摘要：水泥攪拌樁通過特制的深層攪拌機械在地基深部就地將軟土和固化劑強制拌和，使軟土硬結(jié)而提高地基強度。這種方法適用于加固飽和粘性土和粘土，處理效果顯著，工期短，施工成本低。經(jīng)近幾年的運行觀測，沉降均勻，目前已趨于穩(wěn)定，且工程運行情況良好。因此，水泥攪拌樁在沖洪積海積河口平原地區(qū)水閘和堤塘基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用，具有較大的推廣價值。
　　關(guān)鍵詞：水閘；水泥攪拌樁；軟弱地基處理
　　1工程概況及方案比選
　　1.1工程所在地的地質(zhì)性質(zhì)
　　工程區(qū)域地貌屬平原區(qū)。該處除堤塘外，地勢相對平坦，工程所在地土層主要物理力學指標見下表。各土層主要物理力學指標標準值見下表1.
　　                    表1

                      
　　　　1.2工程概況及地基承載力
　　該工程地處閩江沖洪積海積河口平原上。水閘凈寬為5孔×5m，設(shè)計最大過流量為94m3/s，整體式閘底板高程為2.0m（羅零），平面尺寸為16×26.6m。閘室采用二層歐式建筑。經(jīng)荷載組合計算，閘底板地基應(yīng)力見下表2.
　　表2

                        
　　　　1.3地基處理方案的比選
　　平原地區(qū)水閘基礎(chǔ)一般采用沉井基礎(chǔ)、鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)及水泥攪拌樁等。沉井基礎(chǔ)是以現(xiàn)場澆筑、挖土下沉方式入地基中的深基礎(chǔ)。其優(yōu)點是承載力較高，對鄰近建筑物影響較小，尤其對河灘地粉砂土的液化有很好的防治作用，因此，在平原以往的水閘設(shè)計中采用較多。其缺點造價相對較高，施工工期長，施工難度大，下沉時井壁容易出現(xiàn)裂縫，質(zhì)量不容易保證等。由于本工程持力層埋置較深，采用沉井基礎(chǔ)勢必沉井要深，因此本工程不適用于沉井基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)是深基礎(chǔ)中最常用的一種基礎(chǔ)形式。其主要功能是將荷載傳到地下深處的密實土層，以滿足承載力和沉降的要求。樁基具有承載力高，穩(wěn)定性好，沉降量小而均勻，沉降速率低而收斂快等特性。由于本工程基底承載力不大，且適宜樁基礎(chǔ)的持力層埋置很深，采用樁基礎(chǔ)在經(jīng)濟上很不合算，不宜采用。水泥攪拌樁適用于加固飽和粘性土和粉土等地基的一種方法。其優(yōu)點：①最大限度地利用原狀土；②攪拌時無振動、無噪音和無污染，可在密集建筑物群中進行施工，對周圍原有建筑物及地下溝管影響很小；③根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的需要，可靈活地采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加固形式；④與鋼筋混凝土樁基相比，可節(jié)約鋼材并降低造價，由于本工程基底荷載不大，且（7）-2層土地基承載力標準值比（3）層土要大，且深度適中，可以作為水泥攪拌樁相對持力層。根據(jù)上述比較，采用水泥攪拌樁處理本工程地基比較合適。
　　2水泥攪拌樁設(shè)計
　　2.1水泥攪拌樁的類型
　　水泥土攪拌法分為深層攪拌法（簡稱濕法）和粉體噴攪法（簡稱干法）。水泥攪拌法適用于加固飽和粘性土和粉土等地基。
　　本工程根據(jù)土體天然的含水量，采用深層攪拌法。它是利用水泥（或石灰）等材料作為固化劑通過特制的攪拌機械，就地將軟土和固化劑漿液強制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基土強度和增大變形模量。水泥攪拌法加固深度濕法不宜大于20m，水泥攪拌樁的樁徑不應(yīng)小于50cm.采用的固化劑宜選用強度等級為32.5級及以上的普通硅酸鹽水泥。水泥摻量宜采用12～20%，濕法的水泥漿水灰可選用0.45～0.55.外摻劑可根據(jù)工程需要和土質(zhì)條件選用具有早強、緩凝、減水以及節(jié)省水泥作用的材料。
　　2.2樁的布置與加固范圍
　　水泥攪拌樁平面布置根據(jù)閘上部結(jié)構(gòu)對變形的要求，采用正方形布置，樁間距采用1m，樁直徑采用0.5m，在閘底板基礎(chǔ)范圍內(nèi)布樁，具體布置見圖1.
　　
　　
　　                           

                                                    圖1 軟土閘基設(shè)計斷面形式　　
　　2.3承載力計算
　　攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值fspk按下式計算；fspk=m•Ra/AP+β(1-m)fsk
　　式中：fsk——處理后樁間土承載力特征值（kpa）；
　　β——樁間土承載力折減系數(shù)；
　　m—面積置換率；
　　n—樁的根數(shù)；
　　AP—樁的截面積（m2）;
　　Ra—單樁豎向承載力特征值（kN）,
　　當無單樁荷載實驗資料時，Ra可按以下式估算：
　　Ra=并同時應(yīng)滿足下式：  
　　Ra=ηfcuAp
　　式中：η——樁身強度折減系數(shù)；
　　Ap——樁的截面積（m2）；
　　——樁身周長（m）；
　　——樁周第i層土的側(cè)阻力特征值(kpa)；
　　——樁長范圍內(nèi)第i層土的厚度(m)，本工程初擬樁長=8m；
　　——樁端地基土未經(jīng)修正的承載力特征值；
　　——樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)；
　　fcu——與攪拌樁樁身水泥土配比相同的室內(nèi)加固土試塊在標準養(yǎng)護條件下90d齡期的立方體抗壓強度平均值（kpa）。
　　2.4確定計算參數(shù)
　　水泥攪拌樁的設(shè)計，（1）應(yīng)進行擬處理土的室內(nèi)配比試驗，針對現(xiàn)場擬處理的最軟弱層軟土的性質(zhì)，選擇合適的固化劑、外摻劑及其摻量，為設(shè)計提供各種齡期、各種配比的強度參數(shù)，本工程水泥摻入比采用0.16；（2）確定攪拌樁的面積置換率和長度。面積置換率根據(jù)攪拌樁的直徑、數(shù)量、地基處理的面積確定，本工程水泥攪拌樁面積置換率采用0.245。樁的長度應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)對承載力和變形的要求確定，并宜穿透軟弱土層到達承載力相對較高的土層，本工程長度采用10m。
　　2.5計算成果
　　根據(jù)選定樁徑及長度，按公式計算其設(shè)計參數(shù)見表3。
　　       表3
　　             

　　2.6驗算樁底基礎(chǔ)
　　復(fù)合地基基礎(chǔ)底面下臥層經(jīng)修正后的地基承載力特征值，按下式計算：
　　f=fk+ηd•γm•(d-0.5)
　　式中：fk—下臥層地基承載力特征值；
　　ηd—埋置深度的地基承載力修正系數(shù)；
　　γm—基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度；
　　d—基礎(chǔ)埋置深度
　　經(jīng)計算，f=191.5kPa。復(fù)合地基基礎(chǔ)底面應(yīng)力，按下式計算：
　　F’=[fspA+G-As•qs-fs(A-As)]]/A
　　式中：fsp—基礎(chǔ)底面承載力標準值(kPa);
　　G—實體基礎(chǔ)的重量（kN），地下水位以下按浮容重計算；
　　qs—實體基礎(chǔ)與土的摩阻力標準值（kPa）；
　　As—水泥攪拌樁范圍側(cè)壁面積（m2）；
　　fs—基礎(chǔ)底面處土的地基承載力標準值（kPa）；
　　A—實體基礎(chǔ)的攪拌樁范圍內(nèi)的面積（m2）。
　　經(jīng)計算，F(xiàn)’=160.6kPa，由上可知：F’＜f，滿足下臥層地基承載力的要求。
　　3水泥攪拌施工工藝
　　（1）施工現(xiàn)場事先應(yīng)予以平整，必須清除地上地下的障礙物，需回填土的低洼地應(yīng)抽水清淤后，回填粘性土料并予以壓密，不得回填雜填土。
　　攪拌樁施工前應(yīng)對攪拌機械的灰漿泵輸漿量、灰漿經(jīng)輸漿管到達攪拌機噴漿口的時間和起吊設(shè)備提升速度等施工參數(shù)進行確定。并根據(jù)設(shè)計要求通過成樁試驗，確定攪拌樁的配比和施工工藝。
　　（2）漿液的配制要嚴格控制水灰比，一般為0.45-0.55。使用的水泥和外加劑通過室內(nèi)加固土試驗確定。
　　（3）水泥攪拌樁主要按下列步驟進行：攪拌機械就位、調(diào)平；預(yù)攪拌下沉，下沉時可采用噴漿工藝；噴漿攪拌提升至設(shè)計停漿標高；重復(fù)攪拌下沉；重復(fù)噴漿、攪拌至設(shè)計停漿標高后，再提升到孔口；測量料罐剩余量，對不滿足設(shè)計要求的樁位應(yīng)立即補攪。關(guān)閉機械，樁機移至下一樁位。
　　（4）水泥攪拌樁質(zhì)量檢驗的項目及抽檢數(shù)量，按有關(guān)規(guī)范實施。
　　4結(jié)束語
　　平原區(qū)，雨水充沛，地下水位較高，地層分布中淤泥質(zhì)土層分布范圍大，水閘基礎(chǔ)處理一般采用沉井基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)。由于基礎(chǔ)處理在整個工程中所占的費用較高，因此，如何合理選擇基礎(chǔ)的類型成為工程設(shè)計中的關(guān)鍵。為解決工期緊，資金不足的特點，在水閘基礎(chǔ)設(shè)計過程中，首先采用了水泥攪拌樁。在達到設(shè)計標準的條件下，確保了施工工期，以較低的成本保證了水閘按時發(fā)揮效益，取得了預(yù)期的效果。