膠州市云溪河防洪閘地基處理設計

鞏向鋒，耿靈生，程素珍

（山東省水利科學研究院，山東 濟南 250013）

膠州市云溪河防洪閘位于云溪河入大沽河主河槽（樁號109+000）西側900 m，與營舊公路跨云溪河橋合建，距店子河入云溪河東側1 400 m。工程主要包括上游護底及鋪蓋、閘室、下游消力池、海漫、防沖槽、檢修橋等內容。

工程等級為III 等，云溪河防洪閘級別為3 級，次要建筑物為4 級，臨時建筑物為5 級。

1 地基鉆探資料及處理方案

1.1 鉆探資料

在勘察深度范圍內，場區地基土自上而下可分為7 層：第1 層為粉質黏土（Q4al）；第2 層為淤泥質粉質黏土（Q4m）；第3 層為淤泥質粉砂（Q4m）；第4 層為含淤泥粗砂（Q4al）；第5 層為中粗砂（Q4al）；第6 層為強風化粉砂巖；第7 層為中風化粉砂巖。

1.2 閘基處理方案

根據地勘建議，防洪閘閘室采用回旋鉆機鉆孔灌注樁基礎，樁端持力層為第7 層中風化粉砂巖。灌注樁樁徑1.20 m，樁頂高程為-1.6 m（或-3.2 m），樁底高程為-18.00 m，樁長分別為16.4 m 和14.80 m，伸入中風化巖深度不小于2 m，具體深度根據實際地質情況進行調整。

上游混凝土鋪蓋、翼墻以及下游消力池的地基，采用粉噴攪拌樁復合地基加固以提高其地基承載力；在閘室上、下游設攪拌樁防滲墻；在海漫末端設防沖樁，以提高其抗沖能力。

不同部位攪拌樁采用不同的間距、樁長，樁徑統一采用0.50 m。水泥摻入比不小于15%，樁端持力層采用第5 層中粗砂，處理后復合地基的基本承載力根據樁間距確定。

2 鉆孔灌注樁設計

2.1 設計方案

2）設計參數。樁身設計直徑為1.20 m；樁身長度取其中較短的樁長14.8 m；樁端嵌巖深度為2.00 m。

3）巖土設計參數（見表1）。

表1 樁基巖土設計參數

2.2 灌注樁承載力計算

灌注樁承擔的水平力采用30 t，豎向承載力計算如下：

2.2.1 單樁豎向抗壓承載力估算

1）嵌巖樁單樁豎向極限承載力標準值。根據《建筑樁基技術規范》（JGJ94—1994） 中5.2.11 規定的公式，計算嵌巖樁單樁豎向極限承載力標準值。由于樁端持力層為巖石，所以按嵌巖樁計算。計算參數見表2。

表2 計算參數表

2）單樁豎向抗壓極限承載力標準值

經計算，樁身周長u 為3.77 m；樁端面積Ap為1.13 m2。

土的總極限側阻力Qsk為4 143 kN；嵌巖段總極限側阻力Qrk為4 905 kN；總極限端阻力標準值Qpk為3 729 kN。

通過計算得出，小傳動比鉆機絞車減速箱所采用的斜齒輪各個參數為小齒輪齒數31，大齒輪齒數112，螺旋角14.08°，模數7。

單樁豎向抗壓極限承載力標準值為：

Quk=Qsk+Qrk+Qpk=12 777 kN

單樁豎向承載力特征值Ra 計算，根據《建筑地基基礎設計規范》（GB50007—2002） 附錄Q條文Q.0.10 第7條規定：

Ra=Quk/2=6 389 kN

各樁的豎向承載力特征值具體由載荷試驗測定。

2.2.2 樁基中各樁承受的垂直荷載計算

上部結構的荷載通過承臺傳給基樁，根據《公路橋涵設計規范》，閘室穩定計算的4種工況，計算得每根樁所承受的最大豎向荷載1～7 號樁分析分別為：2 469.5、2 466.8、2 464.1、2 461.4、2 458.7、2 456.1、2 453.4 kN。

由灌柱樁的承載力和豎向最大荷載計算可知，該樁所承受的豎向荷載小于樁的豎向承載力，滿足規范要求。

3 粉噴攪拌樁設計

在上游鋪蓋、上下游翼墻、下游消力池處采用粉噴樁復合地基提高地基承載力。

3.1 復合地基攪拌樁的結構設計

為提高地基承載力，上游翼墻、刺墻、鋪蓋、消力池，閘底板部分地基采用粉噴攪拌樁復合地基方案，樁徑均為0.5 m。

鋪蓋及翼墻下復合地基攪拌樁的樁頂高程為-0.4 m，樁底高程為-9.4 m，樁身長度均為9.0 m；鋪蓋下樁間距2 m×2 m，上游翼墻、刺墻下樁間距1 m×1 m。閘底板（順水流方向跨中3 m 范圍）基礎下攪拌樁采用間距1 m×1 m，樁頂高程為-3.2 m，樁底部高程為-12.2 m，樁身長度均為9.0 m。消力池下間距2 m×2 m；樁頂高程為-1.8 m，樁底部高程為-10.8 m，樁身長度為9.0 m。

攪拌樁上鋪褥墊層，除鋪蓋上游5 m 范圍內采用厚50 cm 的水泥土外，其余均采用砂石褥墊層，其最大粒徑不超過20 mm。

3.2 復合攪拌樁中單樁的豎向承載力特征值

根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79—2002）的有關公式，經計算單樁的豎向承載力特征值Ra為124.24 kN。并同時滿足Ra=ηfcuAp，應使樁身材料強度確定的單樁承載力大于或等于由樁周土和樁端土抗力所能提供的單樁承載力，處理后的復合地基承載力允許值以實測值為準。

3.3 攪拌樁復合地基承載力特征值

根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79—2002）的有關公式，復合地基承載力特征值應通過現場復合地基載荷試驗確定，當樁間距為2 m×2 m 時，經計算得復合地基承載力特征值fspk=95.76 kPa＞66.80 kPa。

當樁間距為1 m×1 m 時，經計算，fspk=179.05 kPa＞130.83 kPa（上游翼墻的最大地基承載力）。

可見，攪拌樁復合地基的承載力特征值滿足上游翼墻、鋪蓋、消力池的地基應力要求。

4 結 語

在閘底板下采用鉆孔灌注樁基礎，在上游鋪蓋、上下游翼墻，下游消力池處采用粉噴樁復合地基提高地基承載力，既保證了工程安全，又降低了工程投資。鉆孔灌注樁與粉噴攪拌樁結合處理軟土地基的方案在膠州市云溪河防洪閘中的成功應用，可作為其他類似工程的參考依據。

[1]鄭志.水泥攪拌樁在水閘軟弱地基處理中的應用[J].城市建設與商業網點，2009(23).

[2]程俊青.水閘工程采用粉噴樁地基處理特殊性的探討[J].中國新技術新產品，2009(13).