本文格式為Word版，下載可任意編輯——粉噴樁在水閘軟基處理工程中的應(yīng)用軟基處理回填施工方案水閘工程粉噴樁

摘要:在水閘工程中選擇適合的軟基處理方法，能夠提高水閘根基施工的質(zhì)量，以保證其他工序的順?biāo)炫e行。采用粉噴樁處理軟土地基,對提高軟土地基承載才能、裁減地基的沉降量具有明顯的效果。

關(guān)鍵詞:水閘；軟基處理；粉噴樁；設(shè)計(jì)與施工

水閘是一種利用閘門擋水和泄水的低水頭水工構(gòu)筑物，由于水閘多設(shè)于河道、渠系及水庫邊，經(jīng)常會遇到軟基處境，輕易展現(xiàn)質(zhì)量問題，下文就水閘施工中的軟基處理問題作一些探討。

一、軟土地基上水閘的特點(diǎn)和問題

1.軟土地基上的水閘具有的特點(diǎn)

(l)軟土地基的壓縮性大，承載才能低，抗沖才能差，細(xì)砂輕易液化，在閘室自重及外部荷作用下，地基可能產(chǎn)生較大的沉降或沉降差，造成閘室傾斜，止水破壞，閘底板斷裂甚至發(fā)生塑性破壞引起水閘失事。

(2)水閘在泄流時(shí)，盡管流速不高，但水流仍具有確定的剩余能量，而土基的抗沖才能較低，可能引起水閘下游的沖刷，此外水閘下游常展現(xiàn)的波狀水躍和折沖水流，將會進(jìn)一步加劇對河床和兩岸的淘刷。同時(shí)，由于閘下游水位變幅大，閘下出流可能形成遠(yuǎn)驅(qū)水躍，臨界水躍甚至吞噬度較大的水躍，因此消能防沖設(shè)施要在各種運(yùn)行處境下都能得志設(shè)計(jì)要求。

（3)土基在滲水流作用下，輕易產(chǎn)生滲透變形，更加是粉、細(xì)砂地基，在閘后易展現(xiàn)翻砂冒水現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)閘基和兩岸會被掏空，引起水閘沉降、傾斜、斷裂甚至倒塌。

2.軟土地基上的水閘設(shè)計(jì)和施工應(yīng)留神的問題

(l)選擇好適合閘址。

(2)選擇與地基條件相適應(yīng)的閘室布局形式，保證閘室及地基的穩(wěn)定。

(3)做好防滲設(shè)計(jì)，更加是上游兩岸連接建、構(gòu)筑物及其連接片面，要在空間上形成防滲整體。

(4)做好消能、防沖設(shè)計(jì)，制止展現(xiàn)危害性的沖刷。

（5）選擇適合的軟基處理和施工方法，高質(zhì)量的完成水閘基施工。

二、水閘施工中軟基處理方法及相應(yīng)問題處理

在水閘施工中對軟基處理的方法有好多，如鋼筋鹼灌筑樁、碎石振沖樁、粉體噴射攪拌法等，每一種處理方法都有自己的特點(diǎn)，現(xiàn)以一實(shí)例來說明粉體噴射攪拌法在水閘軟基處理中的應(yīng)用及相應(yīng)問題的處理。

1．工程概況

某工程位于兩河交界，距離河口處100m，閘室為單孔8節(jié)制閘，抽水站為流量為12m3/s,選用4臺40ZLB-125型軸流泵，配套功率為720Kw。閘站一字型布置，分底板。閘室底板順?biāo)鞣较蜷L10m，底頂高0.00m(吳淞高程系，以下同)，上游閘室高6.00m，下游閘室高5.00m。抽水站底板順?biāo)鞣较蜷L11.0m，垂直水流方向長16.2m，四跨。上游翼墻為八字型翼墻，頂高6.00m，擋墻為扶臂式鋼筋布局，下游翼墻為鋼筋混凝土懸臂式擋墻，頂高5.00m。

工程位于某沖積平原上，揭露的地層均為沖積、淤積層，具有較為典型的河流相沖淤積地層特征(即顆粒質(zhì)布局大致呈上細(xì)下粗)，從鉆探資料所透露的地層來看，閘站底板以下地層分布如下:

（1）層素填土：灰色，松散；以粘性土為主，河道內(nèi)為厚約0.6m的淤泥。厚度:1.00-2.40m,平均1.70m;層底標(biāo)高:1.84-3.01m,平均2.30m;層底埋深:1.00-2.40m,平均1.70m。該層土全場分布，土質(zhì)不均，工程性能差。

（2）層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：據(jù)靜力觸探曲線資料說明,厚度:13.00-14.70m,平均13.83m;層底標(biāo)高:-11.69--11.14m,平均-11.53m;層底埋深:15.00-15.90m,平均15.53m。靜力觸探比貫入阻力Ps=0.657MPa，地基承載力容許值f=60KPa，壓縮模量Es=3.0Mpa，高壓縮性土。該層土全場分布，工程性能很差。

（3）層粉質(zhì)粘土：據(jù)靜力觸探曲線資料說明，層底埋深大于17.00，厚度大于4.00m。靜力觸探比貫入阻力Ps=1.84MPa，地基承載力容許值f=140KPa，壓縮模量Es=5.5Mpa，中壓縮性土。該層土工程性能中等，本次勘察未穿透。

場地地下水有兩種類塑。①、②層地下水為潛水，水位上下主要受大氣降水、河水位影響，雨季稍高，約18～19m。③層以下地下水具有承壓性，其次層重粉質(zhì)壤土為完整的隔水層，據(jù)大范圍地質(zhì)鉆孔資料分析，該層含水與河槽不直接連魚，地下水位主要受潛水越流補(bǔ)給，地下水位約17.5～18m。

2．地基處理設(shè)計(jì)

(l)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的問題

1)分析地質(zhì)資料。設(shè)計(jì)之前應(yīng)充分了解外業(yè)勘察所取得的資料,更加應(yīng)了解軟土層的厚度,分層處境,埋置深度,承載力。2)軟土層上構(gòu)筑物的要求。要根據(jù)構(gòu)造物的類型和所需的承載力,沉降量舉行綜合分析,以便確定樁的布置處境。3)持力層的選擇,樁長確實(shí)定。粉噴樁的樁長要根據(jù)計(jì)算確定,應(yīng)盡量選擇自然承載力較高的土層作為持力層,但是由于樁的軸向應(yīng)力在樁的上部3倍～5倍范圍內(nèi)對比集中,以下收斂較快,當(dāng)樁具有確定的長度時(shí)(一般大于8m),那么樁端持力層對單樁承載力影響很小。樁長與樁身強(qiáng)度,置換率,自然地基承載力有直接的關(guān)系,因此要舉行綜合考慮。4)固化劑摻量及樁體強(qiáng)度的設(shè)計(jì)。在確定的荷載下,一般來說固化劑摻入越多,樁身強(qiáng)度越大,灰土置換率越高,復(fù)合地基承載力是由樁體和樁周土強(qiáng)度共同抉擇的。

(2)確定方案

閘室、泵房及上下游翼墻均座落于第一層淤質(zhì)土層上，自然地基承載才能僅60Kpa，而它們的基底承壓力分別達(dá)成了100Kpa、110Kpa和200Kpa，鮮明需采取加固措施設(shè)計(jì)中曾考慮了鋼筋混凝土灌注樁、碎石振沖樁和粉體噴射攪拌法等方案，認(rèn)為采用灌注樁需鉆穿第三層隔水層，引起該區(qū)域水文地質(zhì)條件變化，給以后的管理運(yùn)行帶來繁雜的不穩(wěn)定因素；采用碎石振沖樁雖可解決承載力問題，但其抗?jié)B性能差，易產(chǎn)生滲透變形，而本閘防洪期持水水頭差又較大，粉體噴射攪拌法不僅可以提高地基承載力，抗?jié)B性能好，而且造價(jià)低，只要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求操縱進(jìn)尺、噴粉量，采用全程復(fù)攪使樁身平勻，同時(shí)解決好樁底水泥土與下臥硬土層的結(jié)合問題，該方案完全可以得志水閘的承載力和沉降要求。

(3)設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)攪拌樁的作用機(jī)理可知，所形成的水泥土樁體與樁周土組成復(fù)合地基共同承受建筑物荷載，由于二者剛度相差較大，樁體與樁間土如何分擔(dān)建、構(gòu)筑物荷載是較為繁雜的問題，目前，可按以下閱歷公式計(jì)算:

Fsp.k=Rk.m/Ap+β(1-m)fsk

Esp.k=[l+m(n-1)]Esk

式中:fsp.k―復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kpa)

fsk―樁間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kpa)

m―樁土置換率

Ap―水泥土樁體橫截面積(m2)

β―樁間土承載力拆減系數(shù)，樁間為硬土可取0.1～0.4

Rk―單樁豎向承載力(KN)

Esp.k―復(fù)合地基壓縮模量(Mpa)

Esk―樁間土壓縮模量(Mpa)

N―樁土應(yīng)力比

通過計(jì)算，閘室底板、岸墻及上游翼墻樁土置換率分別為0.196、0.348和0.40，均采用正方形布置，樁徑0.5m，樁距依次為1.0m、0.75m和0.70m?？紤]到水閘岸墻及引堤超載影響，為裁減岸墻后引堤超載引起的后仰沉降量，岸墻后另布置三排護(hù)樁，其他布局底板輪廓外布置一排護(hù)樁。

3．施工操縱

粉體噴射攪拌法地基加固技術(shù)本金低、工效快，曾大量應(yīng)用于工民建工程，后因其噴粉量、攪拌平勻性等不易操縱，一般重要建、構(gòu)筑物更加是水平荷載較大的水利工程均不再推舉采用。

(1)工藝性試樁

為保證工程樁的成樁質(zhì)量，在正式實(shí)施粉體噴射攪拌法之前，均應(yīng)按設(shè)計(jì)確定的初步施工工藝設(shè)置工藝試驗(yàn)樁。該閘共布置了10根工藝性試樁，兩根為一組，分別進(jìn)人硬土層0.5m和1.0m，半程復(fù)攪和全程復(fù)攪。以不同的鉆進(jìn)速度和提升速度、噴灰時(shí)間、鉆機(jī)電流等參數(shù)成樁，試樁7天內(nèi)，在攪拌樁d/4位置鉆孔取芯，重點(diǎn)查看樁底與硬土層結(jié)合面、樁進(jìn)人硬土層質(zhì)量、樁身的平勻性，結(jié)果確定了細(xì)致的成樁工藝:①樁身進(jìn)人下臥硬土層0.5m，此時(shí)鉆機(jī)電流約65A；②鉆進(jìn)和提升速度不大于1m/min；③成樁采用全程復(fù)攪；④鉆頭到樁底時(shí)原地旋轉(zhuǎn)1min，開啟灰罐，再間隔10s后，鉆桿提升工藝性試樁所確定的參數(shù)，為施工、監(jiān)理單位供給了操作性很強(qiáng)的量比指標(biāo)，為保證工程質(zhì)量供給了穩(wěn)當(dāng)?shù)囊罁?jù)。

(2)工程樁施工

粉噴樁的質(zhì)量除設(shè)計(jì)因素外，關(guān)鍵還在于施工質(zhì)量該閘為Ⅱ級構(gòu)筑物，在整個(gè)實(shí)施過程中，施工單位成立了以工程經(jīng)理為組長的地基處理領(lǐng)導(dǎo)小組，監(jiān)理單位全程旁站監(jiān)理，設(shè)計(jì)單位長駐工地合作，嚴(yán)格按照工藝樁所確定的各種參數(shù)有序施工，在一個(gè)月時(shí)間內(nèi)順?biāo)焱瓿闪?06根粉噴樁施工，經(jīng)對101根樁的抽樣簡捷觸探試驗(yàn)和靜載試驗(yàn)，施工質(zhì)量得志設(shè)計(jì)要求，達(dá)成了預(yù)期目的。

4．加固效果

該閘自然地基承載力僅為60kpa(試驗(yàn)值為62kpa)，而閘室、泵房及上下游翼墻基底壓力分別達(dá)100kpa、110kpa和200kpa，盡管根基下臥壓縮層不厚，但自然地基沉降量理論計(jì)算值分別達(dá)成了297mm、352mm和478mm，該閘完工后，采用粉體噴射攪拌法固樁后，經(jīng)沉降觀測，閘室最大沉降量為54mm，岸墻為65mm，閘室與岸墻沉降差僅為11mm，且從沉降曲線分析，已趨于穩(wěn)定，超預(yù)期達(dá)成了加固效果。

5．粉噴樁在水閘軟基處理中應(yīng)留神的問題

粉噴樁是一種高效、經(jīng)濟(jì)和安好的地基處理技術(shù)，不僅可用于一般工業(yè)與民用建筑以及交通工程，同樣可用于大型水利工程。在實(shí)際設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)留神以下幾點(diǎn):

(l)適當(dāng)?shù)貙訔l件

擬加固的軟土地層厚度一般應(yīng)小于10m，且下臥硬土層自然地基承載才能以大于150kpa為宜，樁底進(jìn)人硬土層的深度應(yīng)視硬土層含水量、強(qiáng)度、通過下藝樁取樣試驗(yàn)確定，務(wù)必保證硬上層內(nèi)樁體攪拌平勻、固結(jié)良好和樁尖與硬土層的良好接觸，制止因硬土層內(nèi)含水量過小，固結(jié)差而導(dǎo)致削減樁體強(qiáng)度。

(2)樁身平勻操縱

一般操作規(guī)程規(guī)定，粉噴樁復(fù)攪深度為1/2樁長或1/3樁長，從工藝樁取芯結(jié)果看，一次噴粉提升成樁樁體水泥土攪拌平勻性差，“干層”現(xiàn)象嚴(yán)重，影響了樁身強(qiáng)度，為保證樁身平勻性應(yīng)采用全程復(fù)攪工藝成樁。

(3)鉆桿提升時(shí)間

為保證樁尖成樁質(zhì)量，鉆至樁底后，鉆機(jī)應(yīng)在原地旋轉(zhuǎn)1～2min，開啟灰罐后，應(yīng)使粉體水泥從噴咀噴粉后才能提升，水泥干粉從鉆口到噴咀的時(shí)間與連接兩者的皮管長度和空氣壓力有關(guān)，應(yīng)由試驗(yàn)確定。

(4)護(hù)樁

粉噴樁為復(fù)合地基，其加固范圍不能局限于根基輪廓線范圍以內(nèi)，周邊均應(yīng)布置護(hù)樁，更加對于由引堤與岸墻連接的布置形式，岸墻后引堤根基適當(dāng)范圍內(nèi)也需加固，其范圍應(yīng)由計(jì)算確定，以引堤荷載引起的沉降曲線不影響岸墻為宜，制止水閘岸墻后仰變形。

(5)用心施工