小型農田水利工程軟土地基加固處理方法

農田水利

小型農田水利工程軟土地基加固處理方法

梁 軍 石 煒 沈芝瑩 陳 娟

一、概述

小型農田水利工程規模小、工程形態多樣，用引水、提水、蓄水等多種方式灌溉農田，常建設在田間，施工條件差，單體工程投資低。軟弱土是指淤泥、淤泥質土和部分沖填土、雜填土及其他高壓縮性土，由軟弱土組成的地基為軟土地基。

近年來，淮安市里下河地區射陽湖周邊有很多小型農田水利工程在軟土地基上興建，但以軟土作為建筑物的地基有很多不利因素，由于軟土的強度很低，壓縮性較高，不能承受較大的建筑物荷載，建筑物基礎的沉降和不均勻沉降往往比較大，因此在軟土地基上建造建筑物必須對軟土地基進行處理。本文列舉兩種軟土地基處理方法，供同類工程借鑒。

二、加固處理方法

根據相關的技術規范，軟土地基常采用的地基處理方案有：墊層法、強力夯實法、振動水沖法、樁基礎等，本文針對小型農田水利工程整體造價低、施工條件差、大型機械無法進場等特點，提出適宜且經濟實用的地基處理方法：

1.水泥土換填墊層法

（1）施工方法

針對厚度不大的軟土地基，可以直接開挖清除，然后以換填墊層的方案進行地基處理。一般可采用性能穩定、壓縮性低的天然或者人工材料。該地區直接采用水泥作為固化劑與開挖清除出來的軟土強制拌和，形成高強度的水泥土，然后回填至設計標高，一般水泥摻入量為10%左右，針對小型農田水利工程回填壓實度不低于0.93，處理過后地基水泥土的承載力可達到300kPa左右，遠高于一般堅硬粘土承載力值，地基處理效果明顯。

（2）工程實例

某小型泵站設計流量0.50m3/s，設計凈揚程2.00m，水泵采用500ZLB-125立式軸流泵一臺，站身采用墩墻式濕實型泵房，通過結構穩定計算，站身部位地基反力為65.0kPa。站身底板位于第三層軟弱淤泥土上，厚度約為1.30m，地基承載力僅為45.0kPa，采用換填水泥土方式進行地基處理，換填后通過靜載試驗測得地基承載力為280kPa，滿足結構穩定需要。該工程總投資概算約為45萬元，而地基處理投資為1.6萬元，僅占總投資的2%左右。

2.松木樁基礎

作為一種古老的地基處理方法，松木樁以其取材容易、施工技術簡單易行、造價較低的優點在里下河地區獲得了廣泛的應用，但在目前現有的地基處理技術規范中均未提及。

（1）計算方法

1）單樁承載力標準值計算

a.按照樁材強度確定單樁承載力標準值

松木樁單樁承載力受樁材自身強度限制，按照樁材強度確定的單樁承載力標準值計算公式如下：

Ra=ψα[σ]Ap

式中：Ra—單樁承載力標準值（kN）；

ψ—縱向彎曲系數，與樁間土質有關，一般取為1.0；

α—樁材料的應力折減系數，木材取為0.5；

[σ]—樁材料的容許應力（kPa），根據《木結構設計規范》選取；

Ap—樁端截面積（m2）。

b.按照土抗力確定單樁承載力標準值

松木樁在土中形成摩擦樁，其單樁承載力標準值按照下式計算：

Ra=μΣqsili+qpAp

式中：Ra—單樁豎向極限承載力標準值（kN）；

μ—樁身周長（m）；

qsi—樁側第i層土的極限側阻力標準值（kPa）；

qp—極限端阻力標準值（kPa）；

li—樁周第i層土的厚度（m）；

Ap—樁端截面積（m2）；

根據以上兩種計算結果，取小值確定為松木樁單樁承載力標準值。2）復核地基承載力計算

式中：fsp，k—復合地基的承載力（kPa）；

m—面積置換率；

Ap—樁的截面積（m2）；

fs，k—樁間天然地基土承載力特征值（kPa）；

β—樁間土承載力折減系數；

Ra—單樁承載力標準值（kPa）。

（2）松木樁樁材與施工

木樁一般選取大頭直徑不小于18cm，尾徑不小于15cm。樁身要求挺直，一面彎曲不宜大于樁長的l%，二面彎曲的不宜使用。不得有腐朽、蟲害及漏節等庇點。樁尖可對稱削成三棱或四棱，樁尖在樁縱軸線上，長度為直徑的1.5倍。施工時人工扶正松木樁，樁位按設計間距以梅花狀布置；將挖掘機的挖斗倒過來輕輕扣壓樁至軟基中；按壓穩定后，人立即離開樁位，用挖斗背面擊打樁頭，直到沒有明顯打入量為止，確保松木樁垂直打入持力層；打樁完畢后根據上部結構高度鋸平樁頭，在樁頂鋪設一層20cm厚級配碎石褥墊層，然后澆筑結構封底。

（3）工程實例

某小型泵站設計流量0.72m3/s，設計凈揚程3.10m，水泵采用600ZLB-125立式軸流泵一臺，站身采用墩墻式濕實型泵房，通過結構穩定計算，站身部位地基反力為71.0kPa。站身底板位于第三層軟弱淤泥土上，厚度約為4.20m，地基承載力僅為50.0kPa，采用施打5.0m長松木樁方式進行地基處理，根據上述計算理論，確定松木樁間距為0.8m，加固后地基承載力為96.1kPa。工程地基處理后通過靜載試驗測得地基承載力為102kPa，表明上述計算理論合理。該工程總投資概算約為62萬元，而地基處理投資為3.5萬元，僅占總投資的5.6%左右。

三、結論

本文結合地區實際工程經驗對小型農田水利工程軟體地基處理，提出兩種方案：如軟弱地基土厚度比較小，低于2.0m，采用10%水泥土進行換填處理；軟弱地基土厚度大于2.0m，采用松木樁進行加固處理。工程實例表明，松木樁基礎提出的理論計算成果與現場試驗結果一致，可作為設計依據確定最優的樁間距。提出的兩種處理方式符合小型農田水利工程施工特點，原材料運輸方便，現場施工技術簡單，對施工機械及施工人員要求低

（作者單位：淮安市水利勘測設計研究院有限公司 223005）