水阳江船闸工程地基处理方案对比

    王瑶　程旸

    

    

    

    摘 要：拟定闸址位于安徽省宣城市水阳镇，船闸建筑物底部坐落于淤泥质粉质粘土层上，地基容许承载力仅80Kpa，承载力低，属高压缩性土体，不宜作为天然地基持力层，须对地基进行处理。通过对本项目工程特点的分析，分析介绍了船闸工程中两种地基处理方案。

    关键词：水阳江船闸 地基处理 粉喷桩复合地基

    工程概况

    水阳江船闸位于水阳镇上游约0.5m～1.9km河段。该河段具有顺直微弯，滩地宽阔，河槽靠岸等特点，便于船闸布置和与上下游主航道的衔接。船闸沿左岸滩地布置，上下游引航开挖滩地形成与主航道平顺连接。根据前期工作以及相关批复情况，水阳江船闸建设标准为：船闸工程等级为Ⅲ级，主要建筑物闸首、闸室为制2级，导航墙、靠船墩，分水墙等为3级，防洪水位标准为20年一遇。

    地基基本情况

    船闸建筑物基底座落在⑤层淤泥质粉质粘土中，向下深度约6～8m，地基允许承载力为80KPa，压缩系数为0.587MPa-1，土层承载力低，属高压缩性土体，不宜作为天然地基持力层，必须对地基进行处理。

    地基处理方案

    船闸建设场地为软基，天然地基承载力低，计算各部位建筑物完建期基底应力均大于天然地基承载力，不能满足稳定安全要求。根据各建筑物对地基承载力要求不同和施工条件等具体情况，分别采用不同的处理措施。

    1、上、下闸首和下游导航墙地基处理方案

    上、下闸首基底尺寸分别为41×28m、54×28.3m，标高分别为-4.5m、-4.85m，底板顶标高为1.3m、-1.55m，底板以下⑤层软土层厚4～5m，其下为⑥、⑦层粉质粘土厚3～5m，再下为⑧卵石层。稳定计算完建期地下水考虑闸室墙尚未回填情况，取闸室墙底板标高-3.75m为地下水位高程，计算上、下闸首基底最大应力为146.0KPa、145.0KPa，下导航墙基底最大应力为137.05 KPa，地基未处理前最终沉降量为220mm。根据类似工程经验，地基处理采用粉喷桩复合地基和钻孔灌注桩方案均能达到设计要求，故选粉喷桩复合地基和钻孔桩基两方案比较。

    2、闸室和上游导航墙地基处理方案

    闸室基底板宽27.4m，计算完建期基底最大应力为99.55KPa，上游导航墙基底板宽6m，基底最大应力为95.0KPa，闸室和上导墙基底应力和沉降量较小，均采用粉喷桩处理。

    两种地基处理方案设计

    1、水泥粉喷桩复合地基设计

    1.1水泥粉喷桩复合地基承载力按下式计算

    1.2粉喷桩布置

    上闸首、下闸首、下导航墙粉喷桩的布置。桩径0.5m正方形布置，桩距0.8m，桩长11～13m，考虑两侧未加固土体对其影响，底板外各增加2m宽度。上闸首基底平面尺寸41×28m布置2124根，下闸首基底平面54×28.3m布置2993根，桩长13m，两闸首总计5117根，总进尺66521m。下导航墙底板宽9m，布置桩总数2808根，桩长13.0m，总进尺36504m。

    闸室和上游导航墙粉喷桩布置。桩径0.5m，桩距1.0m，布置宽度底板外两侧各增加2m，计算闸室桩数为6834根，桩长10m，总进尺68340m；上游导航墙1680根，桩长13m，总进尺21840m。

    2、桩基设计

    2.1单桩承载力计算

    钻孔灌注桩单桩轴向抗压承载力设计值按下式计算

    设桩径为1.0m，桩身穿过⑤淤泥质粉质粘土，⑥、⑦粉质粘土，进入⑧卵石层。

    2.2桩基布置

    上、下闸首桩基布置。闸首桩基采用满堂式布置，根据单桩承载力大小和基底总应力情况及规范对桩中心距的要求，合理确定桩距，进行桩基布置。上闸首底板尺寸为41×28.1m，上闸首基底平均应力为145.5KPa，钻孔桩布置纵向间距取3.4m，横向间距取3.3m，桩径1.0m，桩长10m，共布置104根，总长1040m，平均桩力为1611KN；下闸首基底面板尺寸54×28.3m，平均应力为138.5KPa，钻孔桩布置纵横向均取3.6m，桩径1.0m，桩长10m，共布置128根，总长1280m，平均桩力1653KN，计算单桩承载力为1770KN。。

    下导航墙桩基布置。下导墙底板宽9m，下设2φ1000mm钻孔桩，桩距6.8m，排距3.5m，桩长15m。桩的布置：导墙分5段，每段布置5排每排2根总计100根，总长1500m。

    方案比较

    上、下闸首、下游导航墙三项，地基处理措施选择复合地基与桩基两方案，两方案比较所需要施工工期相同，工程投资复合地基较桩基约省300万元，施工中形成的场地条件复合地基优于桩基；对渗流处理复合地基简单可靠优于桩基。推荐方案：基于复合地基以上优点，考虑工程场地软土层厚度不大，沉降量较小，适宜采用复合地基，故上、下闸首和下导航墙地基处理均选择粉喷桩处理方案。船闸其他部位地基处理见下表：

    小结

    地基处理是工程中非常重要的部分，他不仅关系到财产与人身的安全，也关系工程本身的组织生产，资源调配、经济利益、工期长短等。本文以水阳江船闸工程为例，对比介绍了水泥粉喷桩复合地基及桩基两种地基处理方式的设计及适用情况。设计人员应根据不同工程的特点，对各种地基处理方法作对比研究，确保工程的安全性与经济性。

    参考文献：

    [1] 《船闸水工建筑物设计规范》[S]（JTJ 307—2001）.

    [2] 《建筑地基处理技术规范》[S]（JGJ 79—2012）.

    [3] 《建筑地基基础设计规范》[S]（GB 50007—2011）.

    [4] 武向莹、王俊.粉喷桩复合地基承载特性试验研究[J].山西建筑，2008，（1）：129-130.

    [5] 林 彤.粉体棚舍搅拌法加固软基静载荷试验研究[J].地球科学，1997，22（1）：86-89.

    （作者单位：安徽省交通勘察设计院有限公司）