廣州市番禺區(qū)石龍聯(lián)圍管理所 廣東廣州 510000

摘要：對(duì)于存在承載力不足等問(wèn)題的泵閘地基，必須采取相應(yīng)的加固措施，這樣才能地基的承載力。本文結(jié)合工程實(shí)例，分析了地基的主要問(wèn)題，針對(duì)地基存在問(wèn)題，詳細(xì)介紹了地基加固的處理方案，從而保證工程的正常運(yùn)作，可供類似工程參考。

關(guān)鍵詞：泵閘地基；加固方法；堆載預(yù)壓；擠密砂樁

出海泵閘在防御洪水災(zāi)害時(shí)發(fā)揮著一定重要的作用，保障了岸邊人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。但是由于沿海泵閘地基存在著各種各樣的問(wèn)題，部分泵閘達(dá)不到國(guó)家規(guī)定的防洪標(biāo)準(zhǔn)，而且隨著時(shí)間的推移，泵閘地基問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，造成泵閘無(wú)法正常運(yùn)行。這些地基問(wèn)題得不到解決會(huì)對(duì)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成一定的威脅，本文通過(guò)對(duì)泵閘地基的深入探究，探討了泵閘地基的加固方法，可供類似工程參考。

1 工程概況

某河口治理及綜合開發(fā)項(xiàng)目工程圍區(qū)排澇工程設(shè)一出海泵閘，在遭遇大暴雨內(nèi)澇且外海潮位較高時(shí)將圍區(qū)澇水抽排出海，假設(shè)排澇流量24.0m3/s，安裝3臺(tái)單泵流量8.0m3/s立式軸流泵。主體工程由主泵房、穿堤涵閘等組成，泵房采用整體式結(jié)構(gòu)，底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)25m，垂直水流向?qū)?4.9m，底板底面高程-6.5m；穿堤涵閘為三孔鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu)，閘室長(zhǎng)25m，寬19.2m，底板底面高程-3.2m。

2 出海泵閘地質(zhì)情況

地層為第四系以陸相為主的海陸交互相沖積的瀉湖平原及以海相為主的海陸混合沉積層等松散沉積。出海泵閘工程場(chǎng)區(qū)地形較平坦，灘面高程約-2.0～-3.0m。

工程場(chǎng)區(qū)地震基本烈度Ⅷ度，屬?gòu)?qiáng)震區(qū)，地表下20m深度內(nèi)分布的飽和砂土層主要有②層粉細(xì)砂、③j層中砂。根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，上述土層初判為可液化土。采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法進(jìn)行復(fù)判，液化指數(shù)10.72～34.10，平均液化指數(shù)20.36，液化土層為②層粉細(xì)砂，綜合判定為嚴(yán)重液化場(chǎng)地。

3 地基處理方案比選

3.1 基底應(yīng)力及沉降計(jì)算

主泵房和穿堤涵閘基底應(yīng)力計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 基底應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

天然地基下主泵房最終沉降量112cm，涵閘最終沉降量125cm，沉降主要發(fā)生在深厚的③層淤泥質(zhì)黏土夾砂層。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，主泵房和涵閘最大地基應(yīng)力130.22kPa，②層粉細(xì)砂承載力特征值100kPa，有多種工況下承載力不滿足要求，天然地基沉降量很大，為工程結(jié)構(gòu)運(yùn)用所不允許，需進(jìn)行地基處理。

3.2 地基處理方案比較

根據(jù)地質(zhì)條件，地基處理需考慮地基承載力、基礎(chǔ)沉降和表層粉細(xì)砂液化三方面的問(wèn)題。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》，此種地基加固的方法主要有換填法﹑預(yù)壓法﹑深層攪拌法﹑樁基礎(chǔ)、砂石樁法等。

（1）換填法：由于地基表層粉細(xì)砂層較厚，換填法工程量較大，不是很經(jīng)濟(jì)，下部又為深厚的高壓縮性淤泥質(zhì)黏土層，不可能將其全部挖除換填，所以無(wú)法解決地基沉降量過(guò)大的問(wèn)題。

（2）預(yù)壓加固法：由于本工程表層細(xì)砂層和淤泥質(zhì)土下部的中粗砂層均為良好的排水層，都能有效的促進(jìn)淤泥質(zhì)土層的固結(jié)，預(yù)壓法能有效地減小地基的總沉降值及不均勻沉降值。

（3）樁基礎(chǔ)：樁基礎(chǔ)由于樁基穿透細(xì)砂層和淤泥質(zhì)黏土層，將中粗砂層作為持力層，因此能夠同時(shí)解決地基沉降、承載力和砂土液化問(wèn)題，但投資較高，且軟土地基易出現(xiàn)土層與底板脫空現(xiàn)象，但一般可通過(guò)設(shè)置與底板剛性連接的防滲板樁或預(yù)留注漿管進(jìn)行充填灌漿的措施解決。

（4）深層攪拌法：從處理解決地基承載力和基礎(chǔ)沉降角度分析，水泥攪拌樁一般能夠達(dá)到要求，出海泵站后期周邊回填土高度較大。

（5）砂石樁法：砂石樁處理液化砂土一般采用振動(dòng)沉管擠密成樁，在振動(dòng)機(jī)的震動(dòng)作用下，將套管沉入土體，將周圍土體擠密或振密，并在套管中加灌砂石料，然后邊拔管邊振動(dòng)排砂于土體中振動(dòng)密實(shí)成樁，與土體形成復(fù)合地基。

從以上分析可知，本工程出海泵閘首先要解決工后沉降過(guò)大的問(wèn)題，其次要采取措施消除表層松散粉細(xì)砂的地震液化。本工程出海泵閘需采用圍堰擋水進(jìn)行干地施工，當(dāng)?shù)厣傲县S富，砂質(zhì)好，圍內(nèi)回填土方用量較大，如果結(jié)合圍內(nèi)回填，進(jìn)行堆載預(yù)壓，工程投資相對(duì)較省。因此，對(duì)建筑物地基先結(jié)合施工圍堰先采用插打塑料排水板堆載預(yù)壓，解決工后沉降過(guò)大的問(wèn)題，再采用振動(dòng)沉管擠密砂樁消除粉細(xì)砂液化，是可行且經(jīng)濟(jì)的方法。

4 堆載預(yù)壓法

為加快③層淤泥質(zhì)黏土混砂層的固結(jié)速度，在泵閘基礎(chǔ)下及基礎(chǔ)底板輪廓外邊線往外10m范圍布設(shè)排水板，間距1.0m×1.0m，排水板穿透淤泥質(zhì)黏土混砂層，并進(jìn)入中粗砂50cm以上。由于表層為粉細(xì)砂，是良好的天然排水層，所以排水板頂部不需設(shè)置排水砂墊層。地基打排水板后在圍堰內(nèi)回填中粗砂至5.4m高程進(jìn)行堆載預(yù)壓，加載量約150kPa。

經(jīng)計(jì)算，③層淤泥質(zhì)黏土混砂的固結(jié)度-時(shí)間計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 堆載預(yù)壓地基土固結(jié)度-時(shí)間計(jì)算結(jié)果

從表2的計(jì)算結(jié)果可知，超載預(yù)壓4個(gè)月后地基土的固結(jié)度可達(dá)85%以上。擬定預(yù)壓時(shí)間為4個(gè)月，轉(zhuǎn)換成泵閘的實(shí)際荷載后，地基基本能保持穩(wěn)定，消除沉降和邊荷載的影響。采用堆載預(yù)壓進(jìn)行地基處理后出海泵閘承載力和沉降均能滿足要求。

5 砂石樁法

（1）樁間距確定

根據(jù)消除地基液化的要求，處理后地基土的標(biāo)貫擊數(shù)N大于臨界值Ncr，樁徑取500mm，正方形布置，粉細(xì)砂土天然孔隙比e0取1.10，砂土地基樁間距根據(jù)擠密后要求達(dá)到的孔隙比e1來(lái)確定。

式中各符號(hào)含義見《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》，處理后的相對(duì)密實(shí)度可取0.70～0.85，計(jì)算得樁間距1.3～1.6m，取樁距1.3m。

（2）樁體材料

樁體材料采用滲透性大的優(yōu)質(zhì)中粗砂，粒徑大于0.5mm以上顆粒重量大于50%，含泥量不得大于5%，含水量控制在8%左右。

（3）計(jì)算灌砂量

樁身灌砂用量按體積和重量雙重控制，施工中灌砂量不少于計(jì)算用量的95%，否則要采取復(fù)打法重新進(jìn)行灌料。灌砂量按以下公式計(jì)算。按砂的重量計(jì)：

式中：G——填砂量；

Ap——砂樁截面積；

ds——填料砂的土粒比重；

ω——砂料的含水量；

e0——粉細(xì)砂土天然孔隙比，取最大孔隙比與最小孔隙比的平均值，此時(shí)相對(duì)密實(shí)度Dcr為0.5。

按砂的體積計(jì)：

V=βlπd2/4

式中，充盈系數(shù)β可取1.2～1.4；樁身長(zhǎng)度l考慮樁端預(yù)留0.5m，以保證成樁質(zhì)量。