胶州市云溪河防洪闸地基处理设计

巩向锋，耿灵生，程素珍

（山东省水利科学研究院，山东 济南 250013）

胶州市云溪河防洪闸位于云溪河入大沽河主河槽（桩号109+000）西侧900 m，与营旧公路跨云溪河桥合建，距店子河入云溪河东侧1 400 m。工程主要包括上游护底及铺盖、闸室、下游消力池、海漫、防沖槽、检修桥等内容。

工程等级为III 等，云溪河防洪闸级别为3 级，次要建筑物为4 级，临时建筑物为5 级。

1 地基钻探资料及处理方案

1.1 钻探资料

在勘察深度范围内，场区地基土自上而下可分为7 层：第1 层为粉质黏土（Q4al）；第2 层为淤泥质粉质黏土（Q4m）；第3 层为淤泥质粉砂（Q4m）；第4 层为含淤泥粗砂（Q4al）；第5 层为中粗砂（Q4al）；第6 层为强风化粉砂岩；第7 层为中风化粉砂岩。

1.2 闸基处理方案

根据地勘建议，防洪闸闸室采用回旋钻机钻孔灌注桩基础，桩端持力层为第7 层中风化粉砂岩。灌注桩桩径1.20 m，桩顶高程为-1.6 m（或-3.2 m），桩底高程为-18.00 m，桩长分别为16.4 m 和14.80 m，伸入中风化岩深度不小于2 m，具体深度根据实际地质情况进行调整。

上游混凝土铺盖、翼墙以及下游消力池的地基，采用粉喷搅拌桩复合地基加固以提高其地基承载力；在闸室上、下游设搅拌桩防渗墙；在海漫末端设防冲桩，以提高其抗冲能力。

不同部位搅拌桩采用不同的间距、桩长，桩径统一采用0.50 m。水泥掺入比不小于15%，桩端持力层采用第5 层中粗砂，处理后复合地基的基本承载力根据桩间距确定。

2 钻孔灌注桩设计

2.1 设计方案

2）设计参数。桩身设计直径为1.20 m；桩身长度取其中较短的桩长14.8 m；桩端嵌岩深度为2.00 m。

3）岩土设计参数（见表1）。

表1 桩基岩土设计参数

2.2 灌注桩承载力计算

灌注桩承担的水平力采用30 t，竖向承载力计算如下：

2.2.1 单桩竖向抗压承载力估算

1）嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值。根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94—1994） 中5.2.11 规定的公式，计算嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值。由于桩端持力层为岩石，所以按嵌岩桩计算。计算参数见表2。

表2 计算参数表

2）单桩竖向抗压极限承载力标准值

经计算，桩身周长u 为3.77 m；桩端面积Ap为1.13 m2。

土的总极限侧阻力Qsk为4 143 kN；嵌岩段总极限侧阻力Qrk为4 905 kN；总极限端阻力标准值Qpk为3 729 kN。

通过计算得出，小传动比钻机绞车减速箱所采用的斜齿轮各个参数为小齿轮齿数31，大齿轮齿数112，螺旋角14.08°，模数7。

单桩竖向抗压极限承载力标准值为：

Quk=Qsk+Qrk+Qpk=12 777 kN

单桩竖向承载力特征值Ra 计算，根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002） 附录Q条文Q.0.10 第7条规定：

Ra=Quk/2=6 389 kN

各桩的竖向承载力特征值具体由载荷试验测定。

2.2.2 桩基中各桩承受的垂直荷载计算

上部结构的荷载通过承台传给基桩，根据《公路桥涵设计规范》，闸室稳定计算的4种工况，计算得每根桩所承受的最大竖向荷载1～7 号桩分析分别为：2 469.5、2 466.8、2 464.1、2 461.4、2 458.7、2 456.1、2 453.4 kN。

由灌柱桩的承载力和竖向最大荷载计算可知，该桩所承受的竖向荷载小于桩的竖向承载力，满足规范要求。

3 粉喷搅拌桩设计

在上游铺盖、上下游翼墙、下游消力池处采用粉喷桩复合地基提高地基承载力。

3.1 复合地基搅拌桩的结构设计

为提高地基承载力，上游翼墙、刺墙、铺盖、消力池，闸底板部分地基采用粉喷搅拌桩复合地基方案，桩径均为0.5 m。

铺盖及翼墙下复合地基搅拌桩的桩顶高程为-0.4 m，桩底高程为-9.4 m，桩身长度均为9.0 m；铺盖下桩间距2 m×2 m，上游翼墙、刺墙下桩间距1 m×1 m。闸底板（顺水流方向跨中3 m 范围）基础下搅拌桩采用间距1 m×1 m，桩顶高程为-3.2 m，桩底部高程为-12.2 m，桩身长度均为9.0 m。消力池下间距2 m×2 m；桩顶高程为-1.8 m，桩底部高程为-10.8 m，桩身长度为9.0 m。

搅拌桩上铺褥垫层，除铺盖上游5 m 范围内采用厚50 cm 的水泥土外，其余均采用砂石褥垫层，其最大粒径不超过20 mm。

3.2 复合搅拌桩中单桩的竖向承载力特征值

根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002）的有关公式，经计算单桩的竖向承载力特征值Ra为124.24 kN。并同时满足Ra=ηfcuAp，应使桩身材料强度确定的单桩承载力大于或等于由桩周土和桩端土抗力所能提供的单桩承载力，处理后的复合地基承载力允许值以实测值为准。

3.3 搅拌桩复合地基承载力特征值

根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002）的有关公式，复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，当桩间距为2 m×2 m 时，经计算得复合地基承载力特征值fspk=95.76 kPa＞66.80 kPa。

当桩间距为1 m×1 m 时，经计算，fspk=179.05 kPa＞130.83 kPa（上游翼墙的最大地基承载力）。

可见，搅拌桩复合地基的承载力特征值满足上游翼墙、铺盖、消力池的地基应力要求。

4 结 语

在闸底板下采用钻孔灌注桩基础，在上游铺盖、上下游翼墙，下游消力池处采用粉喷桩复合地基提高地基承载力，既保证了工程安全，又降低了工程投资。钻孔灌注桩与粉喷搅拌桩结合处理软土地基的方案在胶州市云溪河防洪闸中的成功应用，可作为其他类似工程的参考依据。

[1]郑志.水泥搅拌桩在水闸软弱地基处理中的应用[J].城市建设与商业网点，2009(23).

[2]程俊青.水闸工程采用粉喷桩地基处理特殊性的探讨[J].中国新技术新产品，2009(13).