上海軟土地區(qū)河道泵閘基礎(chǔ)加固方法實(shí)例分析

張安安

摘? ? 要：上海軟土地區(qū)河道泵閘基礎(chǔ)下當(dāng)存在軟弱土層時(shí)往往需要進(jìn)行地基加固，相同地質(zhì)條件下地基加固的方法有很多，加固的效果也各不相同，本文通過工程實(shí)例分析了上海地區(qū)地質(zhì)條件，并通過對(duì)比幾種常用加固方式的成果，得出在相似地質(zhì)條件及載荷條件下，預(yù)制混凝土小方樁具有更好的加固效果。

關(guān)鍵詞：軟土;泵閘基礎(chǔ);地基加固;預(yù)制小方樁

1? 前言

工程地質(zhì)中的地下水和軟弱土層是危害房屋建筑以及水利工程的主要因素，上海地區(qū)地處長(zhǎng)江三角洲地區(qū)，土質(zhì)較軟，地層條件較差，了解當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)條件對(duì)前期方案階段以及后期設(shè)計(jì)方案階段有著重要的作用，同時(shí)選擇合理的基礎(chǔ)加固方法對(duì)于工程安全及造價(jià)相當(dāng)重要，本文通過工程實(shí)例總結(jié)上海地區(qū)土層條件，同時(shí)對(duì)不同基礎(chǔ)加固方法進(jìn)行對(duì)比分析，提出適合上海地區(qū)的地基加固方案。

2 上海地區(qū)軟土地質(zhì)情況

上海位于長(zhǎng)江三角洲地區(qū)，軟土土層地質(zhì)年代為全新世Q4，土質(zhì)以粘性土和粉質(zhì)粘土為主，其中淺中部深度內(nèi)均有③1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土分布，此層埋藏深度較淺，基本位于表層“硬殼層”以下，且層厚較大，工程地質(zhì)條件較差，承載力較低，以此層作為基礎(chǔ)持力層的工程建筑后期沉降量較大。

3? 工程概況

某圩區(qū)改造項(xiàng)目位金山區(qū)朱涇鎮(zhèn)，地貌單元為湖沼平原Ⅰ2區(qū)，共建造11座泵閘。泵閘底板底高程-0.70m～-0.80m，均坐落于③1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土上，該層地基承載力允許值為50kPa，經(jīng)修正后地基承載力設(shè)計(jì)值60KPa。

場(chǎng)地的地層物理力學(xué)性質(zhì)見表1，泵閘按照基本組合設(shè)計(jì)時(shí)，其計(jì)算結(jié)果如表2，可知基底最大應(yīng)力超過允許值，因此，基底應(yīng)力不滿足規(guī)范要求，需要進(jìn)行地基基礎(chǔ)處理。

4? 地基基礎(chǔ)加固方案選擇

根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)條件及泵閘基底應(yīng)力可知，未經(jīng)處理的原地基土不能滿足該工程需要，因此應(yīng)對(duì)該地基進(jìn)行地基加固處理。

4.1? 地基加固方案選型

本項(xiàng)目為河道泵閘水利工程，軟弱土層為飽和的流塑狀態(tài)的③1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，依據(jù)地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)，常用的地基處理方法有水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法和鋼筋混凝土預(yù)制方樁等兩種方法。

水泥土攪拌法是利用水泥作為固化劑與土體充分混合，從而與土體固化，提高土體的壓縮模量，形成復(fù)合地基，常用的施工機(jī)械為攪拌樁機(jī)，工藝較成熟，應(yīng)用較廣，當(dāng)上部荷載不大，地基沉降要求不高時(shí)可以選用。

高壓噴射注漿法是采用高壓噴混凝水泥漿使其切割土體并與土體固化，形成水泥土樁，起到加固地基的作用，此類加固方法往往樁體直徑較大，費(fèi)用昂貴，通常應(yīng)用較少。

預(yù)制混凝土小方樁屬于剛性樁，樁身承載力可靠，在復(fù)合地基設(shè)計(jì)中，以擠密作用為主，在提高承載力的同時(shí)，能有效的控制沉降。結(jié)合水利工程的特點(diǎn)，具有沉樁工藝較簡(jiǎn)單（可采用普通的機(jī)械手進(jìn)行施工），施工速度較快且對(duì)場(chǎng)地環(huán)境要求不高的優(yōu)點(diǎn)。

三種地基處理方案優(yōu)缺點(diǎn)的比較詳見表3-表5。

由表3-表5可知，水泥土攪拌法工藝較為成熟，應(yīng)用較廣，但成樁質(zhì)量受施工的影響較大，施工過程中管理難度較大，高壓噴射注漿法加固效果一般，且價(jià)格比較貴，鋼筋砼預(yù)制方樁質(zhì)量可靠，地基處理效果明顯，因此，本案選擇水泥土攪拌樁復(fù)合地基和鋼筋砼預(yù)制方樁復(fù)合地基進(jìn)行對(duì)比分析。

4.2? 地基加固方案

水泥土攪拌法加固方案：沿泵閘底板四周密排布置?700雙軸水泥土攪拌樁，攪拌樁搭接寬度0.20m。中間部分采用?700雙軸水泥土攪拌樁間隔布置（順?biāo)鞣较蜷g距1.80m，垂直水流方向間距1.80m），面積置換率為21.6%，樁長(zhǎng)10m。

鋼筋砼預(yù)制方樁方案：當(dāng)采用鋼筋混凝土預(yù)制小方樁時(shí)，選用250×250mm，樁長(zhǎng)10m，間距1.6m，同時(shí)在樁頂鋪設(shè)200mm厚的墊層。

4.3? 承載力對(duì)比分析

為檢測(cè)地基加固效果，對(duì)加固后的地基進(jìn)行復(fù)合地基承載力檢測(cè)，選取六個(gè)泵閘為研究對(duì)應(yīng)，其中三個(gè)泵閘采用水泥土攪拌法，另三個(gè)泵閘采用預(yù)制小方樁法，每個(gè)泵閘檢測(cè)數(shù)量不少于3個(gè)，若較大偏差取3個(gè)承載力的平均值，若偏差較大，繼續(xù)補(bǔ)做試驗(yàn)，然后取平均值，統(tǒng)計(jì)不同加固方法所得的地基承載力。表6-表7分別為其承載力值。

從表6和表7可以看出，經(jīng)水泥土攪拌法處理過的地基和經(jīng)預(yù)制小方樁處理過的地基其復(fù)合地基承載力都能滿足設(shè)計(jì)要求，但后者的承載力大于前者的承載力。

4.4? 處理后沉降觀測(cè)效果對(duì)比

地基土的沉降量是時(shí)間的函數(shù)，隨時(shí)間的增加，剛開始增加速度較快，隨著土體內(nèi)超靜空隙水壓力的消散，土體完成固結(jié)，土體沉降達(dá)到穩(wěn)定，由于土體是一種非常復(fù)雜的物質(zhì)，土體的性質(zhì)不均勻性很強(qiáng)，因此地基基礎(chǔ)在進(jìn)行加固后必須對(duì)加固后的地基進(jìn)行沉降觀測(cè)，土體在外荷載的作用下隨時(shí)間的變化曲線，最開始沉降變化量較大，后期沉降變化速度變緩，最終趨向穩(wěn)定，土體沉降變形穩(wěn)定。

為較好反映土體的沉降變形，本文選取四個(gè)泵閘為研究對(duì)象，其中兩個(gè)泵閘采用水泥土攪拌樁復(fù)合地基方案，另兩個(gè)泵閘采用預(yù)制混凝土方樁復(fù)合地基方案，每個(gè)泵閘選擇三個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，取觀測(cè)時(shí)間分別為施工中每間隔一周測(cè)一組數(shù)據(jù)，施工后每?jī)芍軠y(cè)一組數(shù)據(jù)，待沉降穩(wěn)定后每間隔28天測(cè)一組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)取三個(gè)觀測(cè)值得平均值，得到每個(gè)泵閘的沉降變形曲線，進(jìn)而得到每種加固方法的沉降變形曲線。圖1-圖2分別為兩種處理方法下的沉降曲線。

從圖1可以看出經(jīng)水泥土攪拌樁加固后的地基總沉降量在60mm～70mm之間，從圖2可以看出經(jīng)預(yù)制混凝土方樁加固后的地基總沉降量在30mm～40mm之間，預(yù)制混凝土方樁復(fù)合地基加固效果更好，且地基達(dá)到穩(wěn)定所需的時(shí)間也較短。

結(jié)論：綜上所述，與水泥土攪拌樁復(fù)合地基相比，預(yù)制混凝土小方樁具有更好的加固效果。

5? 結(jié)論

從以上分析可以得到以下結(jié)論：

（1）上海地區(qū)為軟土地區(qū)，普遍分布的③1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，未經(jīng)處理不得直接作為基礎(chǔ)持力層。

（2）對(duì)于河道泵閘由于其面積較小且上部荷載較大，但其工程重要性較高，因此工程造價(jià)上相差不大。

（3）相同條件下，預(yù)制小方樁加固方法其復(fù)合地基承載力要大于水泥土攪拌樁復(fù)合地基。

（4）相同條件下，預(yù)制小方樁加固方法總沉降量小于水泥土攪拌樁復(fù)合地基的總沉降量，對(duì)于河道泵閘基礎(chǔ)加固方案預(yù)制小方樁加固方法優(yōu)于水泥土攪拌樁加固方法。

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