釘型水泥土雙向攪拌樁在水運工程中的運用

王 偉/安徽省交通勘察設計院有限公司

釘型水泥土雙向攪拌樁在水運工程中的運用

王 偉/安徽省交通勘察設計院有限公司

本文以安徽汊河船閘為例，介紹了船閘基坑采用釘型水泥土雙向攪拌樁復合地基的設計，以及介紹了該復合地基承載力及沉降變形的計算方法，文章具有較強的指導意義，可供相關專業人士參考。

復合地基處理；釘型水泥土雙向攪拌樁；承載力及沉降計算

隨著我國水運建設的快速發展，在水運設計中經常面臨水工建筑物基底落于軟土地基上地基承載力不足的問題。如何有效解決地基承載力不足的問題是水運設計中的關鍵點，目前普遍做法是采用樁基或地基處理，樁基的好處在于效果明顯且對承載力適應性強，但造價較高；地基處理的好處在于造價便宜但沉降較大，且不同結構會出現沉降不一致的情況。本篇文章就安徽汊河船閘工程設計中遇到的地基承載力不足問題，介紹釘型水泥土攪拌樁進行復合地基處理的設計。

1. 工程概況

汊河船閘位于安徽省滁河干流上，汊河船閘建設規模為按照Ⅳ級標準拆除重建汊河船閘，設計代表船型為500噸級，兼顧1000噸級貨船，閘室尺度為200米×23米×4.0米（閘室長度×口門寬×門檻水深）。根據地質報告及設計方案，船閘主體結構基地落于淤泥質粉質黏土上，層厚約8m，該層天然地基容許承載力為80kpa；但計算需要的地基承載力需達到178kpa以上，天然地基承載力遠小于設計需要。

2.釘型水泥土攪拌樁

本項目因軟土地基較厚，采用常規的地基換填技術因換填深度大，不經濟；采用樁基方案，可滿足設計要求，但造價高。通過比選后確定采用復合地基方案，復合地基有深層攪拌法、CFG樁和高壓噴射注漿法等，就工程造價和工期而言，深層攪拌樁具有明顯優勢，而深層攪拌樁中常見的為水泥攪拌著，可明顯提高軟土地基的承載力和減小沉降量，在軟土地基中得到較好的運用。釘型水泥土雙向攪拌樁是一種新型的水泥土攪拌技術，是東南大學巖土工程研究所經過多年研究開發的地基處理新技術，并獲得了國家發明專利。該技術已廣泛應用于軟土地基加固，其科學性、先進性和經濟性已在工程中得到證明。具有攪拌均勻、受力合理、減小沉降和經濟性好等優點。

3. 計算過程

3.1 釘型水泥土雙向攪拌樁復合地基承載力按下式計算：

式中：spkf ——復合地基承載力特征值（kPa）；

β ——樁間土承載力折減系數

m1——擴大頭部分面積置換率

Ap1——擴大頭部分截面積（m2）；

（1）如果樁身強度滿足：

則單樁極限承載力應由下式確定：

（2）如果樁身強度滿足：

則單樁極限承載力應由下式確定

（3）如果樁身強度滿足：

則單樁極限承載力應由下式確定：

3.2 變形計算

地基處理后的變形計算應按照現行國家標準《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2002的有關規定執行。復合土層的分層與天然地基相同（在變截面處應分層計算），各復合土層的壓縮模量等于該層天然地基壓縮模量與樁體壓縮模量按照面積置換率加權平均，即：

豎向承載的釘形水泥土雙向攪拌樁復合地基沉降包括擴大頭深度范圍內復合土層平均壓縮變形量s1、下部樁體深度范圍內復合土層平均壓縮變形量s2和樁端下部未加固土層平均壓縮變形量s3。

擴大頭深度范圍內復合土層平均壓縮變形量s1（mm）按下式計算：

Espi— —擴大頭第i層土深度范圍內復合土層的復合模量(MPa)；

zi, zi?1——擴大頭深度范圍內第i層土底面和頂面深度（m）。

下部樁體深度范圍內復合土層平均壓縮變形量s2（mm）按下式計算：

Espj——下部樁體第j層土深度范圍內復合土層的復合模量(MPa)；

本次船閘設計，釘型水泥土雙向攪拌樁具體參數如下：

從上表中可以看出，采用釘型水泥土攪拌樁加固地基地基承載力可滿足設計要求，且沉降也在控制范圍內。

4.結論

本文以安徽汊河船閘工程設計為例，介紹了釘型水泥土攪拌樁的復合地基。介紹了復合地基承載力及沉降變形的計算方法。因此，釘型水泥土攪拌樁的復合地基具有一定的推廣價值，以期對同類工程提供借鑒，也是筆者希望所在。

[1] 釘型水泥土雙向攪拌樁復合地基技術規程（蘇JG/T024-2007）[S]．

[2] 《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2002 [S]．

[3] 張心劍．釘型水泥土雙向攪拌樁在工程中的應用[J]．采礦技術，2010,(11):38-39．

[4] 陳奇平．釘型水泥土雙向攪拌樁在深層軟基處理中的應用[J]．水利科技，2014,(02): 57-59．

[5] 李仁民．釘型水泥土雙向攪拌樁施工技術及應用[J]．建筑施工，2007，（,04）:230-232．