水泥粉噴樁地基處理在潛山市高鐵新區排澇泵站中的運用

甘豐青

摘 要：著重介紹了潛山市高鐵新區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用。

關鍵詞：排澇泵站;地基處理;水泥粉噴樁;運用

0 前言

隨著合安九快速客運鐵路線路的修建，潛山市人民政府抓住新建潛山南站的契機，為此擬在潛山南站北側新建高鐵新區，以適應時代發展需求。擬建高鐵新區位于潛山市梅城鎮河灣村、油壩鄉東店村境內，屬于潛山市中聯圩內。考慮到高鐵新區新建后使得區域土地利用性質改變，區域內排澇問題較為突出，現狀排澇標準不能滿足高鐵新區發展要求，需在高鐵新區適當位置新建一座排澇泵站。

1 工程概述

新建的高鐵新區排澇站具有抽排和自排功能，其中抽排設計流量15.8 m3/s，自排設計流量19.0 m3/s，本站安裝4臺1200ZLB-100立式軸流泵，總裝機功率1 420 kW。高鐵新區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，正向進出水布置。

根據《防洪標準》GB50201-2014和《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL252-2017，高鐵新區排澇泵站工程規模為中型，工程等別為Ⅲ等工程，泵房、進出水等永久性建筑物按3級建筑物設計，其他次要建筑按4級建筑物設計。

2 工程地質條件

2.1 站址處地層簡述

①層，雜填土（Qml）：雜色，濕，松散狀態，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，細砂（Q4al+pl）：黃褐色，濕～飽和，松散～稍密狀態，含少量云母碎片，切面粗糙，搖震反應強烈，手握有濕感。夾淤泥質粉質黏土和粉質黏土，淤泥質粉質黏土和粉質黏土呈軟塑狀態。層厚3.10 m～6.00 m，層頂標高18.41 m～20.28 m，場地普遍分布。

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

④層，細中砂（Q3al+pl）：灰黃色，飽和，稍密～中密狀，含云母碎片，切面粗糙，搖振反應強烈。夾薄層粉質黏土，呈可塑狀態。層厚1.40 m～4.50 m，層頂標高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 站址處工程地質條件分析與評價

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

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

2.3 地基處理方案設計

2.3.1 地基防滲處理

根據地質資料泵站站基底板基本坐落在③層淤泥質粉質粘土和②層細砂上，偏安全考慮，綜合滲徑系數取8。泵站基礎防滲長度計算結果為52.3 m，設計滲徑長度100.8 m，站基設計滲徑長度能滿足規范要求。從地質剖面可知，站基位于③層淤泥質粉質粘土上，其滲透系數為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生滲流破壞。

2.3.2 地基承載力加固處理方案

根據地質勘探報告，泵站主要建筑物底板坐落在③層淤泥質粉質粘土上，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力，且由于淤泥質粉質粘土層標貫擊數小于4，根據《泵站設計規范》（GB50265-2010）的規定，標準貫入擊數小于4擊的粘性土地基不得作為天然地基。因此，需對淤泥質粉質粘土地基進行適當加固處理。

攔污檢修閘、穿堤箱涵及防洪閘等建筑物基礎坐落在厚薄不一的②層細砂及③層淤泥質粉質粘土上，該土層壓縮性高、抗剪強度低，變形量大，且②層細砂透水性較大，對整體抗滲穩定不利。為改善地基應力分布、提高地基穩定性、減少基底沉降、增強地基的防滲效果，對②層細砂地基亦進行適當的加固處理。

經綜合分析，擬采用水泥粉體噴射攪拌樁和墊層法結合的措施進行軟基加固，其中水泥土攪拌樁的主要優點有：①造價較低;②施工工藝簡單，無污染、無振動、噪聲小;③經粉噴、攪拌、混合，與土發生物理化學作用，形成水泥土攪拌樁復合地基，能有效提高地基承載力;④淤泥質黏土層較厚，加固可深達下臥的礫砂層，有效減少淤泥質土層壓縮量，進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計

根據同類工程設計經驗，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，設計樁底以進入④層細中砂不小于1 m為控制。

通過計算，經粉噴樁加固后高鐵新區排澇站地基承載力設計值可達140 kPa左右，大于各建筑物最大基底應力，滿足承載力要求。

2.4 地基處理檢測結果

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

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

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

3 潛山市高鐵新區排澇泵站地基處理設計經驗總結

潛山市高鐵新區排澇泵站由于地基經過水泥深層攪拌樁加固后，地基為復合地基，有效的改善了地基應力分布、提高了地基穩定性、減少了基底沉降、增強了地基的防滲效果，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：

[1]JGJ79-2012，建筑地基處理技術規范[S].

[2]GB50265-2010，泵站設計規范[S].

[3]SLT 792-2020，水工建筑物地基處理設計規范[S].