王 偉/安徽省交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司

釘型水泥土雙向攪拌樁在水運(yùn)工程中的運(yùn)用

王 偉/安徽省交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司

本文以安徽汊河船閘為例，介紹了船閘基坑采用釘型水泥土雙向攪拌樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)，以及介紹了該復(fù)合地基承載力及沉降變形的計(jì)算方法，文章具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義，可供相關(guān)專業(yè)人士參考。

復(fù)合地基處理；釘型水泥土雙向攪拌樁；承載力及沉降計(jì)算

隨著我國(guó)水運(yùn)建設(shè)的快速發(fā)展，在水運(yùn)設(shè)計(jì)中經(jīng)常面臨水工建筑物基底落于軟土地基上地基承載力不足的問(wèn)題。如何有效解決地基承載力不足的問(wèn)題是水運(yùn)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)，目前普遍做法是采用樁基或地基處理，樁基的好處在于效果明顯且對(duì)承載力適應(yīng)性強(qiáng)，但造價(jià)較高；地基處理的好處在于造價(jià)便宜但沉降較大，且不同結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)沉降不一致的情況。本篇文章就安徽汊河船閘工程設(shè)計(jì)中遇到的地基承載力不足問(wèn)題，介紹釘型水泥土攪拌樁進(jìn)行復(fù)合地基處理的設(shè)計(jì)。

1. 工程概況

汊河船閘位于安徽省滁河干流上，汊河船閘建設(shè)規(guī)模為按照Ⅳ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)拆除重建汊河船閘，設(shè)計(jì)代表船型為500噸級(jí)，兼顧1000噸級(jí)貨船，閘室尺度為200米×23米×4.0米（閘室長(zhǎng)度×口門(mén)寬×門(mén)檻水深）。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告及設(shè)計(jì)方案，船閘主體結(jié)構(gòu)基地落于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土上，層厚約8m，該層天然地基容許承載力為80kpa；但計(jì)算需要的地基承載力需達(dá)到178kpa以上，天然地基承載力遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)需要。

2.釘型水泥土攪拌樁

本項(xiàng)目因軟土地基較厚，采用常規(guī)的地基換填技術(shù)因換填深度大，不經(jīng)濟(jì)；采用樁基方案，可滿足設(shè)計(jì)要求，但造價(jià)高。通過(guò)比選后確定采用復(fù)合地基方案，復(fù)合地基有深層攪拌法、CFG樁和高壓噴射注漿法等，就工程造價(jià)和工期而言，深層攪拌樁具有明顯優(yōu)勢(shì)，而深層攪拌樁中常見(jiàn)的為水泥攪拌著，可明顯提高軟土地基的承載力和減小沉降量，在軟土地基中得到較好的運(yùn)用。釘型水泥土雙向攪拌樁是一種新型的水泥土攪拌技術(shù)，是東南大學(xué)巖土工程研究所經(jīng)過(guò)多年研究開(kāi)發(fā)的地基處理新技術(shù)，并獲得了國(guó)家發(fā)明專利。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于軟土地基加固，其科學(xué)性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性已在工程中得到證明。具有攪拌均勻、受力合理、減小沉降和經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。

3. 計(jì)算過(guò)程

3.1 釘型水泥土雙向攪拌樁復(fù)合地基承載力按下式計(jì)算：

式中：spkf ——復(fù)合地基承載力特征值（kPa）；

β ——樁間土承載力折減系數(shù)

m1——擴(kuò)大頭部分面積置換率

Ap1——擴(kuò)大頭部分截面積（m2）；

（1）如果樁身強(qiáng)度滿足：

則單樁極限承載力應(yīng)由下式確定：

（2）如果樁身強(qiáng)度滿足：

則單樁極限承載力應(yīng)由下式確定

（3）如果樁身強(qiáng)度滿足：

則單樁極限承載力應(yīng)由下式確定：

3.2 變形計(jì)算

地基處理后的變形計(jì)算應(yīng)按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。復(fù)合土層的分層與天然地基相同（在變截面處應(yīng)分層計(jì)算），各復(fù)合土層的壓縮模量等于該層天然地基壓縮模量與樁體壓縮模量按照面積置換率加權(quán)平均，即：

豎向承載的釘形水泥土雙向攪拌樁復(fù)合地基沉降包括擴(kuò)大頭深度范圍內(nèi)復(fù)合土層平均壓縮變形量s1、下部樁體深度范圍內(nèi)復(fù)合土層平均壓縮變形量s2和樁端下部未加固土層平均壓縮變形量s3。

擴(kuò)大頭深度范圍內(nèi)復(fù)合土層平均壓縮變形量s1（mm）按下式計(jì)算：

Espi— —擴(kuò)大頭第i層土深度范圍內(nèi)復(fù)合土層的復(fù)合模量(MPa)；

zi, zi?1——擴(kuò)大頭深度范圍內(nèi)第i層土底面和頂面深度（m）。

下部樁體深度范圍內(nèi)復(fù)合土層平均壓縮變形量s2（mm）按下式計(jì)算：

Espj——下部樁體第j層土深度范圍內(nèi)復(fù)合土層的復(fù)合模量(MPa)；

本次船閘設(shè)計(jì)，釘型水泥土雙向攪拌樁具體參數(shù)如下：

從上表中可以看出，采用釘型水泥土攪拌樁加固地基地基承載力可滿足設(shè)計(jì)要求，且沉降也在控制范圍內(nèi)。

4.結(jié)論

本文以安徽汊河船閘工程設(shè)計(jì)為例，介紹了釘型水泥土攪拌樁的復(fù)合地基。介紹了復(fù)合地基承載力及沉降變形的計(jì)算方法。因此，釘型水泥土攪拌樁的復(fù)合地基具有一定的推廣價(jià)值，以期對(duì)同類工程提供借鑒，也是筆者希望所在。

[1] 釘型水泥土雙向攪拌樁復(fù)合地基技術(shù)規(guī)程（蘇JG/T024-2007）[S]．

[2] 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002 [S]．

[3] 張心劍．釘型水泥土雙向攪拌樁在工程中的應(yīng)用[J]．采礦技術(shù)，2010,(11):38-39．

[4] 陳奇平．釘型水泥土雙向攪拌樁在深層軟基處理中的應(yīng)用[J]．水利科技，2014,(02): 57-59．

[5] 李仁民．釘型水泥土雙向攪拌樁施工技術(shù)及應(yīng)用[J]．建筑施工，2007，（,04）:230-232．