水泥搅拌桩在北黎河地基处理中的应用

唐 强，王兴壮

（1.海南省东方市水务局，海南 东方 572600；2.海南省东方市湾溪水库管理所，海南 东方 572632）

水泥搅拌桩在北黎河地基处理中的应用

唐 强1，王兴壮2

（1.海南省东方市水务局，海南 东方 572600；2.海南省东方市湾溪水库管理所，海南 东方 572632）

在河道治理中，经常会遇到各种各样的软弱地基，这样的地基不能满足结构物的要求，水泥搅拌桩是进行地基处理的一种有效形式。以海南省东方市北黎河翻板闸采用水泥搅拌桩进行地基处理为例，介绍了水泥搅拌桩在地基处理中的选择、设计和应用。

河道治理；地基处理；水泥搅拌桩；北黎河

在河道治理中，经常会遇到各种各样的复杂地质条件或软弱地基，这样的地基不能满足结构物的要求，需要经过人工加固处理，处理后的地基称为人工地基。

软弱地基是指由软土（淤泥及淤泥质土）、冲填土、杂填土、松散砂土及其他具有高压缩性的土层构成的地基。这些地基的共同特点是模量低、承载力小，未经人工加固处理不能在上面修筑基础和建筑物的。地基处理的目的就是针对在软弱地基上修筑建造物可能出现的问题，采取各种手段来提高地基土的抗剪强度，增大地基承载力，改善土的压缩特性，从而达到满足工程建设的需要［1］。

水泥搅拌桩具有易操作、噪音小、不挤土、无地面隆起、无振动、无污染，对施工场地要求低等优点，被广泛应用于工程实践中［2］。本文以实际工程为例，重点介绍水泥搅拌桩在翻板闸地基处理中的应用。

1 工程概况

本工程位于海南省东方市北黎河下游，北黎河发源于海南省东方市境内牛岭，流域地势东高西低，上游为丘陵，下游为宽阔的滨海平原。流域集雨面积195.6km2，河长42.1km，干流坡降0.2%。河流自东向西流经抱板、热水、抱英，在墩头港入海。

工程范围以北黎河下游唐马园村至入海口段，现状无防洪潮堤防、排涝工程等，基本处于天然无防护状态。

北黎河干流上游建有长田水库（小（1）型），中游建有探贡水库（中型），探贡水库集水面积77.9km2，占北黎河石板沟支流汇合口（不含石板沟支流面积）以上面积（125.8km2）的61.9%；支流石板沟建有唐马园水库（小（1）型），唐马园水库集水面积20.2km2，占石板沟支流总面积的69.4%，水库的调洪作用会对下游洪水产生影响。按GB50201—2014《防洪标准》确定本次工程防洪标准为20年一遇，根据GB50286—2013《堤防工程设计规范》，堤防工程级别4级。

2 地基处理方法选择

2.1 工程地质条件

翻板闸建基底板顶高程0.6m，底板底高程-1.4m（不含齿墙），闸基地层主要为坝基土层，主要包括：②-3（含泥）中粗砂，③-1淤泥质土（淤泥质砂），④-1砂质黏土，④-2含泥砂砾，④-3含泥砾中粗砂，⑤-1全风化花岗岩，⑤-2强～弱风化花岗岩。各地层地基力学参数建议值如表1。

表1 拦河建筑物地基力学参数建议值

由表1可知，③-1层淤泥质土属高压缩性土，强度较低，天然承载力未能满足坝基强度和变形要求，不宜作为持力层使用，建议对其进行换填或者采用有效的地基处理后方能满足刚性建筑物的基础要求。

2.2 地基处理方案比较

根据闸址地质特征，闸基土层为②-1层（含泥）粉细砂，②-2层（含泥）中细砂，②-3层（含泥）中粗砂，③-1层淤泥质土，④-3层含泥中粗砂。根据地基应力和变形计算，③-1层淤泥质土层不能满足闸基强度和变形要求。故本工程地基处理重点是加固③-1层淤泥质土层。本次设计采用抛石挤淤法和水泥土搅拌法进行方案比较［3］。

2.2.1 方案1

为满足抛挤淤和增强②-3层（含泥）中粗砂的防渗能力，闸室段在-3.9m高程以上全部采用换填处理，高程-3.9m～-6.4m进行抛石挤淤处理；上游段全部换填至高程-1.4m，靠近闸底板的10m范围内顶部衬砌0.5m厚C20混凝土；下游段全部换填至高程-1.4m。闸室段和上下游之间换填高程差采用1∶3边坡连接。

2.2.2 方案2

闸基开挖至高程-1.4m，建基面为②-3层（含泥）中粗砂层，淤泥层采用水泥土搅拌桩复合地基进行加固处理，桩底入④-3含泥砾中粗砂层0.5m，桩径选用准0.5m，正方形布置，闸室段桩中心距1.20m。

2.2.3 投资比较

方案1和方案2的工程量及投资如表2。

表2 主要工程量及投资比较

方案1采用挖填及抛石挤淤的方法，基础处理较为彻底，但开挖土方和回填土方工程量较大，且开挖基坑较深，基坑排水和边坡支护任务重，施工难度大，抛石挤淤现场施工质量保证力低。

方案2采用水泥土搅拌桩进行地基处理，施工方法亦较为成熟，能够较好解决软土层的承载力不和压缩变形问题。

从投资上看，方案2水泥土搅拌桩法的投资略小。综上分析，本阶段推荐采取方案2（水泥土搅拌桩法）进行翻板闸的地基处理。

3 水泥搅拌桩计算

根据建议方案，闸室底板基础和悬臂挡墙基础均采用水泥土搅拌桩复合地基进行加固处理，桩底入④-3含泥砾中粗砂层0.5m，桩径选用准0.5m，正方形布置，闸室段桩中心距1.20m，悬臂挡墙段桩中心距0.8m，桩间地基土层承载力取60kPa。

水泥搅拌桩复合地基承载力特征值按式（1）计算：

式中 fspk为复合地基承载力特征值（kPa）；m为搅拌桩的面积置换率（%）；Ra为单桩承载力（kPa）；Ap为桩的截面积（m2）；为桩间土承载力折减系数，取0.40；fsk为桩间土体承载力标准值（kPa），根据地质勘察报告取60kPa。

水泥搅拌桩单桩承载能力取决于桩身抗压能力，则单桩承载力标准值按式（2）计算：

式中 Ra为单桩竖向承载力特征值（kPa）；up为桩的周长（m）；n为桩长范围内所划分的土层数；qsi为桩周第i层土的侧阻力特征值，对淤泥可取4～7kPa，对淤泥质土可取6～12kPa，对软塑状态的黏性土可取10～15kPa，对可塑状态的黏性土可取12～18kPa；li为桩长范围内第i层土的厚度；a为桩端天然地基土的承载力折减系数，可取0.4～0.6，承载力高时取低值；qp为桩端地基土未经修正的承载力特征值（kPa）；Ap为桩的截面积（m2）。

经计算，闸室段水泥搅拌桩单桩承载力Ra=88.31kPa，复合地基承载能力可达98.03kPa，面积置换率13.6%，大于挡土墙基底最大应力；悬臂挡墙段水泥搅拌桩单桩承载力Ra=88.31kPa，复合地基承载能力可达154.63kPa，面积置换率30.7%，大于挡土墙基底最大应力。

4 结语

水泥搅拌桩的施工效果及工程评价都得到各方一致认可，在北黎河地基处理工程中采用水泥搅拌桩处理翻板闸地基是合理的、适用的。未来，水泥搅拌桩在地基处理中的应用将更加普遍，建议推广使用。

［1］孙连军，冯勇.地基处理方法综述［J］.山西建筑，2007（33）：141-142.

［2］李善梅.水泥搅拌桩在桂林红黏土地基处理中的应用［J］.路基工程，2011（155）：132-134.

［3］梁学杰.建筑工程中地基处理方法及现状分析［J］.黑龙江科技信息，2010（27）：314-314.

［4］李振宇，陈青青，冯茂静.水泥搅拌桩在河道护岸边坡稳定处理中的应用［J］.浙江水利科技，2015（4）：84-86.

［5］柯贤金.水泥搅拌桩在洪湖市小港河闸地基处理中的应用［J］.水利科技与经济，2015（4）：104-106.

Application of cement mixing pile in foundation treatment of Beili River

TANG Qiang1，WANG Xing-zhuang2
（1.Dongfang Water Authority of Hainan Province，Dongfang 572600，China；2.Wanxi Reservoir Management Office of Dongfang，Dongfang 572632，China）

Weak foundations can not meet the requirements of structures but often encountered in the river regulation.Cement mixing pile is an effective way of foundation treatment.Taking cement mixing pile foundation of Beili River of Dongfang City in Hainan Province as an example，the paper gives a simple introduction of selection，design and application of cement mixing pile in foundation treatment.

river course regulation；foundation treatment；cement mixing pile；Beili River

TV223

B

1672-9900（2017）05-0069-03

2017-07-31

唐 强（1975-），男（汉族），海南东方人，工程师，主要从事水库管理工作，（Tel）15989191078。

（责任编辑：尹健婷）