摘要：水泥攪拌樁通過特制的深層攪拌機(jī)械在地基深部就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和，使軟土硬結(jié)而提高地基強(qiáng)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(yùn)行觀測，沉降均勻，目前已趨于穩(wěn)定，且工程運(yùn)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(jià)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(xué)指標(biāo)見下表。各土層主要物理力學(xué)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(jì)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(diǎn)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(jì)中采用較多。其缺點(diǎn)造價(jià)相對較高，施工工期長，施工難度大，下沉?xí)r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(shí)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(jì)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(diǎn)：①最大限度地利用原狀土；②攪拌時(shí)無振動(dòng)、無噪音和無污染，可在密集建筑物群中進(jìn)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(jià)，由于本工程基底荷載不大，且（7）-2層土地基承載力標(biāo)準(zhǔn)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(jì)
　　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(jī)械，就地將軟土和固化劑漿液強(qiáng)制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基土強(qiáng)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(qiáng)度等級(jí)為32.5級(jí)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(qiáng)、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(jì)斷面形式　　
　　2.3承載力計(jì)算
　　攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值fspk按下式計(jì)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(dāng)無單樁荷載實(shí)驗(yàn)資料時(shí)，Ra可按以下式估算：
　　Ra=并同時(shí)應(yīng)滿足下式：  
　　Ra=ηfcuAp
　　式中：η——樁身強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下90d齡期的立方體抗壓強(qiáng)度平均值（kpa）。
　　2.4確定計(jì)算參數(shù)
　　水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)，（1）應(yīng)進(jìn)行擬處理土的室內(nèi)配比試驗(yàn)，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(jì)提供各種齡期、各種配比的強(qiáng)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(dá)承載力相對較高的土層，本工程長度采用10m。
　　2.5計(jì)算成果
　　根據(jù)選定樁徑及長度，按公式計(jì)算其設(shè)計(jì)參數(shù)見表3。
　　       表3
　　             

　　2.6驗(yàn)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(jì)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(jì)算，f=191.5kPa。復(fù)合地基基礎(chǔ)底面應(yīng)力，按下式計(jì)算：
　　F’=[fspA+G-As•qs-fs(A-As)]]/A
　　式中：fsp—基礎(chǔ)底面承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa);
　　G—實(shí)體基礎(chǔ)的重量（kN），地下水位以下按浮容重計(jì)算；
　　qs—實(shí)體基礎(chǔ)與土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；
　　A—實(shí)體基礎(chǔ)的攪拌樁范圍內(nèi)的面積（m2）。
　　經(jīng)計(jì)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(jī)械的灰漿泵輸漿量、灰漿經(jīng)輸漿管到達(dá)攪拌機(jī)噴漿口的時(shí)間和起吊設(shè)備提升速度等施工參數(shù)進(jìn)行確定。并根據(jù)設(shè)計(jì)要求通過成樁試驗(yàn)，確定攪拌樁的配比和施工工藝。
　　（2）漿液的配制要嚴(yán)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(yàn)確定。
　　（3）水泥攪拌樁主要按下列步驟進(jìn)行：攪拌機(jī)械就位、調(diào)平；預(yù)攪拌下沉，下沉?xí)r可采用噴漿工藝；噴漿攪拌提升至設(shè)計(jì)停漿標(biāo)高；重復(fù)攪拌下沉；重復(fù)噴漿、攪拌至設(shè)計(jì)停漿標(biāo)高后，再提升到孔口；測量料罐剩余量，對不滿足設(shè)計(jì)要求的樁位應(yīng)立即補(bǔ)攪。關(guān)閉機(jī)械，樁機(jī)移至下一樁位。
　　（4）水泥攪拌樁質(zhì)量檢驗(yàn)的項(xiàng)目及抽檢數(shù)量，按有關(guān)規(guī)范實(shí)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(gè)工程中所占的費(fèi)用較高，因此，如何合理選擇基礎(chǔ)的類型成為工程設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。為解決工期緊，資金不足的特點(diǎn)，在水閘基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中，首先采用了水泥攪拌樁。在達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的條件下，確保了施工工期，以較低的成本保證了水閘按時(shí)發(fā)揮效益，取得了預(yù)期的效果。