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摘要：东汪庄泵站工程各建筑物基础均坐落于壤土或粉砂层之上，由于地基土承载力较低，不能满足建筑物对地基的强度和变形要求，经分析采用水泥土搅拌桩处理基础，在达到设计标准的条件下同时确保了施工工期，以较低成本保证了工程质量和安全。
关键词：泵站 地基处理 水泥土搅拌桩
Abstract: The foundation of Dongwangzhuang pump station buildings locat on the loam or silty sand layer, as the bearing capacity of foundation soil is low and it can't meet the requirements to strength and deformation on the foundation of buildings. After analysis, using cement soil mixing pile foundation treatment, then ensuring the construction period in condition of meeting the design standards, assuring the quality and safety of the project in a low cost.
Key words: pump station; foundation treatment; cement soil mixing pile
1 概述
东汪庄泵站位于武清区龙凤河左堤大黄堡镇东汪庄村南，设计流量为19.2m³/s，总装机容量1440kW。该泵站的工程等别为Ⅲ等，是一座灌排两用的中型泵站。
本工程地貌上属于冲洪积平原区，勘察深度（30m）范围内揭露的地层均为第四系地层，按成因主要为河流冲积相及海相地层，局部地表分布有人工填土，地质结构为粘性土与砂双层结构。地基承载力分别为100kPa和105kPa。
根据岩土工程勘察(详勘)，东汪庄泵站各建筑物基础均坐落于壤土或粉砂层之上，经稳定计算前池下游端、压力池下游端挡土墙以及穿堤涵闸基底应力大于地基允许承载力，泵房沉降量较大，不满足规
范要求，故需要进行地基处理。
2地基处理方案确定
水利工程软基处理属于隐蔽工程，如处理不当，便构成隐患且难以检查及补救。因此，应结合当地地基处理的成功经验，采用适用、快速、有效的处理方法，确保工程质量和地基处理施工进度。
作为建筑物的基础或基础加固处理的方法很多，如换填法、预制桩、灌注摩擦桩、端承桩、水泥搅拌桩等，对需要进行地基处理的建筑物地基，根据各建筑物的受荷特点、地基土的特性及结构重要性等具体情况下，如何选用适合的基础加固处理方案是达到设计标准的条件下同时降低工程成本的首选。
由于工程区域地下水位较高，最大换填深度以下的天然地基仍存在较厚低承载力土层，如采用换填垫层法，换填厚度较大；如采用钻孔灌注桩等刚性桩基础，成本高，均不宜采用。
根据工程地质勘查报告，建筑物基础土层主要由粘性壤土和粉砂组成，符合搅拌桩施工条件，且水泥土搅拌桩适用范围广，质量容易控制，可以广泛应用于软弱土地基，能同时解决地基承载力不足和沉降量过大的问题，效果显著，处理后可很快投入使用，故采用水泥土搅拌桩进行地基处理。
3水泥土搅拌桩的设计
水泥搅拌桩是以水泥为固化剂，通过深层搅拌机械在地基深处就地将软土与水泥强制搅拌，利用水泥和软土之间的一系列物理—化学反应，从而使软土硬结成具有整体性和一定强度的复合地基。从而提高地基承载力和增大变形模量，减少地基沉降。
根据《建筑地基处理技术规范》，处理后的复合地基承载力特征值按下列公式计算：
f sp，k =m+β(1-m)f s，k
式中fsp，k—复合地基的承载力标准值；
m—面积置换率；
Ap—桩的截面积；
fs，k—桩间天然地基土承载力标准值，计算取100kPa；
β—桩间土承载力折减系数；
Rkd—单桩竖向承载力标准值，应通过现场单桩载荷试验确定；
fsp，k—由施工现场载荷试验确定。
工程采用矩形、正方形布桩，桩径为60cm，设计桩长10～12m，桩间距1.2～1.5m。根据以上公式计算出复合地基承载力特征值不小于130～160kPa。经计算，处理后的地基，泵房基础的沉降量以及各部位挡土墙、穿堤涵闸抗滑稳定安全系数、基底应力以及应力不均匀系数均满足规范要求。
4水泥土搅拌桩的施工
搅拌桩在前池和压力池下游端挡土墙、泵房以及穿堤涵闸基下布置，桩位按正方形布置，间距1.2m，桩径60cm，桩顶铺设50 cm厚碎石垫层，设计桩长12m，桩体要求深入硬土层中0.5～1m。共计436根。
水泥搅拌桩采用湿法作业，选用PO42.5普通硅酸盐水泥，采用425号普通硅酸盐水泥,由3根试验桩确定水灰比为1∶0.5, 水泥掺入比大于15％，施工垫层在压实时避免对桩身的扰动和破坏。
搅拌桩施工场地应事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍(包括大块石、树根和生活垃圾等)。对于场地低洼或有水坑的地方，需要先将水抽干，然后清除坑底部块石及淤泥，再回填粘土。
为了保证桩体的质量,水泥浆的质量、数量都必须严格控制,浆液倒入集料斗时必须加筛过滤以免浆内结块损坏泵体或堵塞管道。施工使用的固化剂和外掺剂必须通过室内试验检验方法使用,固化剂浆液要严格按配比拌制。水泥用量严格计量，加水用专用定量器。浆液每次搅拌时间不得少于3min，浆液搅拌均匀，不得离析、沉淀，停置1h以上的浆液应清理。
为取得施工中合理的技术参数，施工5根试验桩,成桩7 d内对桩做轻型触探（N10）检查每米桩身的均匀性。检查数量为总桩数的1%。养护28 d后进行复合地基承载力和复合地基回弹模量的测试,
根据试验桩工艺参数确定的钻机转速，提升速度，注浆泵压力等注浆，保证注浆量。在施工过程中若发生喷浆中断，必须对该段桩上下0.5m复喷复搅，以防止断桩。经检验合格后方可进行全段的施工。
5结语
水泥土搅拌桩在东汪庄泵站工程地基加固试验中取得了良好的效果, 地基处理后单桩承载力不低于231kN，复合地基承载力不低于167kpa，满足了设计要求。施工期初步观测表明，地基沉降在允许范围以内，可见水泥搅拌桩的地基处理方式是合适的、可行的。
总之，水泥土搅拌桩在本工程施工中,最大限度地利用了原土,施工中無振动、无噪声、污染小,有效地节约了资金，是经济、科学的方法，取得了较好的效果。
参考文献:
[1]李培全．深层搅拌桩复合地基载荷试验问题探讨[J]．工程质量．2001，(9)．
[2]JGJ79-2002，建筑地基处理技术规范[S].
[3]GB50007-2002，建筑地基基础设计规范[S].
[4]河北省水利水电勘测设计研究院.天津市北运河东泵站更新改造工程东汪庄泵站初步设计报告[R]，2009
[5]徐超，叶观宝，水泥土搅拌桩复合地基的变形特性与承载力[J]，岩土工程学报，2005,(5).
[6]阎明礼，地基处理技术[M].北京:中国环境科学出版社，1996.
[7]刘景政、杨素春、钟冬波，地基处理与实例分析[M]，北京，中国建筑工业出版社.1998.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：泵站 地基处理 水泥土搅拌桩
Abstract: The foundation of Dongwangzhuang pump station buildings locat on the loam or silty sand layer, as the bearing capacity of foundation soil is low and it can't meet the requirements to strength and deformation on the foundation of buildings. After analysis, using cement soil mixing pile foundation treatment, then ensuring the construction period in condition of meeting the design standards, assuring the quality and safety of the project in a low cost.
Key words: pump station; foundation treatment; cement soil mixing pile
1 概述
东汪庄泵站位于武清区龙凤河左堤大黄堡镇东汪庄村南，设计流量为19.2m³/s，总装机容量1440kW。该泵站的工程等别为Ⅲ等，是一座灌排两用的中型泵站。
本工程地貌上属于冲洪积平原区，勘察深度（30m）范围内揭露的地层均为第四系地层，按成因主要为河流冲积相及海相地层，局部地表分布有人工填土，地质结构为粘性土与砂双层结构。地基承载力分别为100kPa和105kPa。
根据岩土工程勘察(详勘)，东汪庄泵站各建筑物基础均坐落于壤土或粉砂层之上，经稳定计算前池下游端、压力池下游端挡土墙以及穿堤涵闸基底应力大于地基允许承载力，泵房沉降量较大，不满足规
范要求，故需要进行地基处理。
2地基处理方案确定
水利工程软基处理属于隐蔽工程，如处理不当，便构成隐患且难以检查及补救。因此，应结合当地地基处理的成功经验，采用适用、快速、有效的处理方法，确保工程质量和地基处理施工进度。
作为建筑物的基础或基础加固处理的方法很多，如换填法、预制桩、灌注摩擦桩、端承桩、水泥搅拌桩等，对需要进行地基处理的建筑物地基，根据各建筑物的受荷特点、地基土的特性及结构重要性等具体情况下，如何选用适合的基础加固处理方案是达到设计标准的条件下同时降低工程成本的首选。
由于工程区域地下水位较高，最大换填深度以下的天然地基仍存在较厚低承载力土层，如采用换填垫层法，换填厚度较大；如采用钻孔灌注桩等刚性桩基础，成本高，均不宜采用。
根据工程地质勘查报告，建筑物基础土层主要由粘性壤土和粉砂组成，符合搅拌桩施工条件，且水泥土搅拌桩适用范围广，质量容易控制，可以广泛应用于软弱土地基，能同时解决地基承载力不足和沉降量过大的问题，效果显著，处理后可很快投入使用，故采用水泥土搅拌桩进行地基处理。
3水泥土搅拌桩的设计
水泥搅拌桩是以水泥为固化剂，通过深层搅拌机械在地基深处就地将软土与水泥强制搅拌，利用水泥和软土之间的一系列物理—化学反应，从而使软土硬结成具有整体性和一定强度的复合地基。从而提高地基承载力和增大变形模量，减少地基沉降。
根据《建筑地基处理技术规范》，处理后的复合地基承载力特征值按下列公式计算：
f sp，k =m+β(1-m)f s，k
式中fsp，k—复合地基的承载力标准值；
m—面积置换率；
Ap—桩的截面积；
fs，k—桩间天然地基土承载力标准值，计算取100kPa；
β—桩间土承载力折减系数；
Rkd—单桩竖向承载力标准值，应通过现场单桩载荷试验确定；
fsp，k—由施工现场载荷试验确定。
工程采用矩形、正方形布桩，桩径为60cm，设计桩长10～12m，桩间距1.2～1.5m。根据以上公式计算出复合地基承载力特征值不小于130～160kPa。经计算，处理后的地基，泵房基础的沉降量以及各部位挡土墙、穿堤涵闸抗滑稳定安全系数、基底应力以及应力不均匀系数均满足规范要求。
4水泥土搅拌桩的施工
搅拌桩在前池和压力池下游端挡土墙、泵房以及穿堤涵闸基下布置，桩位按正方形布置，间距1.2m，桩径60cm，桩顶铺设50 cm厚碎石垫层，设计桩长12m，桩体要求深入硬土层中0.5～1m。共计436根。
水泥搅拌桩采用湿法作业，选用PO42.5普通硅酸盐水泥，采用425号普通硅酸盐水泥,由3根试验桩确定水灰比为1∶0.5, 水泥掺入比大于15％，施工垫层在压实时避免对桩身的扰动和破坏。
搅拌桩施工场地应事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍(包括大块石、树根和生活垃圾等)。对于场地低洼或有水坑的地方，需要先将水抽干，然后清除坑底部块石及淤泥，再回填粘土。
为了保证桩体的质量,水泥浆的质量、数量都必须严格控制,浆液倒入集料斗时必须加筛过滤以免浆内结块损坏泵体或堵塞管道。施工使用的固化剂和外掺剂必须通过室内试验检验方法使用,固化剂浆液要严格按配比拌制。水泥用量严格计量，加水用专用定量器。浆液每次搅拌时间不得少于3min，浆液搅拌均匀，不得离析、沉淀，停置1h以上的浆液应清理。
为取得施工中合理的技术参数，施工5根试验桩,成桩7 d内对桩做轻型触探（N10）检查每米桩身的均匀性。检查数量为总桩数的1%。养护28 d后进行复合地基承载力和复合地基回弹模量的测试,
根据试验桩工艺参数确定的钻机转速，提升速度，注浆泵压力等注浆，保证注浆量。在施工过程中若发生喷浆中断，必须对该段桩上下0.5m复喷复搅，以防止断桩。经检验合格后方可进行全段的施工。
5结语
水泥土搅拌桩在东汪庄泵站工程地基加固试验中取得了良好的效果, 地基处理后单桩承载力不低于231kN，复合地基承载力不低于167kpa，满足了设计要求。施工期初步观测表明，地基沉降在允许范围以内，可见水泥搅拌桩的地基处理方式是合适的、可行的。
总之，水泥土搅拌桩在本工程施工中,最大限度地利用了原土,施工中無振动、无噪声、污染小,有效地节约了资金，是经济、科学的方法，取得了较好的效果。
参考文献:
[1]李培全．深层搅拌桩复合地基载荷试验问题探讨[J]．工程质量．2001，(9)．
[2]JGJ79-2002，建筑地基处理技术规范[S].
[3]GB50007-2002，建筑地基基础设计规范[S].
[4]河北省水利水电勘测设计研究院.天津市北运河东泵站更新改造工程东汪庄泵站初步设计报告[R]，2009
[5]徐超，叶观宝，水泥土搅拌桩复合地基的变形特性与承载力[J]，岩土工程学报，2005,(5).
[6]阎明礼，地基处理技术[M].北京:中国环境科学出版社，1996.
[7]刘景政、杨素春、钟冬波，地基处理与实例分析[M]，北京，中国建筑工业出版社.1998.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。