淮河干流某行洪區(qū)退洪閘翼墻及導(dǎo)水墻粉噴樁地基水泥摻入比試驗(yàn)結(jié)果分析

邱坤華

淮河干流某行洪區(qū)退洪閘翼墻及導(dǎo)水墻粉噴樁地基水泥摻入比試驗(yàn)結(jié)果分析

邱坤華

一、前言

某行洪區(qū)位于安徽懷遠(yuǎn)縣境內(nèi)，是淮河干流上低標(biāo)準(zhǔn)行洪區(qū)，為了提高行洪區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)，修建退洪閘節(jié)制洪水。退洪閘采用開敞式水閘型式，共30孔，單孔凈寬10m，總凈寬300m。水閘設(shè)計(jì)流量為3500m3/s。閘室兩側(cè)均設(shè)空箱岸墻，水閘上下游翼墻頂部均設(shè)置導(dǎo)水墻，翼墻的結(jié)構(gòu)型式為空箱式和扶壁式結(jié)構(gòu)，翼墻及導(dǎo)水墻基礎(chǔ)采用粉噴樁加固。

二、地質(zhì)概況

翼墻及導(dǎo)水墻地基持力層為軟弱層，地層分述如下：①層輕粉質(zhì)壤土；②層重粉質(zhì)壤土,強(qiáng)度較低，高壓縮性，天然含水率35.0%～49.0%；③層重粉質(zhì)壤土,強(qiáng)度較低，高壓縮性,天然含水率31.6%～38.0%；④層中粉質(zhì)壤土，中等偏高壓縮性土,天然含水率25.5%～36.8%；⑤層細(xì)砂，低壓縮性土；⑥層粉質(zhì)粘土,中等壓縮性土。

三、水泥與土反應(yīng)原理

當(dāng)水泥拌入土中,遇到土中水分即發(fā)生水化和水解反應(yīng)。水泥的各種水化物生成后，部分自身繼續(xù)硬化，形成水泥石骨架，有的則與其周圍具有一定活性的粘土顆粒發(fā)生離子交換、團(tuán)粒化作用、硬凝反應(yīng)和碳酸化反應(yīng)，生成新的化合物，從而提高水泥土強(qiáng)度。

四、水泥攪拌法影響因素及適用范圍

對(duì)于同一土層,水泥攪拌法加固地基影響因素可分為：①水泥摻入比：當(dāng)水泥摻入比大于10%時(shí)，水泥土強(qiáng)度可達(dá)0.3～2MPa以上；②天然含水率：水泥土強(qiáng)度隨天然含水率的降低而增大；③有機(jī)質(zhì)含量：有機(jī)質(zhì)含量較高的土，水泥加固后的強(qiáng)度一般較低；④地下水的侵蝕性：許多普通硅酸鹽水泥是不適應(yīng)在硫酸鹽的結(jié)晶性侵蝕，甚至喪失強(qiáng)度。

水泥土攪拌法用于處理泥炭土、有機(jī)質(zhì)土、塑性指數(shù)IP大于25的粘土、地下水具有腐蝕時(shí)及無(wú)工程經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)，必須通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。固化劑宜選用強(qiáng)度等級(jí)為32.5級(jí)以上的普通硅酸鹽水泥。適應(yīng)于pH值大于12，水泥摻入量非塊狀加固濕土質(zhì)量的12%～20%，干法施工樁長(zhǎng)不宜大于15m，樁徑不應(yīng)小于0.5m。本工區(qū)基礎(chǔ)座落在②、③兩層重粉質(zhì)壤土上，根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告推薦的天然地基承載力僅為85～95kPa,不能滿足承載（160kPa）要求，設(shè)計(jì)擬采用樁深在13～14m，樁徑0.5m，伸入⑤層（細(xì)砂）的長(zhǎng)度不小于0.5m，水泥摻入比為13%、15%，粉噴攪拌樁進(jìn)行加固處理。

表1 水泥摻入比試驗(yàn)結(jié)果匯總表

五、水泥摻入比試驗(yàn)

通過水泥土室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)照其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（Pt=1.6MPa），確定②、③層重粉質(zhì)壤土層，水泥（等級(jí)42.5級(jí)）摻入比分別為13%、15%的水泥土在7d、28d、90d齡期做無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，為設(shè)計(jì)提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)，合理水泥用量，試驗(yàn)結(jié)果見表1、圖1。

六、資料分析

水泥土強(qiáng)度隨著齡期的增大而增長(zhǎng)，其相關(guān)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式如下：

上式 fcu7、fcu14、fcu28、fcu60、fcu90分別為7、14、28、60、90d齡期的水泥土抗壓強(qiáng)度。

該閘在岸墻及導(dǎo)水墻地基采用水泥粉噴樁進(jìn)行加固處理，從試驗(yàn)結(jié)果分析：

1.水泥摻入量在13%時(shí)

①二層重粉質(zhì)壤土，水泥土齡期在28d時(shí)，水泥土強(qiáng)度為1.62MPa，已到達(dá)設(shè)計(jì)1.6MPa的要求，齡期90d時(shí),水泥土強(qiáng)度繼續(xù)增致2.99MPa。②三層重粉質(zhì)壤土，水泥土齡期在28d時(shí)，水泥土強(qiáng)度為1.55MPa，雖達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的1.6MPa，但隨著齡期至90d時(shí)，其水泥土強(qiáng)度繼續(xù)增致3.04MPa。由此看來重粉質(zhì)壤土層水泥土摻入比在13%時(shí)，齡期在28d時(shí)其部分強(qiáng)度不能滿足設(shè)計(jì)要求,齡期增至90d時(shí),其水泥土強(qiáng)度能滿足設(shè)計(jì)要求。

2.水泥摻入量在15%時(shí)

②、③兩層重粉質(zhì)壤土齡期在28d時(shí)，水泥土強(qiáng)度均超過設(shè)計(jì)要求，齡期在90d時(shí)，水泥土強(qiáng)度均在設(shè)計(jì)要求的2倍以上。由此看來重粉質(zhì)壤土層水泥土摻入比在15%時(shí),其強(qiáng)度能滿足設(shè)計(jì)要求。

3.兩種水泥摻入量強(qiáng)度比較

由圖1曲線分析：齡期在7～28d范圍內(nèi)，水泥摻入量為13%、15%強(qiáng)度差別不大，齡期在28～90d范圍內(nèi)，其強(qiáng)度隨水泥摻入量的增大而增大。

單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)表明，其復(fù)合地基承載力均大于設(shè)計(jì)160kPa的要求。通過本工區(qū)水泥摻入比試驗(yàn)，采用水泥摻入量15%較為客觀；采用13%的水泥摻入量時(shí)，由于現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)水泥土攪拌無(wú)法同實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相比，因地質(zhì)條件變化、施工操作等因素，導(dǎo)致地基加固不理想，影響地基加固效果。

七、結(jié)論

粉噴樁加固含水量較高的軟土地基是較為有效的方法，合理采用水泥摻入比，既滿足設(shè)計(jì)要求水泥土強(qiáng)度，又滿足地基承載力要求，同時(shí)經(jīng)濟(jì)上較為節(jié)省，施工工期短，工藝簡(jiǎn)單便于操作

安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院 233000）