高鐵新區(qū)排澇站樞紐工程由攔污檢修閘及、前池、泵房、匯水箱和防洪閘等工程組成。泵房為堤后式濕室型，正向進(jìn)出水布置。

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB50201-2014和《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL252-2017，高鐵新區(qū)排澇泵站工程規(guī)模為中型，工程等別為Ⅲ等工程，泵房、進(jìn)出水等永久性建筑物按3級建筑物設(shè)計，其他次要建筑按4級建筑物設(shè)計。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 站址處地層簡述

①層，雜填土（Qml）：雜色，濕，松散狀態(tài)，含少量植物根莖和碎石等。局部含20 cm砼路面，下為黏性土或碎石回填;局部含10 cm瀝青路面，下為礫石回填。層厚0.60 m～5.00 m，場地普遍分布。

②層，細(xì)砂（Q4al+pl）：黃褐色，濕～飽和，松散～稍密狀態(tài)，含少量云母碎片，切面粗糙，搖震反應(yīng)強(qiáng)烈，手握有濕感。夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和粉質(zhì)黏土，淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和粉質(zhì)黏土呈軟塑狀態(tài)。層厚3.10 m～6.00 m，層頂標(biāo)高18.41 m～20.28 m，場地普遍分布。

③層，淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（Q4al+pl）：青灰、深灰色，飽和，軟塑～流塑狀態(tài)，含少量有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)，有輕微腐臭味。夾粉質(zhì)黏土、粉土和粉細(xì)砂，粉質(zhì)黏土呈軟塑狀態(tài)，粉土、粉細(xì)砂呈松散～稍密狀態(tài)。層厚3.40 m～7.50 m，層頂標(biāo)高13.11 m～16.46 m，場地普遍分布。

④層，細(xì)中砂（Q3al+pl）：灰黃色，飽和，稍密～中密狀，含云母碎片，切面粗糙，搖振反應(yīng)強(qiáng)烈。夾薄層粉質(zhì)黏土，呈可塑狀態(tài)。層厚1.40 m～4.50 m，層頂標(biāo)高8.77 m～10.21m，場地普遍分布。

⑤層，礫砂（Q3al+pl）：暗黃色，飽和，密實(shí)狀，該層含少量卵石、礫石，粒徑1 cm～5 cm，含量隨深度增加而逐漸增加，平均含量約10%～30%，場地普遍揭露，該層未揭穿，最大揭露厚度4.80 m。

2.2 站址處工程地質(zhì)條件分析與評價

站址處場地現(xiàn)狀為農(nóng)田和溝渠，地勢平坦開闊，周邊有鄉(xiāng)村公路和機(jī)耕路，交通較便利。站址處場地淺部土層主要為①層雜填土、②層細(xì)砂、③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。①層雜填土土性變化較大，土質(zhì)松散，滲透性較強(qiáng)，可能會產(chǎn)生滲透變形和沉降變形，建議挖除;②層細(xì)砂，松散～稍密狀態(tài)，層厚3.10 m～6.00 m，層頂標(biāo)高18.41 m～20.28 m，中等透水性，fak=120 kPa;③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，流塑～軟塑狀，層厚3.40 m～7.50 m，層頂標(biāo)高13.11 m～16.46 m，fak=70 kPa，微透水性。

其中：護(hù)底段、鋪蓋段和攔污檢修閘段設(shè)計底標(biāo)高均為17.0 m，埋置于②層細(xì)砂中;泵站前池、泵室、匯水箱設(shè)計底標(biāo)高分別為14.2 m、13.8 m、13.8 m，埋置于③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土中;泵站穿堤涵段設(shè)計底標(biāo)高15.8 m，埋置于②層細(xì)砂中;泵站防洪閘和消力池設(shè)計底標(biāo)高分別為15.8 m和15.3 m，埋置于③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土中。

2.3 地基處理方案設(shè)計

2.3.1 地基防滲處理

根據(jù)地質(zhì)資料泵站站基底板基本坐落在③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和②層細(xì)砂上，偏安全考慮，綜合滲徑系數(shù)取8。泵站基礎(chǔ)防滲長度計算結(jié)果為52.3 m，設(shè)計滲徑長度100.8 m，站基設(shè)計滲徑長度能滿足規(guī)范要求。從地質(zhì)剖面可知，站基位于③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土上，其滲透系數(shù)為2.93E-05，該層土為弱～微透水性，且站基地下輪廓線較長，在高水位時地基土不易產(chǎn)生滲流破壞。

2.3.2 地基承載力加固處理方案

根據(jù)地質(zhì)勘探報告，泵站主要建筑物底板坐落在③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土上，地基允許承載力為70 kPa，小于泵房、匯水箱及翼墻基底計算壓應(yīng)力，且由于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層標(biāo)貫擊數(shù)小于4，根據(jù)《泵站設(shè)計規(guī)范》（GB50265-2010）的規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)小于4擊的粘性土地基不得作為天然地基。因此，需對淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土地基進(jìn)行適當(dāng)加固處理。

攔污檢修閘、穿堤箱涵及防洪閘等建筑物基礎(chǔ)坐落在厚薄不一的②層細(xì)砂及③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土上，該土層壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低，變形量大，且②層細(xì)砂透水性較大，對整體抗?jié)B穩(wěn)定不利。為改善地基應(yīng)力分布、提高地基穩(wěn)定性、減少基底沉降、增強(qiáng)地基的防滲效果，對②層細(xì)砂地基亦進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸烫幚怼?/p>

經(jīng)綜合分析，擬采用水泥粉體噴射攪拌樁和墊層法結(jié)合的措施進(jìn)行軟基加固，其中水泥土攪拌樁的主要優(yōu)點(diǎn)有：①造價較低;②施工工藝簡單，無污染、無振動、噪聲小;③經(jīng)粉噴、攪拌、混合，與土發(fā)生物理化學(xué)作用，形成水泥土攪拌樁復(fù)合地基，能有效提高地基承載力;④淤泥質(zhì)黏土層較厚，加固可深達(dá)下臥的礫砂層，有效減少淤泥質(zhì)土層壓縮量，進(jìn)而減小站基沉降量和不均勻沉降差;⑤成樁過程中不擾動樁周土，并與樁周土有效形成復(fù)合地基;⑥不增大基坑開挖深度，施工較安全。

具體處理范圍劃分：鋪蓋、攔污檢修閘、前池、泵房、匯水箱、漸變段穿堤箱涵、防洪閘及消力池段采用水泥粉體噴射攪拌樁加固處理。

2.3.3 地基處理水泥粉噴樁方案設(shè)計

根據(jù)同類工程設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，粉噴樁直徑采用0.7 m，水泥摻入比暫按15%計，樁距取1.5 m，樁土置換率為0.162，設(shè)計樁底以進(jìn)入④層細(xì)中砂不小于1 m為控制。

通過計算，經(jīng)粉噴樁加固后高鐵新區(qū)排澇站地基承載力設(shè)計值可達(dá)140 kPa左右，大于各建筑物最大基底應(yīng)力，滿足承載力要求。

2.4 地基處理檢測結(jié)果

本工程于2020年9月初開始施工，于2020年12月中旬，經(jīng)過第三方質(zhì)檢單位、潛山市高鐵新區(qū)防洪排澇站工程建設(shè)管理處和監(jiān)理單位現(xiàn)場檢測抽檢共計13組;其中樁號為0491#、0468#、0051#、0067#、0113#、0114#、0198#、0197#做單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，1052#、1061#、1070#、1060#、1069#做單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)論如下：

（1）本次現(xiàn)場共抽檢8組做單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)均滿足設(shè)計復(fù)合地基承載力特征值不小于140 kPa的要求。

（2）本次現(xiàn)場共抽檢5組做單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)，加荷至234 kN時，沉降量可以滿足規(guī)范要求，試驗(yàn)結(jié)果能滿足單樁豎向抗壓承載力117 kN。

3 潛山市高鐵新區(qū)排澇泵站地基處理設(shè)計經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

潛山市高鐵新區(qū)排澇泵站由于地基經(jīng)過水泥深層攪拌樁加固后，地基為復(fù)合地基，有效的改善了地基應(yīng)力分布、提高了地基穩(wěn)定性、減少了基底沉降、增強(qiáng)了地基的防滲效果，同時減小了對施工工期及周邊建筑物的影響，滿足泵站建筑物對地基承載力的需求。

參考文獻(xiàn)：

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[3]SLT 792-2020，水工建筑物地基處理設(shè)計規(guī)范[S].