水泥攪拌樁在北黎河地基處理中的應(yīng)用

唐 強(qiáng)，王興壯

（1.海南省東方市水務(wù)局，海南 東方 572600；2.海南省東方市灣溪水庫管理所，海南 東方 572632）

水泥攪拌樁在北黎河地基處理中的應(yīng)用

唐 強(qiáng)1，王興壯2

（1.海南省東方市水務(wù)局，海南 東方 572600；2.海南省東方市灣溪水庫管理所，海南 東方 572632）

在河道治理中，經(jīng)常會(huì)遇到各種各樣的軟弱地基，這樣的地基不能滿足結(jié)構(gòu)物的要求，水泥攪拌樁是進(jìn)行地基處理的一種有效形式。以海南省東方市北黎河翻板閘采用水泥攪拌樁進(jìn)行地基處理為例，介紹了水泥攪拌樁在地基處理中的選擇、設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

河道治理；地基處理；水泥攪拌樁；北黎河

在河道治理中，經(jīng)常會(huì)遇到各種各樣的復(fù)雜地質(zhì)條件或軟弱地基，這樣的地基不能滿足結(jié)構(gòu)物的要求，需要經(jīng)過人工加固處理，處理后的地基稱為人工地基。

軟弱地基是指由軟土（淤泥及淤泥質(zhì)土）、沖填土、雜填土、松散砂土及其他具有高壓縮性的土層構(gòu)成的地基。這些地基的共同特點(diǎn)是模量低、承載力小，未經(jīng)人工加固處理不能在上面修筑基礎(chǔ)和建筑物的。地基處理的目的就是針對(duì)在軟弱地基上修筑建造物可能出現(xiàn)的問題，采取各種手段來提高地基土的抗剪強(qiáng)度，增大地基承載力，改善土的壓縮特性，從而達(dá)到滿足工程建設(shè)的需要［1］。

水泥攪拌樁具有易操作、噪音小、不擠土、無地面隆起、無振動(dòng)、無污染，對(duì)施工場(chǎng)地要求低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐中［2］。本文以實(shí)際工程為例，重點(diǎn)介紹水泥攪拌樁在翻板閘地基處理中的應(yīng)用。

1 工程概況

本工程位于海南省東方市北黎河下游，北黎河發(fā)源于海南省東方市境內(nèi)牛嶺，流域地勢(shì)東高西低，上游為丘陵，下游為寬闊的濱海平原。流域集雨面積195.6km2，河長(zhǎng)42.1km，干流坡降0.2%。河流自東向西流經(jīng)抱板、熱水、抱英，在墩頭港入海。

工程范圍以北黎河下游唐馬園村至入海口段，現(xiàn)狀無防洪潮堤防、排澇工程等，基本處于天然無防護(hù)狀態(tài)。

北黎河干流上游建有長(zhǎng)田水庫（小（1）型），中游建有探貢水庫（中型），探貢水庫集水面積77.9km2，占北黎河石板溝支流匯合口（不含石板溝支流面積）以上面積（125.8km2）的61.9%；支流石板溝建有唐馬園水庫（小（1）型），唐馬園水庫集水面積20.2km2，占石板溝支流總面積的69.4%，水庫的調(diào)洪作用會(huì)對(duì)下游洪水產(chǎn)生影響。按GB50201—2014《防洪標(biāo)準(zhǔn)》確定本次工程防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，根據(jù)GB50286—2013《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，堤防工程級(jí)別4級(jí)。

2 地基處理方法選擇

2.1 工程地質(zhì)條件

翻板閘建基底板頂高程0.6m，底板底高程-1.4m（不含齒墻），閘基地層主要為壩基土層，主要包括：②-3（含泥）中粗砂，③-1淤泥質(zhì)土（淤泥質(zhì)砂），④-1砂質(zhì)黏土，④-2含泥砂礫，④-3含泥礫中粗砂，⑤-1全風(fēng)化花崗巖，⑤-2強(qiáng)～弱風(fēng)化花崗巖。各地層地基力學(xué)參數(shù)建議值如表1。

表1 攔河建筑物地基力學(xué)參數(shù)建議值

由表1可知，③-1層淤泥質(zhì)土屬高壓縮性土，強(qiáng)度較低，天然承載力未能滿足壩基強(qiáng)度和變形要求，不宜作為持力層使用，建議對(duì)其進(jìn)行換填或者采用有效的地基處理后方能滿足剛性建筑物的基礎(chǔ)要求。

2.2 地基處理方案比較

根據(jù)閘址地質(zhì)特征，閘基土層為②-1層（含泥）粉細(xì)砂，②-2層（含泥）中細(xì)砂，②-3層（含泥）中粗砂，③-1層淤泥質(zhì)土，④-3層含泥中粗砂。根據(jù)地基應(yīng)力和變形計(jì)算，③-1層淤泥質(zhì)土層不能滿足閘基強(qiáng)度和變形要求。故本工程地基處理重點(diǎn)是加固③-1層淤泥質(zhì)土層。本次設(shè)計(jì)采用拋石擠淤法和水泥土攪拌法進(jìn)行方案比較［3］。

2.2.1 方案1

為滿足拋擠淤和增強(qiáng)②-3層（含泥）中粗砂的防滲能力，閘室段在-3.9m高程以上全部采用換填處理，高程-3.9m～-6.4m進(jìn)行拋石擠淤處理；上游段全部換填至高程-1.4m，靠近閘底板的10m范圍內(nèi)頂部襯砌0.5m厚C20混凝土；下游段全部換填至高程-1.4m。閘室段和上下游之間換填高程差采用1∶3邊坡連接。

2.2.2 方案2

閘基開挖至高程-1.4m，建基面為②-3層（含泥）中粗砂層，淤泥層采用水泥土攪拌樁復(fù)合地基進(jìn)行加固處理，樁底入④-3含泥礫中粗砂層0.5m，樁徑選用準(zhǔn)0.5m，正方形布置，閘室段樁中心距1.20m。

2.2.3 投資比較

方案1和方案2的工程量及投資如表2。

表2 主要工程量及投資比較

方案1采用挖填及拋石擠淤的方法，基礎(chǔ)處理較為徹底，但開挖土方和回填土方工程量較大，且開挖基坑較深，基坑排水和邊坡支護(hù)任務(wù)重，施工難度大，拋石擠淤現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量保證力低。

方案2采用水泥土攪拌樁進(jìn)行地基處理，施工方法亦較為成熟，能夠較好解決軟土層的承載力不和壓縮變形問題。

從投資上看，方案2水泥土攪拌樁法的投資略小。綜上分析，本階段推薦采取方案2（水泥土攪拌樁法）進(jìn)行翻板閘的地基處理。

3 水泥攪拌樁計(jì)算

根據(jù)建議方案，閘室底板基礎(chǔ)和懸臂擋墻基礎(chǔ)均采用水泥土攪拌樁復(fù)合地基進(jìn)行加固處理，樁底入④-3含泥礫中粗砂層0.5m，樁徑選用準(zhǔn)0.5m，正方形布置，閘室段樁中心距1.20m，懸臂擋墻段樁中心距0.8m，樁間地基土層承載力取60kPa。

水泥攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值按式（1）計(jì)算：

式中 fspk為復(fù)合地基承載力特征值（kPa）；m為攪拌樁的面積置換率（%）；Ra為單樁承載力（kPa）；Ap為樁的截面積（m2）；為樁間土承載力折減系數(shù)，取0.40；fsk為樁間土體承載力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa），根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告取60kPa。

水泥攪拌樁單樁承載能力取決于樁身抗壓能力，則單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值按式（2）計(jì)算：

式中 Ra為單樁豎向承載力特征值（kPa）；up為樁的周長(zhǎng)（m）；n為樁長(zhǎng)范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；qsi為樁周第i層土的側(cè)阻力特征值，對(duì)淤泥可取4～7kPa，對(duì)淤泥質(zhì)土可取6～12kPa，對(duì)軟塑狀態(tài)的黏性土可取10～15kPa，對(duì)可塑狀態(tài)的黏性土可取12～18kPa；li為樁長(zhǎng)范圍內(nèi)第i層土的厚度；a為樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)，可取0.4～0.6，承載力高時(shí)取低值；qp為樁端地基土未經(jīng)修正的承載力特征值（kPa）；Ap為樁的截面積（m2）。

經(jīng)計(jì)算，閘室段水泥攪拌樁單樁承載力Ra=88.31kPa，復(fù)合地基承載能力可達(dá)98.03kPa，面積置換率13.6%，大于擋土墻基底最大應(yīng)力；懸臂擋墻段水泥攪拌樁單樁承載力Ra=88.31kPa，復(fù)合地基承載能力可達(dá)154.63kPa，面積置換率30.7%，大于擋土墻基底最大應(yīng)力。

4 結(jié)語

水泥攪拌樁的施工效果及工程評(píng)價(jià)都得到各方一致認(rèn)可，在北黎河地基處理工程中采用水泥攪拌樁處理翻板閘地基是合理的、適用的。未來，水泥攪拌樁在地基處理中的應(yīng)用將更加普遍，建議推廣使用。

［1］孫連軍，馮勇.地基處理方法綜述［J］.山西建筑，2007（33）：141-142.

［2］李善梅.水泥攪拌樁在桂林紅黏土地基處理中的應(yīng)用［J］.路基工程，2011（155）：132-134.

［3］梁學(xué)杰.建筑工程中地基處理方法及現(xiàn)狀分析［J］.黑龍江科技信息，2010（27）：314-314.

［4］李振宇，陳青青，馮茂靜.水泥攪拌樁在河道護(hù)岸邊坡穩(wěn)定處理中的應(yīng)用［J］.浙江水利科技，2015（4）：84-86.

［5］柯賢金.水泥攪拌樁在洪湖市小港河閘地基處理中的應(yīng)用［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2015（4）：104-106.

Application of cement mixing pile in foundation treatment of Beili River

TANG Qiang1，WANG Xing-zhuang2
（1.Dongfang Water Authority of Hainan Province，Dongfang 572600，China；2.Wanxi Reservoir Management Office of Dongfang，Dongfang 572632，China）

Weak foundations can not meet the requirements of structures but often encountered in the river regulation.Cement mixing pile is an effective way of foundation treatment.Taking cement mixing pile foundation of Beili River of Dongfang City in Hainan Province as an example，the paper gives a simple introduction of selection，design and application of cement mixing pile in foundation treatment.

river course regulation；foundation treatment；cement mixing pile；Beili River

TV223

B

1672-9900（2017）05-0069-03

2017-07-31

唐 強(qiáng)（1975-），男（漢族），海南東方人，工程師，主要從事水庫管理工作，（Tel）15989191078。

（責(zé)任編輯：尹健婷）