混凝土桩基础在水闸地基处理中防渗稳定性作用分析

混凝土桩基础在水闸地基处理中防渗稳定性作用分析

黄冠宾

江苏金禹润建设有限公司 江苏苏州 215600

摘要：近年来，我国的工程建设越来越多，对混凝土的应用也越来越广泛。渗流破坏是影响水闸结构稳定的重要负面因素，目前常用的解决措施是采用混凝土桩基础进行地基处理。为研究混凝土桩基础的防渗作用原理和作用效果，本文首先分析了地基主要问题，其次探讨了混凝土桩基础在水闸地基处理中防渗稳定性作用，以供参考。

关键词：混凝土桩基础；地基处理；防渗

引言

软土承载力较为低下已经成为制约工程建设的一个重要因素。在软土地基上直接修建建筑物，极易出现沉降量过大或者不均匀沉降等问题。因此，对软土地基进行处理是非常必要的。可在一定程度上提高软土承载力，控制变形沉降量，保证上部结构的安全。目前，对软土地基的处理方式主要包括:振冲碎石桩、高压旋喷桩、强夯法、预压法等。针对不同的地质情况和上部荷载要求采取不同的地基处理方法。针对地基加固效果的研究通常采用数值模拟方法，具有建模速度快，计算结果准确等优势。

1地基主要问题

工程区场地分布有较厚的淤泥质土及淤泥质细砂,具有含水量大,强度低,高压缩性等特点,属软土,存在不均匀沉降的问题。淤泥质土及淤泥质细砂厚度较大,含水量大,一般呈软塑~流塑状态,地基抗滑稳定性差,对水闸抗滑不利。粘土由粘粒组成,土的粘性好,土细滑,土的含水量一般,呈软塑~可塑状态,粘土层地基抗滑稳定性差,也是水闸抗滑稳定不利土层。闸基应对地基土进行强度和变形验算,如验算未能满足建筑物强度和变形要求,需对下伏软土层采取地基处理措施,如采用换填块石或采用水泥土搅拌桩等地基处理措施,避免地基产生不均匀沉降。

2混凝土桩基础在水闸地基处理中防渗稳定性作用分析

2.1地基处理方案的分析与选择

水闸松软地基处理一般采用以下几种：换土垫层、沙井预压、挤密砂石桩、桩基、沉井、强夯、搅拌桩等方法处理。工程的软基比较厚,换土层法不合适；沙井预压需要较长的预压时间,在分期围堰施工的情况下,难于满足工期要求；挤密砂石桩一般适用于松砂或砂壤土地,在粘性地基效果甚微,还容易造成防渗问题；桩基适用范围比较广,在工程中地质条件也比较适用,但需要打穿较厚的软土层,进入持层；强夯一般适用于透水性好的土层,水泥土搅拌桩适用水闸地基基础处理,施工速度快,工期养护方面可以采用提高水泥掺入量来缩短养护周期,同时在工程周围地区的水闸基础处理中均有应用,效果较好。综合考虑下,工程地基处理采用水泥土搅拌桩进行加固。

2.2沉降变形分析

在水闸施工过程中，灌注桩及桩间土的沉降量随着主体结构的施工而逐渐增大，沉降变形速率较为稳定，主要原因是考虑到在施工过程中，上部结构施工速度较为稳定，结构荷载的增加速度较为平稳。当泵站施工完成后，灌注桩及桩间土的沉降变形速率有所下降。上部结构施工早期，桩和桩间土之间的沉降差值较小，随着上部荷载不断增大，超过桩间土承载力时，桩间土沉降差值不断扩大。直至上部结构施工完成，荷载保持稳定，桩间土固结承载力增大，由桩和桩间土共同承担上部结构的荷载，此时，桩与桩间土之间的沉降差呈不断缩小的趋势。

2.3桩土应力比研究

桩土应力比是桩、土所承受荷载差值的反映，桩土应力比越大表明桩土承受荷载的差值越大。桩土应力比在整个过程中呈现出先增大、后减小的趋势。在刚刚完成上部结构施工时，桩土应力比达到最大值，之后桩土应力比逐渐减小。其主要原因是:在施工过程中，水闸荷载不断增大，超过桩间土承载力后，将由灌注桩承担主要荷载，之后，灌注桩承担荷载不断增大，在上部结构施工完成时达到最大值。之后，水闸荷载趋于稳定，桩间土不断固结，承载力有所提升，桩土应力比不断减小。

2.4数值模拟计算结果

在水闸施工过程中，灌注桩及桩间土的沉降量随着主体结构的施工而逐渐增大，沉降变形速率较为稳定，主要原因是考虑到在施工过程中，上部结构施工速度较为稳定，结构荷载的增加速度较为平稳。当泵站施工完成后，灌注桩及桩间土的沉降变形速率有所下降。上部结构施工早期，桩和桩间土之间的沉降差值较小，随着上部荷载不断增大，超过桩间土承载力时，桩间土沉降差值不断扩大。直至上部结构施工完成，荷载保持稳定，桩间土固结承载力增大，由桩和桩间土共同承担上部结构的荷载，此时，桩与桩间土之间的沉降差呈不断缩小的趋势。桩土应力比是桩、土所承受荷载差值的反映，桩土应力比越大表明桩土承受荷载的差值越大。桩土应力比在整个过程中呈现出先增大、后减小的趋势。在刚刚完成上部结构施工时，桩土应力比达到最大值，之后桩土应力比逐渐减小。其主要原因是:在施工过程中，水闸荷载不断增大，超过桩间土承载力后，将由灌注桩承担主要荷载，之后，灌注桩承担荷载不断增大，在上部结构施工完成时达到最大值。之后，水闸荷载趋于稳定，桩间土不断固结，承载力有所提升，桩土应力比不断减小。

3桩基质量检查

（1）钻孔灌注桩质量检查的检验内容主要包括:①灌注桩桩身混凝土质量及桩身完整性检测采用低应变动力检测法，所有桩均须检测。②桩体的有效直径。③桩体的强度特性，采用竖向承载力进行检验。检验要求:工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测。单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定。（2）高压旋喷桩。高压旋喷桩质量检查的检验内容主要包括:①固结体的完整性、整体性、均匀性和垂直度。②固结体的有效直径。③固结体的强度特性，包括轴向抗压强度、竖向承载力。检验要求:①高压旋喷桩在成桩28d后需进行取芯试验和压水试验，测定防渗墙的抗渗和强度指标，钻孔取芯检查在成桩28d后，沿轴线布设钻机检查点进行钻孔取芯检查，桩的取芯率为3%。②28d桩身无侧向抗压强度应＞2500kPa。③旋喷桩复合地基承载力检验数量不少于施工总桩数的1%，并≥3根。复合地基承载力标准值≥88kPa。④利用钻孔做注水实验，取芯样做室内试验检测渗透系数，渗透系数应≤1×10^－6cm/s。（3）水泥搅拌桩。水泥搅拌桩质量检查的检验内容主要包括:①桩的完整性、整体性、均匀性及垂直度;②桩的有效直径;③桩的强度特性，包括无侧向抗压强度、单桩承载力。检测要求:①成桩质量检测点数量不少于施工总数的2%，且不少于6根。②搅拌桩的质量检验应在搅拌桩施工结束4周后进行。可采用开挖检验、钻孔取芯等方法监测桩身完整性和桩身强度。③28d桩身无侧向抗压强度应＞1500kPa。

结语

综上所述，在增设混凝土灌注桩进行防渗处理后，水头分布由天然地基状态下均匀分布变成两头分布较小中间较大的情况，平均渗透坡降显著下降，同时大幅降低了最大水头的占比，减小了工程的渗透压力。由此可见，设置混凝土灌注桩进行防渗处理合理、有效、可行。

参考文献

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