摘要：水泥攪拌樁通過特制的深層攪拌機械在地基深部就地將軟土和固化劑強制拌和，使軟土硬結而提高地基強度。這種方法適用于加固飽和粘性土和粘土，處理效果顯著，工期短，施工成本低。經近幾年的運行觀測，沉降均勻，目前已趨于穩定，且工程運行情況良好。因此，水泥攪拌樁在沖洪積海積河口平原地區水閘和堤塘基礎處理中的應用，具有較大的推廣價值。
　　關鍵詞：水閘；水泥攪拌樁；軟弱地基處理
　　1工程概況及方案比選
　　1.1工程所在地的地質性質
　　工程區域地貌屬平原區。該處除堤塘外，地勢相對平坦，工程所在地土層主要物理力學指標見下表。各土層主要物理力學指標標準值見下表1.
　　                    表1

                      
　　　　1.2工程概況及地基承載力
　　該工程地處閩江沖洪積海積河口平原上。水閘凈寬為5孔×5m，設計最大過流量為94m3/s，整體式閘底板高程為2.0m（羅零），平面尺寸為16×26.6m。閘室采用二層歐式建筑。經荷載組合計算，閘底板地基應力見下表2.
　　表2

                        
　　　　1.3地基處理方案的比選
　　平原地區水閘基礎一般采用沉井基礎、鋼筋混凝土樁基礎及水泥攪拌樁等。沉井基礎是以現場澆筑、挖土下沉方式入地基中的深基礎。其優點是承載力較高，對鄰近建筑物影響較小，尤其對河灘地粉砂土的液化有很好的防治作用，因此，在平原以往的水閘設計中采用較多。其缺點造價相對較高，施工工期長，施工難度大，下沉時井壁容易出現裂縫，質量不容易保證等。由于本工程持力層埋置較深，采用沉井基礎勢必沉井要深，因此本工程不適用于沉井基礎。樁基礎是深基礎中最常用的一種基礎形式。其主要功能是將荷載傳到地下深處的密實土層，以滿足承載力和沉降的要求。樁基具有承載力高，穩定性好，沉降量小而均勻，沉降速率低而收斂快等特性。由于本工程基底承載力不大，且適宜樁基礎的持力層埋置很深，采用樁基礎在經濟上很不合算，不宜采用。水泥攪拌樁適用于加固飽和粘性土和粉土等地基的一種方法。其優點：①最大限度地利用原狀土；②攪拌時無振動、無噪音和無污染，可在密集建筑物群中進行施工，對周圍原有建筑物及地下溝管影響很小；③根據上部結構的需要，可靈活地采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加固形式；④與鋼筋混凝土樁基相比，可節約鋼材并降低造價，由于本工程基底荷載不大，且（7）-2層土地基承載力標準值比（3）層土要大，且深度適中，可以作為水泥攪拌樁相對持力層。根據上述比較，采用水泥攪拌樁處理本工程地基比較合適。
　　2水泥攪拌樁設計
　　2.1水泥攪拌樁的類型
　　水泥土攪拌法分為深層攪拌法（簡稱濕法）和粉體噴攪法（簡稱干法）。水泥攪拌法適用于加固飽和粘性土和粉土等地基。
　　本工程根據土體天然的含水量，采用深層攪拌法。它是利用水泥（或石灰）等材料作為固化劑通過特制的攪拌機械，就地將軟土和固化劑漿液強制攪拌，使軟土硬結成具有整體性、水穩性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基土強度和增大變形模量。水泥攪拌法加固深度濕法不宜大于20m，水泥攪拌樁的樁徑不應小于50cm.采用的固化劑宜選用強度等級為32.5級及以上的普通硅酸鹽水泥。水泥摻量宜采用12～20%，濕法的水泥漿水灰可選用0.45～0.55.外摻劑可根據工程需要和土質條件選用具有早強、緩凝、減水以及節省水泥作用的材料。
　　2.2樁的布置與加固范圍
　　水泥攪拌樁平面布置根據閘上部結構對變形的要求，采用正方形布置，樁間距采用1m，樁直徑采用0.5m，在閘底板基礎范圍內布樁，具體布置見圖1.
　　
　　
　　                           

                                                    圖1 軟土閘基設計斷面形式　　
　　2.3承載力計算
　　攪拌樁復合地基承載力特征值fspk按下式計算；fspk=m•Ra/AP+β(1-m)fsk
　　式中：fsk——處理后樁間土承載力特征值（kpa）；
　　β——樁間土承載力折減系數；
　　m—面積置換率；
　　n—樁的根數；
　　AP—樁的截面積（m2）;
　　Ra—單樁豎向承載力特征值（kN）,
　　當無單樁荷載實驗資料時，Ra可按以下式估算：
　　Ra=并同時應滿足下式：  
　　Ra=ηfcuAp
　　式中：η——樁身強度折減系數；
　　Ap——樁的截面積（m2）；
　　——樁身周長（m）；
　　——樁周第i層土的側阻力特征值(kpa)；
　　——樁長范圍內第i層土的厚度(m)，本工程初擬樁長=8m；
　　——樁端地基土未經修正的承載力特征值；
　　——樁端天然地基土的承載力折減系數；
　　fcu——與攪拌樁樁身水泥土配比相同的室內加固土試塊在標準養護條件下90d齡期的立方體抗壓強度平均值（kpa）。
　　2.4確定計算參數
　　水泥攪拌樁的設計，（1）應進行擬處理土的室內配比試驗，針對現場擬處理的最軟弱層軟土的性質，選擇合適的固化劑、外摻劑及其摻量，為設計提供各種齡期、各種配比的強度參數，本工程水泥摻入比采用0.16；（2）確定攪拌樁的面積置換率和長度。面積置換率根據攪拌樁的直徑、數量、地基處理的面積確定，本工程水泥攪拌樁面積置換率采用0.245。樁的長度應根據上部結構對承載力和變形的要求確定，并宜穿透軟弱土層到達承載力相對較高的土層，本工程長度采用10m。
　　2.5計算成果
　　根據選定樁徑及長度，按公式計算其設計參數見表3。
　　       表3
　　             

　　2.6驗算樁底基礎
　　復合地基基礎底面下臥層經修正后的地基承載力特征值，按下式計算：
　　f=fk+ηd•γm•(d-0.5)
　　式中：fk—下臥層地基承載力特征值；
　　ηd—埋置深度的地基承載力修正系數；
　　γm—基礎底面以上土的加權平均重度；
　　d—基礎埋置深度
　　經計算，f=191.5kPa。復合地基基礎底面應力，按下式計算：
　　F’=[fspA+G-As•qs-fs(A-As)]]/A
　　式中：fsp—基礎底面承載力標準值(kPa);
　　G—實體基礎的重量（kN），地下水位以下按浮容重計算；
　　qs—實體基礎與土的摩阻力標準值（kPa）；
　　As—水泥攪拌樁范圍側壁面積（m2）；
　　fs—基礎底面處土的地基承載力標準值（kPa）；
　　A—實體基礎的攪拌樁范圍內的面積（m2）。
　　經計算，F’=160.6kPa，由上可知：F’＜f，滿足下臥層地基承載力的要求。
　　3水泥攪拌施工工藝
　　（1）施工現場事先應予以平整，必須清除地上地下的障礙物，需回填土的低洼地應抽水清淤后，回填粘性土料并予以壓密，不得回填雜填土。
　　攪拌樁施工前應對攪拌機械的灰漿泵輸漿量、灰漿經輸漿管到達攪拌機噴漿口的時間和起吊設備提升速度等施工參數進行確定。并根據設計要求通過成樁試驗，確定攪拌樁的配比和施工工藝。
　　（2）漿液的配制要嚴格控制水灰比，一般為0.45-0.55。使用的水泥和外加劑通過室內加固土試驗確定。
　　（3）水泥攪拌樁主要按下列步驟進行：攪拌機械就位、調平；預攪拌下沉，下沉時可采用噴漿工藝；噴漿攪拌提升至設計停漿標高；重復攪拌下沉；重復噴漿、攪拌至設計停漿標高后，再提升到孔口；測量料罐剩余量，對不滿足設計要求的樁位應立即補攪。關閉機械，樁機移至下一樁位。
　　（4）水泥攪拌樁質量檢驗的項目及抽檢數量，按有關規范實施。
　　4結束語
　　平原區，雨水充沛，地下水位較高，地層分布中淤泥質土層分布范圍大，水閘基礎處理一般采用沉井基礎和樁基礎。由于基礎處理在整個工程中所占的費用較高，因此，如何合理選擇基礎的類型成為工程設計中的關鍵。為解決工期緊，資金不足的特點，在水閘基礎設計過程中，首先采用了水泥攪拌樁。在達到設計標準的條件下，確保了施工工期，以較低的成本保證了水閘按時發揮效益，取得了預期的效果。