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摘要：软土地基是沿海地区常见的工程问题，地基基础加固处理方案是工程技术人员长期面临的一个课题，如何选择合理的基础处理方案，成熟施工技术，是工程技术人员本质体现，本文结合工程应用实例，通过介绍工程施工现场的地质状况，重点围绕闸室稳定计算、地基处理方法、桩基设计和质量检验等方面探讨了水闸软基加固的效果，结合多例同类工程施工验收实际，以供实践借鉴。
关键词：水闸闸基；软土地基；处理方案；桩基设计
许多水闸工程在软土地基上修筑，由于软土地基具有天然含水量高、抗剪强度低、固结时间长、灵敏度高和透水性差等不良性质，若不进行有效的加固处理，则会影响到构筑物的使用功能及质量安全。水泥搅拌桩加固软基是一种设备简单、施工方便、经济效益好的处理方法，能够有效提高软土地基的承载力，确保建筑物的质量安全。为此，本文着重阐述了水泥搅拌桩加固水闸闸基软土地基的处理效果。
1 工程概况
彭厝水闸工程位于广东揭阳市揭东区枫江右岸，闸室的基础面积为310m2（b=13m，l =20m）。地下水位平均埋深1m，闸底板基础埋深d = 6m。工程地址处于软土地基，根据地质勘察资料，从上往下的土层依次为淤质粉质黏土、细砂和淤泥——淤质粉质黏土层。
2 地质状况
场地地处沿海地区，属冲积、海积低平原，地面高程4.6m。以泥质粘土、粉质粘土为主。
2.1 表层
以素填土为主，厚度3.20～3.30m，主要由素填土组成，呈褐色，软塑状态，粉质粘土质，含砖渣、石子等，属高压缩性土。地基承载力80kPa；
2.2 淤泥质粘土
厚度12.40～12.60m，呈灰色，流塑～软塑状态，有层理，含贝壳，属高压缩性土。局部夹粉质粘土、淤泥质粉质粘土透镜体。该土层地基承载力70kPa；
2.3 粉质粘土及粉土
厚度4.50～4.60m，呈灰色，软塑状态，有层理，含贝壳，属中压缩性土。该土层地基承载力110kPa；
2.4 粉土
地质勘察未穿透此层，揭露最大厚度4.80m，呈灰黄色，密实状态，无层理，含铁质，属中（偏低）压缩性土。地基承载力150kPa。
闸室底板顺水流方向长8m，垂直水流方向宽11.3m，整体式分布。闸室地基建基高程-1.0m，坐落于淤泥质粘土上，承载力低，土质软，强度低，可压缩性高，为满足闸室基础承载力要求，减少土中自由水含量，为增加闸室防渗长度，采用了水泥搅拌桩基础。
底板及桩基布置如图1。
4 地基处理方案
本工程进行地基处理的目的为增加闸室地基的承载能力及减小沉降量。地基处理常用方法有换填垫层法、强夯法、砂石桩法、混凝土灌注桩及水泥土搅拌桩法。
4.1 换填垫层法
适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力，减少沉降量，加速软弱土层的排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。
本工程压缩性较高的软土层厚12.40m，垫层的换填厚度不宜超过3m，换填后地基处理效果不明显。因此工程未采用换填垫层法的地基处理方式。
4.2 强夯法
适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土，软—流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程，在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。
本工程基础软土透水性较差，采用强夯法处理地基容易形成橡皮土，反而达不到地基处理的目的。因此，强夯法不适合应用于工程的地基处理。
4.3 砂石桩法
为采用类似沉管灌注桩的机械和方法，通过冲击和振动，把砂挤入土中而形成桩基的方法。挤密砂桩的主要作用是将地基挤实排水固结，从而提高地基的整体抗剪强度与承载力，减少地基的沉降量和不均匀沉降。但这种方法一般能较好地适用于砂性土。
本工程为淤泥及淤泥质土，因此砂石桩法不适合于工程的地基处理。
4.4 混凝土灌注桩
直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼灌注混凝土而成。灌注桩能适应各种地层，无需接桩，施工时无振动、无挤土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。但其施工费用较高，操作要求严格，施工后需较长的养护期方可承受荷载，成孔时有大量土渣或泥浆排出。
本工程由于工期较短，灌注桩成孔时会对周围环境会造成不利影响，且会使工程整体费用上升，未采用混凝土灌注桩法。
4.5 水泥土搅拌法
分为浆液深层搅拌法（简称湿法）和粉体喷搅法（简称干法）。
水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。其加固机理是：水泥浆（粉）与地基土在外力作用下（桩头搅拌力及水泥浆（粉）压入压力）均匀搅拌，进行水化反应并形成具有一定强度的水泥土桩（即所谓半刚性桩）。部分水泥浆（粉）在灌浆压力作用下发生水化反应并渗入桩体周边的土体中形成桩体，增大了桩体与桩间土的摩擦系数，提高了桩体承载力，并与桩间土共同形成良好的复合地基。根据地质资料，本工程地基主要为淤泥及淤泥质土，含水量较高，采用水泥搅拌法时由于水泥的水化作用，在一定程度上减少了地基土中自由水的含量，桩间土产生一定的固结作用，使桩间土本身强度有所提高，从而导致复合地基承载力的提高。
综上，根据各个地基处理方案的适用条件及地基情况，确定采用水泥土搅拌法。
5 桩基设计
5.1 桩基布置
程水泥搅拌桩采用矩形布置，桩直径0.6m，除防渗墙外，搅拌桩横向和纵向桩间距均为1.2m，闸室底板轮廓线范围内的搅拌桩数按63根计。根据地质资料，在干湿交替及无干湿交替作用时，地下水对混凝土结构有中等腐蚀性，腐蚀介质为SO42-，因此水泥土搅拌桩固化剂采用强度等级为32.5的抗硫酸盐水泥；桩长假定8m，搅拌桩位于淤泥质粘土层。 5.2 承载力验算
根据闸室底板所受外部荷载、土体力学指标、基础尺寸，采用相关规范公式分别计算水泥搅拌桩单桩承载力和复核地基承载力，计算成果见表2。
由表2可知，该桩基布置方案满足闸室单桩承载力和复合地基承载力的要求。
5.3 沉降验算
桩基最终沉降量计算公式采用《建筑地基基础设计规范》（5.5.6）中的公式，方法为等效作用分层总和法。附加应力取底板附加应力70kPa，沉降计算经验系数ψ取0.9；等效沉降系数ψ取0.9；等效沉降系数ψc取0.52。
地基处理后，经计算，闸室的最终沉降量为11cm，小于规范中规定的闸室最大沉降量的要求。
5.4 渗流稳定验算
闸室四周采用水泥土搅拌桩套打的方式，形成前、后二道垂直防渗墙，闸室基础四周水泥土搅拌桩桩体连接成壁后有隔水帷幕的作用，增加闸室的防渗性能，当上、下游水位发生变化时，上、下游防渗墙都发挥作用，闸室基础四周封闭处理能有效减少基础沉降和变形模量，提高承载力和抗剪强度。经计算闸基防渗满足规范要求。
6 质量检验
6.1 搅拌桩的施工
（1）成桩7d后，采用浅部开挖桩头（深度宜超过停浆面下0.5m），目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。检查量为总桩数的5%。
（2）成桩后3d内，可用轻型动力触探（N10）检查每延米桩身的均匀性。检验数量为施工总桩数的1%，且不少于3根。
6.2 水泥搅拌桩地基竣工验收
承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验。载荷试验必须在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在成桩后28d后进行。检验数量为桩总数的0.5%～1%，且每项单体工程不应少于3点。
经触探和载荷试验检验后，对桩身质量有怀疑时，应在成桩28d后，用双管单动取样器钻取芯样作抗压强度检验，检验数量为施工总桩数的0.5%，且不少于3根。
6.3 工程桩质量评定
及时检查施工记录，根据预定的施工工艺对工程桩质量进行质量评定。对于不合工艺要求的工程桩需根据其所在的位置、数量等具体情况，通过质量分析，提出补桩或加强附近工程桩等措施。
7 结语
通过探讨水闸闸基软土地基的加固处理效果，结合笔者对多宗同类工程检测及室内试验成果，给出了一下建议：①水泥搅拌桩适用于处理淤泥与淤泥质土，松散沙土混合层等软土地基，可以有效改善地基的承载力和变形模量；②水泥搅拌桩是一种经济的软土地基处理方法，施工技术条件成熟，特别适应水利水电工程水闸基础处理。③要有详细工程地质资料，以确定加固设计参数，天然地基土层含水率是确定水泥掺入量的重要条件，工程地质勘察阶段应尽可能对各土层不同部位取样并做室内水泥土配合比试验找出最佳的水泥掺入量，根据笔者10多年对80多个水闸检测桩试验结果收集统计天然土层含水率大于70%土层不宜采用温法。④水闸主闸室底板基础桩封闭处理能有效减少沉降量、提高防渗能力和承载力。⑤复合地基载荷试验是最有效方法，根据30多个水闸检测桩做复合地基载荷试验结果收集统计，水闸建成后全部没有超过复合地基载荷试验沉降量。
参考文献：
[1] 程晓航.沿海地区软土地基基础的处理方法[J].中国水运（下半月）.2012年第05期
[2] 候江华.深层水泥搅拌桩在软土地基加固中的应用分析[J].河南科技.2013年第15期
关键词：水闸闸基；软土地基；处理方案；桩基设计
许多水闸工程在软土地基上修筑，由于软土地基具有天然含水量高、抗剪强度低、固结时间长、灵敏度高和透水性差等不良性质，若不进行有效的加固处理，则会影响到构筑物的使用功能及质量安全。水泥搅拌桩加固软基是一种设备简单、施工方便、经济效益好的处理方法，能够有效提高软土地基的承载力，确保建筑物的质量安全。为此，本文着重阐述了水泥搅拌桩加固水闸闸基软土地基的处理效果。
1 工程概况
彭厝水闸工程位于广东揭阳市揭东区枫江右岸，闸室的基础面积为310m2（b=13m，l =20m）。地下水位平均埋深1m，闸底板基础埋深d = 6m。工程地址处于软土地基，根据地质勘察资料，从上往下的土层依次为淤质粉质黏土、细砂和淤泥——淤质粉质黏土层。
2 地质状况
场地地处沿海地区，属冲积、海积低平原，地面高程4.6m。以泥质粘土、粉质粘土为主。
2.1 表层
以素填土为主，厚度3.20～3.30m，主要由素填土组成，呈褐色，软塑状态，粉质粘土质，含砖渣、石子等，属高压缩性土。地基承载力80kPa；
2.2 淤泥质粘土
厚度12.40～12.60m，呈灰色，流塑～软塑状态，有层理，含贝壳，属高压缩性土。局部夹粉质粘土、淤泥质粉质粘土透镜体。该土层地基承载力70kPa；
2.3 粉质粘土及粉土
厚度4.50～4.60m，呈灰色，软塑状态，有层理，含贝壳，属中压缩性土。该土层地基承载力110kPa；
2.4 粉土
地质勘察未穿透此层，揭露最大厚度4.80m，呈灰黄色，密实状态，无层理，含铁质，属中（偏低）压缩性土。地基承载力150kPa。
闸室底板顺水流方向长8m，垂直水流方向宽11.3m，整体式分布。闸室地基建基高程-1.0m，坐落于淤泥质粘土上，承载力低，土质软，强度低，可压缩性高，为满足闸室基础承载力要求，减少土中自由水含量，为增加闸室防渗长度，采用了水泥搅拌桩基础。
底板及桩基布置如图1。
4 地基处理方案
本工程进行地基处理的目的为增加闸室地基的承载能力及减小沉降量。地基处理常用方法有换填垫层法、强夯法、砂石桩法、混凝土灌注桩及水泥土搅拌桩法。
4.1 换填垫层法
适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力，减少沉降量，加速软弱土层的排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。
本工程压缩性较高的软土层厚12.40m，垫层的换填厚度不宜超过3m，换填后地基处理效果不明显。因此工程未采用换填垫层法的地基处理方式。
4.2 强夯法
适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土，软—流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程，在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。
本工程基础软土透水性较差，采用强夯法处理地基容易形成橡皮土，反而达不到地基处理的目的。因此，强夯法不适合应用于工程的地基处理。
4.3 砂石桩法
为采用类似沉管灌注桩的机械和方法，通过冲击和振动，把砂挤入土中而形成桩基的方法。挤密砂桩的主要作用是将地基挤实排水固结，从而提高地基的整体抗剪强度与承载力，减少地基的沉降量和不均匀沉降。但这种方法一般能较好地适用于砂性土。
本工程为淤泥及淤泥质土，因此砂石桩法不适合于工程的地基处理。
4.4 混凝土灌注桩
直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼灌注混凝土而成。灌注桩能适应各种地层，无需接桩，施工时无振动、无挤土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。但其施工费用较高，操作要求严格，施工后需较长的养护期方可承受荷载，成孔时有大量土渣或泥浆排出。
本工程由于工期较短，灌注桩成孔时会对周围环境会造成不利影响，且会使工程整体费用上升，未采用混凝土灌注桩法。
4.5 水泥土搅拌法
分为浆液深层搅拌法（简称湿法）和粉体喷搅法（简称干法）。
水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。其加固机理是：水泥浆（粉）与地基土在外力作用下（桩头搅拌力及水泥浆（粉）压入压力）均匀搅拌，进行水化反应并形成具有一定强度的水泥土桩（即所谓半刚性桩）。部分水泥浆（粉）在灌浆压力作用下发生水化反应并渗入桩体周边的土体中形成桩体，增大了桩体与桩间土的摩擦系数，提高了桩体承载力，并与桩间土共同形成良好的复合地基。根据地质资料，本工程地基主要为淤泥及淤泥质土，含水量较高，采用水泥搅拌法时由于水泥的水化作用，在一定程度上减少了地基土中自由水的含量，桩间土产生一定的固结作用，使桩间土本身强度有所提高，从而导致复合地基承载力的提高。
综上，根据各个地基处理方案的适用条件及地基情况，确定采用水泥土搅拌法。
5 桩基设计
5.1 桩基布置
程水泥搅拌桩采用矩形布置，桩直径0.6m，除防渗墙外，搅拌桩横向和纵向桩间距均为1.2m，闸室底板轮廓线范围内的搅拌桩数按63根计。根据地质资料，在干湿交替及无干湿交替作用时，地下水对混凝土结构有中等腐蚀性，腐蚀介质为SO42-，因此水泥土搅拌桩固化剂采用强度等级为32.5的抗硫酸盐水泥；桩长假定8m，搅拌桩位于淤泥质粘土层。 5.2 承载力验算
根据闸室底板所受外部荷载、土体力学指标、基础尺寸，采用相关规范公式分别计算水泥搅拌桩单桩承载力和复核地基承载力，计算成果见表2。
由表2可知，该桩基布置方案满足闸室单桩承载力和复合地基承载力的要求。
5.3 沉降验算
桩基最终沉降量计算公式采用《建筑地基基础设计规范》（5.5.6）中的公式，方法为等效作用分层总和法。附加应力取底板附加应力70kPa，沉降计算经验系数ψ取0.9；等效沉降系数ψ取0.9；等效沉降系数ψc取0.52。
地基处理后，经计算，闸室的最终沉降量为11cm，小于规范中规定的闸室最大沉降量的要求。
5.4 渗流稳定验算
闸室四周采用水泥土搅拌桩套打的方式，形成前、后二道垂直防渗墙，闸室基础四周水泥土搅拌桩桩体连接成壁后有隔水帷幕的作用，增加闸室的防渗性能，当上、下游水位发生变化时，上、下游防渗墙都发挥作用，闸室基础四周封闭处理能有效减少基础沉降和变形模量，提高承载力和抗剪强度。经计算闸基防渗满足规范要求。
6 质量检验
6.1 搅拌桩的施工
（1）成桩7d后，采用浅部开挖桩头（深度宜超过停浆面下0.5m），目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。检查量为总桩数的5%。
（2）成桩后3d内，可用轻型动力触探（N10）检查每延米桩身的均匀性。检验数量为施工总桩数的1%，且不少于3根。
6.2 水泥搅拌桩地基竣工验收
承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验。载荷试验必须在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在成桩后28d后进行。检验数量为桩总数的0.5%～1%，且每项单体工程不应少于3点。
经触探和载荷试验检验后，对桩身质量有怀疑时，应在成桩28d后，用双管单动取样器钻取芯样作抗压强度检验，检验数量为施工总桩数的0.5%，且不少于3根。
6.3 工程桩质量评定
及时检查施工记录，根据预定的施工工艺对工程桩质量进行质量评定。对于不合工艺要求的工程桩需根据其所在的位置、数量等具体情况，通过质量分析，提出补桩或加强附近工程桩等措施。
7 结语
通过探讨水闸闸基软土地基的加固处理效果，结合笔者对多宗同类工程检测及室内试验成果，给出了一下建议：①水泥搅拌桩适用于处理淤泥与淤泥质土，松散沙土混合层等软土地基，可以有效改善地基的承载力和变形模量；②水泥搅拌桩是一种经济的软土地基处理方法，施工技术条件成熟，特别适应水利水电工程水闸基础处理。③要有详细工程地质资料，以确定加固设计参数，天然地基土层含水率是确定水泥掺入量的重要条件，工程地质勘察阶段应尽可能对各土层不同部位取样并做室内水泥土配合比试验找出最佳的水泥掺入量，根据笔者10多年对80多个水闸检测桩试验结果收集统计天然土层含水率大于70%土层不宜采用温法。④水闸主闸室底板基础桩封闭处理能有效减少沉降量、提高防渗能力和承载力。⑤复合地基载荷试验是最有效方法，根据30多个水闸检测桩做复合地基载荷试验结果收集统计，水闸建成后全部没有超过复合地基载荷试验沉降量。
参考文献：
[1] 程晓航.沿海地区软土地基基础的处理方法[J].中国水运（下半月）.2012年第05期
[2] 候江华.深层水泥搅拌桩在软土地基加固中的应用分析[J].河南科技.2013年第15期