上海软土地区河道泵闸基础加固方法实例分析

张安安

摘    要：上海软土地区河道泵闸基础下当存在软弱土层时往往需要进行地基加固，相同地质条件下地基加固的方法有很多，加固的效果也各不相同，本文通过工程实例分析了上海地区地质条件，并通过对比几种常用加固方式的成果，得出在相似地质条件及载荷条件下，预制混凝土小方桩具有更好的加固效果。

关键词：软土;泵闸基础;地基加固;预制小方桩

1  前言

工程地质中的地下水和软弱土层是危害房屋建筑以及水利工程的主要因素，上海地区地处长江三角洲地区，土质较软，地层条件较差，了解当地的土质条件对前期方案阶段以及后期设计方案阶段有着重要的作用，同时选择合理的基础加固方法对于工程安全及造价相当重要，本文通过工程实例总结上海地区土层条件，同时对不同基础加固方法进行对比分析，提出适合上海地区的地基加固方案。

2 上海地区软土地质情况

上海位于长江三角洲地区，软土土层地质年代为全新世Q4，土质以粘性土和粉质粘土为主，其中浅中部深度内均有③1层淤泥质粉质粘土分布，此层埋藏深度较浅，基本位于表层“硬壳层”以下，且层厚较大，工程地质条件较差，承载力较低，以此层作为基础持力层的工程建筑后期沉降量较大。

3  工程概况

某圩区改造项目位金山区朱泾镇，地貌单元为湖沼平原Ⅰ2区，共建造11座泵闸。泵闸底板底高程-0.70m～-0.80m，均坐落于③1层淤泥质粉质粘土上，该层地基承载力允许值为50kPa，经修正后地基承载力设计值60KPa。

场地的地层物理力学性质见表1，泵闸按照基本组合设计时，其计算结果如表2，可知基底最大应力超过允许值，因此，基底应力不满足规范要求，需要进行地基基础处理。

4  地基基础加固方案选择

根据场地地质条件及泵闸基底应力可知，未经处理的原地基土不能满足该工程需要，因此应对该地基进行地基加固处理。

4.1  地基加固方案选型

本项目为河道泵闸水利工程，软弱土层为饱和的流塑状态的③1层淤泥质粉质粘土，依据地区工程经验，常用的地基处理方法有水泥土搅拌法、高压喷射注浆法和钢筋混凝土预制方桩等两种方法。

水泥土搅拌法是利用水泥作为固化剂与土体充分混合，从而与土体固化，提高土体的压缩模量，形成复合地基，常用的施工机械为搅拌桩机，工艺较成熟，应用较广，当上部荷载不大，地基沉降要求不高时可以选用。

高压喷射注浆法是采用高压喷混凝水泥浆使其切割土体并与土体固化，形成水泥土桩，起到加固地基的作用，此类加固方法往往桩体直径较大，费用昂贵，通常应用较少。

预制混凝土小方桩属于刚性桩，桩身承载力可靠，在复合地基设计中，以挤密作用为主，在提高承载力的同时，能有效的控制沉降。结合水利工程的特点，具有沉桩工艺较简单（可采用普通的机械手进行施工），施工速度较快且对场地环境要求不高的优点。

三种地基处理方案优缺点的比较详见表3-表5。

由表3-表5可知，水泥土搅拌法工艺较为成熟，应用较广，但成桩质量受施工的影响较大，施工过程中管理难度较大，高压喷射注浆法加固效果一般，且价格比较贵，钢筋砼预制方桩质量可靠，地基处理效果明显，因此，本案选择水泥土搅拌桩复合地基和钢筋砼预制方桩复合地基进行对比分析。

4.2  地基加固方案

水泥土搅拌法加固方案：沿泵闸底板四周密排布置?700双轴水泥土搅拌桩，搅拌桩搭接宽度0.20m。中间部分采用?700双轴水泥土搅拌桩间隔布置（顺水流方向间距1.80m，垂直水流方向间距1.80m），面积置换率为21.6%，桩长10m。

钢筋砼预制方桩方案：当采用钢筋混凝土预制小方桩时，选用250×250mm，桩长10m，间距1.6m，同时在桩顶铺设200mm厚的垫层。

4.3  承载力对比分析

为检测地基加固效果，对加固后的地基进行复合地基承载力检测，选取六个泵闸为研究对应，其中三个泵闸采用水泥土搅拌法，另三个泵闸采用预制小方桩法，每个泵闸检测数量不少于3个，若较大偏差取3个承载力的平均值，若偏差较大，继续补做试验，然后取平均值，统计不同加固方法所得的地基承载力。表6-表7分别为其承载力值。

从表6和表7可以看出，经水泥土搅拌法处理过的地基和经预制小方桩处理过的地基其复合地基承载力都能满足设计要求，但后者的承载力大于前者的承载力。

4.4  处理后沉降观测效果对比

地基土的沉降量是时间的函数，随时间的增加，刚开始增加速度较快，随着土体内超静空隙水压力的消散，土体完成固结，土体沉降达到稳定，由于土体是一种非常复杂的物质，土体的性质不均匀性很强，因此地基基础在进行加固后必须对加固后的地基进行沉降观测，土体在外荷载的作用下随时间的变化曲线，最开始沉降变化量较大，后期沉降变化速度变缓，最终趋向稳定，土体沉降变形稳定。

为较好反映土体的沉降变形，本文选取四个泵闸为研究对象，其中两个泵闸采用水泥土搅拌桩复合地基方案，另两个泵闸采用预制混凝土方桩复合地基方案，每个泵闸选择三个沉降观测点，取观测时间分别为施工中每间隔一周测一组数据，施工后每两周测一组数据，待沉降稳定后每间隔28天测一组数据，每组数据取三个观测值得平均值，得到每个泵闸的沉降变形曲线，进而得到每种加固方法的沉降变形曲线。图1-图2分别为两种处理方法下的沉降曲线。

从图1可以看出经水泥土搅拌桩加固后的地基总沉降量在60mm～70mm之间，从图2可以看出经预制混凝土方桩加固后的地基总沉降量在30mm～40mm之间，预制混凝土方桩复合地基加固效果更好，且地基达到稳定所需的时间也较短。

结论：综上所述，与水泥土搅拌桩复合地基相比，预制混凝土小方桩具有更好的加固效果。

5  结论

從以上分析可以得到以下结论：

（1）上海地区为软土地区，普遍分布的③1层淤泥质粉质粘土，未经处理不得直接作为基础持力层。

（2）对于河道泵闸由于其面积较小且上部荷载较大，但其工程重要性较高，因此工程造价上相差不大。

（3）相同条件下，预制小方桩加固方法其复合地基承载力要大于水泥土搅拌桩复合地基。

（4）相同条件下，预制小方桩加固方法总沉降量小于水泥土搅拌桩复合地基的总沉降量，对于河道泵闸基础加固方案预制小方桩加固方法优于水泥土搅拌桩加固方法。

参考文献：

[1] 龚晓南.地基处理手册（第三版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2] 严涛.软土地基的加固处理措施研究[J].基础工程设计，2018（24）：61～63.

[3] 张光钊.水泥搅拌桩加固河道软土地基的现场监测研究[J].甘肃水利水电技术，2015（7）：30～34.

[4] 曾凯.软基加固技术在市政道路施工中的应用[J].江西建材，2018（1）：137～138.

[5] 蒋瞳瞳.水泥搅拌桩加固软土地基的应用[J].山西建筑，2017（34）：50～52.