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1、珠三角地区水闸地基基础处理实例分析中水珠江规划勘测设计有限公司 广东广州 510000 摘要：本文主要针对珠三角地区水闸地基基础处理的实例展开了分析，通过结合具体的工程实例，对地基的处理、水泥土搅拌桩的设计以及施工工艺作了详细的阐述，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。关键词：水闸地基；基础处理；实例分析水闸施工作为我国水利工程建设的重要组成部分，其地基基础处理的好坏对水闸整体的施工有着关键的影响。因此，我们就需要按照具体情况具体分析，采取相应有效的技术进行施工，以保障地基基础处理的质量。基于此，本文就珠三角地区水闸地基基础处理的实例进行了分析，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。1 工程地质
2、条件1.1 区域地形地貌及地震某河主泓偏左，河底高程一般为-5.73-4.16m，水面宽210275m。工程所在一带为珠江三角洲淤积、冲积平原地貌，系海陆交互相沉积平原，地形低缓平坦，堤内地面高程一般为0.51.5m。区域构造环境相对稳定，地震动峰值加速度0.10g，地震基本烈度为度，地震动反应谱特征周期为0.65s。1.2 闸址区地层特性闸址区基岩埋深约在20m以上，其上覆盖层从上到下主要为第四系人工堆积层（Qml）、海陆交互相沉积层（Qmc）、残积层（Qel）。闸址河床地层从上至下分布为：Qmc淤泥厚3.58.1m，上部夹一层厚约1.4m的砂壤土；Qmc砂壤土厚度一般为2.04.3m；Qe
3、l黏土或粉质黏土，厚5.76.3m；强风化泥质粉砂岩、泥岩，厚3.35.8m；弱风化泥岩、泥质粉砂岩，顶板埋深20m左右。闸址区土体物理力学参数见表1。表1 闸址区土体物理力学性质参数表1.3 主要工程地质问题1.3.1 软土地基闸址区第四系海陆交互相沉积（Qmc）的淤泥土埋深较浅，在河道、沟渠、渊塘等表部直接出露。淤泥土天然含水量高，一般为30.3%78.6%，液限一般为26.2%63.0%；孔隙比大，为1.022.32；压缩系数一般为0.5572.592MPa-1，具有高压缩性。淤泥土野外现场十字板剪切强度小于40kPa，一般在824kPa，静力触探的比贯入阻力平均值等于0.236MPa，
4、土体强度很低。淤泥土层厚度较大，存在土体强度及承载力低、压缩变形大、地震条件下可能产生震陷变形等问题。1.3.2 饱和砂土液化第四系上部海陆交互相沉积（Qmc）分布有两层砂性土层：夹于淤泥土中的砂壤土-1，厚2.03.6m，埋深1.86.5m；淤泥土下部的砂壤土-2，厚度一般为1.05.8m，最厚6.3m，埋深5.513.0m。两层均为饱和砂性土。闸址区地震基本烈度为度，处于抗震不利地段。两层砂壤土黏粒含量分别为7.5%、15.6%，黏粒含量均小于16.0%，初判为液化土。复判采用标准贯入锤击数法、液性指数复判法和相对密度法综合进行，复判结果表明两层砂性土存在震动液化问题。2 地基处理2.1
5、地基处理的目的2.1.1 提高地基承载力水闸基底应力计算结果显示：完建期基底应力最大，平均值为82.47kPa；其他工况（挡潮工况、泄水运用工况、检修工况）下的基底平均应力也大于淤泥地基的允许承载力50kPa，天然地基承载力不满足要求，需要通过地基处理来提高地基承载力。2.1.2 减小沉降量水闸地基的沉降量采用分层总和法计算，结果显示：完建期沉降量达40.8cm，正常运行工况的沉降量也达到了30.1cm，均大于水闸设计规范（SL2652001）规定的水闸允许沉降量15cm。因此天然地基存在沉降量过大的问题，需要进行处理来减小沉降量。2.1.3 消除地震条件下的砂土液化和震陷在度地震条件下，闸基
6、下海陆交互相沉积（Qmc）层中分布的两层饱和砂性土层可能产生震动液化，需要采取地基处理措施来消除液化潜势。同时，淤泥软土层厚度大、强度低，根据文献1，度地震条件下，当承载力特征值小于80kPa时，还可能产生震陷变形，需要采取地基处理措施进行预防。2.1.4 提高闸室抗滑稳定安全系数闸室抗滑稳定安全系数分为以下两种情况进行计算。（1）不考虑齿槽作用，闸室沿建基面滑动。抗滑稳定安全系数计算公式为：（1）式中：KC为闸室的抗滑稳定安全系数；G为作用在闸室上的全部竖向荷载，kN；A为闸室基底面的面积，m2；H为作用在闸室上的全部水平向荷载，kN；0为闸室基底面与地基之间的摩擦角，取淤泥土固结快剪内摩擦
7、角的90%，（）；C0为闸室基底面与地基之间的黏结力，取淤泥土固结快剪黏结力的0.25倍，kPa。由于淤泥土抗剪强度很小，固结快剪内摩擦角为7，黏结力为3.4kPa，相应地0仅为6.3，C0为0.85kPa。由式（1）计算可得：设计挡潮工况下（抗滑稳定控制工况），闸室的抗滑稳定安全系数仅为0.73，远小于安全系数的允许值1.30。折算的综合摩擦系数仅为0.18，较一般地基上的摩擦系数小得多。（2）考虑齿槽作用，沿齿墙底部连同闸室与齿墙间土体一起滑动。抗滑稳定安全系数的计算公式为：（2）式中：KC为闸室的抗滑稳定安全系数；G为作用在滑动面上的全部竖向荷载，包括齿墙间土体的浮重，kN；A为闸室基底
8、面的面积，m2；H为作用在闸室上的全部水平向荷载，kN；为地基土的摩擦角，取淤泥土固结快剪内摩擦角7；C为地基土的黏结力，取淤泥土固结快剪黏结力3.4kPa。 闸基抗滑稳定安全系数分解为由水泥土和桩间土分别提供的两部分安全系数，采用式（1）计算。作用于桩顶和桩间土上的竖向荷载根据水泥土和桩间土的应力比确定。根据实际工程经验，承受竖向荷载时桩土应力比，一般情况下可达36，桩间土越软弱应力比越高。雁洲水闸为淤泥地基，偏于保守考虑，取桩土应力比为3。按搅拌桩置换率30.2%计算，则桩体承载竖向荷载比例为56.5%，桩间土承担比例为43.5%。参考其他工程经验，取搅拌桩桩身内摩擦角1为20，搅拌桩桩身
9、黏结力c1则参考海堤工程设计导则（试行）中的公式计算，即：（4）代入相关参数计算得：c1=114kPa。同样，闸室基础底面与搅拌桩之间的内摩擦角取为搅拌桩桩身内摩擦角1的0.9倍，黏结力取为搅拌桩桩身黏结力c1的0.25倍，闸室基础底面与桩间土之间的内摩擦角及黏结力取值同处理前。由式（1）计算的结果表明，设计挡潮工况下的抗滑稳定安全系数为2.66，抗滑稳定安全系数得到了大幅提高，水闸抗滑稳定安全系数满足不小于1.30的要求。（2）考虑齿槽作用，沿齿墙底部连同闸室与齿墙间土体一起滑动。复合地基上水闸抗滑稳定安全系数采用式（2）计算，对于复合地基的内摩擦角和黏结力指标，参考地基处理手册，采用下面公
10、式计算：tan=tan2（1-m）+mtan1 （5）c=c2（1-m）+mc1 （6）式中：c为处理后的复合地基的黏结力，kPa；为处理后的复合地基的内摩擦角，（）；m为搅拌桩置换率；c1为搅拌桩桩身黏结力，取114kPa；1为搅拌桩桩身内摩擦角，取20；c2为淤泥土层的黏结力，取3.4kPa；2为淤泥土层内摩擦角，取7。经计算，复合地基的黏结力为36.8kPa，内摩擦角为11.07。由式（2）计算得到设计挡潮工况下的抗滑稳定安全系数为4.41，大于允许值1.30。可见，无论考虑齿槽作用与否，处理后闸室抗滑稳定安全系数都能满足水闸设计规范（SL2652001）的要求。4 施工工艺根据搅拌桩设
11、计指标，在施工前进行了室内配合比试验和现场生产性试验，确定采用台泥牌42.5R普通硅酸盐水泥，水泥掺量为21%，水灰比0.55；外加剂为三乙醇胺，掺量0.05%。施工机械采用SP-5和PH-5B型桩机，施工工艺为四喷四搅即两沉两升。桩头40cm需挖除。施工完成后，采用开挖检查、动力触探、钻孔取芯以及复合地基承载能力试验等多种方法进行搅拌桩质量检测，全部合格。5 结语综上所述，水闸地基的施工质量对水闸整体的工程建设有着关键的影响，因此，我们需要重视水闸地基的基础处理工作，具体情况具体分析，采取有效的技术做好施工，以保障水闸地基的施工质量。参考文献：1 张帆.珠三角地区水闸软土基础沉降处理案例分析
12、J.西北水电，2007（2）：50-51.2 张帆，钱刚.珠三角地区水闸软土基础处理案例分析J.水利科技与经济，2007，13（6）：437-438.3 杨光华，涂金良，乔有梁，等.珠江三角洲软土地基上涵闸基础处理的现状及对策J.广东水利水电，2008（8）：67-68.4 曹娅飞.珠江三角洲公路软土地基加固处理案例分析研究D.华南理工大学，2011.5 陈仲策，陈文思.水泥搅拌桩在深厚淤泥地基处理中的应用分析J.湖南水利水电，2005（04）：38-39.6 陈晓文，杨光华，罗军，等.箱形结构水闸基础不均匀沉降静压桩处理与分析J.广东水利水电，2008（8）：96-101.7 李盛.水泥土搅拌法在水闸基础处理中的应用J.水利科技与经济，2013，19（2）.115-117作者简介：黄凌超（1988年4月份）女；籍贯：广东揭阳；民族：汉；职称：水利助理工程师；毕业于：河海大学；学历：本科；从事工作：水工设计等工作。
