淮河干流某行洪区退洪闸翼墙及导水墙粉喷桩地基水泥掺入比试验结果分析

邱坤华

淮河干流某行洪区退洪闸翼墙及导水墙粉喷桩地基水泥掺入比试验结果分析

邱坤华

一、前言

某行洪区位于安徽怀远县境内，是淮河干流上低标准行洪区，为了提高行洪区防洪标准，修建退洪闸节制洪水。退洪闸采用开敞式水闸型式，共30孔，单孔净宽10m，总净宽300m。水闸设计流量为3500m3/s。闸室两侧均设空箱岸墙，水闸上下游翼墙顶部均设置导水墙，翼墙的结构型式为空箱式和扶壁式结构，翼墙及导水墙基础采用粉喷桩加固。

二、地质概况

翼墙及导水墙地基持力层为软弱层，地层分述如下：①层轻粉质壤土；②层重粉质壤土,强度较低，高压缩性，天然含水率35.0%～49.0%；③层重粉质壤土,强度较低，高压缩性,天然含水率31.6%～38.0%；④层中粉质壤土，中等偏高压缩性土,天然含水率25.5%～36.8%；⑤层细砂，低压缩性土；⑥层粉质粘土,中等压缩性土。

三、水泥与土反应原理

当水泥拌入土中,遇到土中水分即发生水化和水解反应。水泥的各种水化物生成后，部分自身继续硬化，形成水泥石骨架，有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生离子交换、团粒化作用、硬凝反应和碳酸化反应，生成新的化合物，从而提高水泥土强度。

四、水泥搅拌法影响因素及适用范围

对于同一土层,水泥搅拌法加固地基影响因素可分为：①水泥掺入比：当水泥掺入比大于10%时，水泥土强度可达0.3～2MPa以上；②天然含水率：水泥土强度随天然含水率的降低而增大；③有机质含量：有机质含量较高的土，水泥加固后的强度一般较低；④地下水的侵蚀性：许多普通硅酸盐水泥是不适应在硫酸盐的结晶性侵蚀，甚至丧失强度。

水泥土搅拌法用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数IP大于25的粘土、地下水具有腐蚀时及无工程经验的地区，必须通过现场试验确定其适用性。固化剂宜选用强度等级为32.5级以上的普通硅酸盐水泥。适应于pH值大于12，水泥掺入量非块状加固湿土质量的12%～20%，干法施工桩长不宜大于15m，桩径不应小于0.5m。本工区基础座落在②、③两层重粉质壤土上，根据地质勘察报告推荐的天然地基承载力仅为85～95kPa,不能满足承载（160kPa）要求，设计拟采用桩深在13～14m，桩径0.5m，伸入⑤层（细砂）的长度不小于0.5m，水泥掺入比为13%、15%，粉喷搅拌桩进行加固处理。

表1 水泥掺入比试验结果汇总表

五、水泥掺入比试验

通过水泥土室内试验对照其无侧限抗压强度设计值（Pt=1.6MPa），确定②、③层重粉质壤土层，水泥（等级42.5级）掺入比分别为13%、15%的水泥土在7d、28d、90d龄期做无侧限抗压强度，为设计提供第一手数据，合理水泥用量，试验结果见表1、图1。

六、资料分析

水泥土强度随着龄期的增大而增长，其相关经验关系式如下：

上式 fcu7、fcu14、fcu28、fcu60、fcu90分别为7、14、28、60、90d龄期的水泥土抗压强度。

该闸在岸墙及导水墙地基采用水泥粉喷桩进行加固处理，从试验结果分析：

1.水泥掺入量在13%时

①二层重粉质壤土，水泥土龄期在28d时，水泥土强度为1.62MPa，已到达设计1.6MPa的要求，龄期90d时,水泥土强度继续增致2.99MPa。②三层重粉质壤土，水泥土龄期在28d时，水泥土强度为1.55MPa，虽达不到设计要求的1.6MPa，但随着龄期至90d时，其水泥土强度继续增致3.04MPa。由此看来重粉质壤土层水泥土掺入比在13%时，龄期在28d时其部分强度不能满足设计要求,龄期增至90d时,其水泥土强度能满足设计要求。

2.水泥掺入量在15%时

②、③两层重粉质壤土龄期在28d时，水泥土强度均超过设计要求，龄期在90d时，水泥土强度均在设计要求的2倍以上。由此看来重粉质壤土层水泥土掺入比在15%时,其强度能满足设计要求。

3.两种水泥掺入量强度比较

由图1曲线分析：龄期在7～28d范围内，水泥掺入量为13%、15%强度差别不大，龄期在28～90d范围内，其强度随水泥掺入量的增大而增大。

单桩复合地基静载荷试验表明，其复合地基承载力均大于设计160kPa的要求。通过本工区水泥掺入比试验，采用水泥掺入量15%较为客观；采用13%的水泥掺入量时，由于现场施工时水泥土搅拌无法同实验室内相比，因地质条件变化、施工操作等因素，导致地基加固不理想，影响地基加固效果。

七、结论

粉喷桩加固含水量较高的软土地基是较为有效的方法，合理采用水泥掺入比，既满足设计要求水泥土强度，又满足地基承载力要求，同时经济上较为节省，施工工期短，工艺简单便于操作

安徽省水利水电勘测设计院 233000）