邱坤華

淮河干流某行洪區(qū)退洪閘翼墻及導水墻粉噴樁地基水泥摻入比試驗結果分析

邱坤華

一、前言

某行洪區(qū)位于安徽懷遠縣境內(nèi)，是淮河干流上低標準行洪區(qū)，為了提高行洪區(qū)防洪標準，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。水閘設計流量為3500m3/s。閘室兩側均設空箱岸墻，水閘上下游翼墻頂部均設置導水墻，翼墻的結構型式為空箱式和扶壁式結構，翼墻及導水墻基礎采用粉噴樁加固。

二、地質概況

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

三、水泥與土反應原理

當水泥拌入土中,遇到土中水分即發(fā)生水化和水解反應。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?；饔?、硬凝反應和碳酸化反應，生成新的化合物，從而提高水泥土強度。

四、水泥攪拌法影響因素及適用范圍

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

水泥土攪拌法用于處理泥炭土、有機質土、塑性指數(shù)IP大于25的粘土、地下水具有腐蝕時及無工程經(jīng)驗的地區(qū)，必須通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。固化劑宜選用強度等級為32.5級以上的普通硅酸鹽水泥。適應于pH值大于12，水泥摻入量非塊狀加固濕土質量的12%～20%，干法施工樁長不宜大于15m，樁徑不應小于0.5m。本工區(qū)基礎座落在②、③兩層重粉質壤土上，根據(jù)地質勘察報告推薦的天然地基承載力僅為85～95kPa,不能滿足承載（160kPa）要求，設計擬采用樁深在13～14m，樁徑0.5m，伸入⑤層（細砂）的長度不小于0.5m，水泥摻入比為13%、15%，粉噴攪拌樁進行加固處理。

表1 水泥摻入比試驗結果匯總表

五、水泥摻入比試驗

通過水泥土室內(nèi)試驗對照其無側限抗壓強度設計值（Pt=1.6MPa），確定②、③層重粉質壤土層，水泥（等級42.5級）摻入比分別為13%、15%的水泥土在7d、28d、90d齡期做無側限抗壓強度，為設計提供第一手數(shù)據(jù)，合理水泥用量，試驗結果見表1、圖1。

六、資料分析

水泥土強度隨著齡期的增大而增長，其相關經(jīng)驗關系式如下：

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

該閘在岸墻及導水墻地基采用水泥粉噴樁進行加固處理，從試驗結果分析：

1.水泥摻入量在13%時

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

2.水泥摻入量在15%時

②、③兩層重粉質壤土齡期在28d時，水泥土強度均超過設計要求，齡期在90d時，水泥土強度均在設計要求的2倍以上。由此看來重粉質壤土層水泥土摻入比在15%時,其強度能滿足設計要求。

3.兩種水泥摻入量強度比較

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

單樁復合地基靜載荷試驗表明，其復合地基承載力均大于設計160kPa的要求。通過本工區(qū)水泥摻入比試驗，采用水泥摻入量15%較為客觀；采用13%的水泥摻入量時，由于現(xiàn)場施工時水泥土攪拌無法同實驗室內(nèi)相比，因地質條件變化、施工操作等因素，導致地基加固不理想，影響地基加固效果。

七、結論

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，既滿足設計要求水泥土強度，又滿足地基承載力要求，同時經(jīng)濟上較為節(jié)省，施工工期短，工藝簡單便于操作

安徽省水利水電勘測設計院 233000）