电排站穿堤涵地基处理设计解析

摘要：在软土地基上修建穿堤建筑物，基础处理是一个难点，基础设计的关健是解决变形协调的问题。电排站穿提涵软土地基处理，是用水泥粉煤灰碎石桩CFG桩复合地基技术。

关键词：电排站、穿堤涵地基、处理、设计解析

中图分类号： TU47 文献标识码： A

鉴于软弱地基存在的这些问题，在软弱地基上构筑结构物时，通常就需要对地基进行加固，以保证结构的安全。该电排站在建造时，曾考虑过地基加固的

问题，并实施过相应的处理，但经历几十年后，这些处理措施己经基本失效，必须采取新的加固处理措施，保持电排站的功能持续发挥。对于进行地基加固，通常采用的方法有许多种，如地基基础托换技术、灌浆技术加固、加大基础底面积加固法等。

一、举例阐述1、电排站地址位于某江左岸桩号24+116处。防洪标准按50年一遇洪水位设计，排涝标准为10年一遇24h暴雨3d排干，设计排水流量9. 5m3/s，安装3台ZQ4050-6型潜水泵，总装机容量为1200kW，电排站具备抽排与自排联合运行的功能，泵房为堤后式，穿堤涵包括压力涵及排水涵，均为混凝土方涵，其纵向设沉陷缝分节，缝间设止水，两涵中心线相距12.0m。压力涵孔口尺寸为2孔3.OmX2.5m(宽X高)，总长61. 0m，分6节。排水涵孔口尺寸为2孔2.5m X 3. 0m(宽X高)，总长65m，分7节。

根据该工程地质勘察报告成果，穿堤涵所在场地土层除表层填土外，由上至下依次为:①粘土:棕黄色，含少量粉细砂，可塑状态，透水性弱。层厚2~6m，层底高程在0~2m之间；②淤泥质土:灰黑色，含较多粉细砂及少量腐蚀植物，高含水率，高压缩性，软塑--流塑状态，透水性弱。层厚16~18m，层底高程约18m；③砂卵石:杂色，砂粒以粗砂为主，卵石以砂岩质为主，稍密状态，透水性较强。层厚5~6m,层底高程约23m；④全---强风化灰岩:灰黄色粘土夹砾石状，中密的密实状态，中等透水性。层厚2~4m，层底高程在25~27m之间。工程地质钻探孔有关参数见表1：

表1

2、设计计算

电排站堤外设计水位为9.75m，校核水位为11.90m堤内设计水位为2.50m，校核水位为3.20m。穿堤涵上部堤顶设计填土高程为13.lOm，堤顶宽6m，压力基底高程2.lOm，层厚约3m，为粘土层，地基承载力特征值230KPa；自流排水基底高程0.30m，淤泥质土层，地基承载力特征值70KPa。

承载力及沉降计算的天然地基, 较厚淤泥层出现在两座穿堤涵中，16~18m的层厚，基底应力和沉降量应首先根据天然地基条件进行计算，提供依据给地基处理。根据水压力、上部填土、汽车荷载等，通过计算，基底压力最大应力为181.5kPa，在天然地基条件下，它小于地基允许承载力；自流基底最大应力288. 8kPa，大于修正后的地基承载力特征值，并且大于地基允许承载力200.7kPa。两座穿堤涵的沉降差与最大沉降量:沉降量均小于天然土质地基，并且不易超过15cm，不宜超过5cm的规范要求，是相邻部位的最大沉降差，需要进行地基处理。

2、根据各种地基处理方法的适用条件进行基础设计方案，在本工程基础处理中选择复合地基，设计时对柔性桩复合地基方案与刚性桩复合地基方案进行比较。我们选用的刚性桩复合地基为预制钢筋混凝土方桩与桩间土构的复合地基，挤土桩是预制混凝土方桩形式；选用的柔性桩复合地基为CFG桩与桩间土构成复合地基，非挤土桩是根据成桩方法CFG桩的形式组成。由于在电排站穿堤涵区内普遍分布厚层淤泥质土，其具有力学强度极低、高含水率、土质软弱、高压缩性的特点，因此，标贯修正击数N为3，如果N取4时，容易产生振动液化，综合考虑穿堤涵基底淤泥沉降及不均匀沉降以及工程造价，并且能更好控制地基协调变形。设计采用CFG桩复合地基被，除了桩距与桩长要满足我们复合地基承载力以外，最终还需满足沉降控制。

3、承台的灌浆确定，灌浆技术是用气压或液压将无机或有机化学浆液注入土中，使地基固化，起到提高地基土强度、消除其湿陷性或防渗堵漏作用的一种加固方法。本工程采用沿伸缩缝两侧，交错布置3个灌浆孔，底每隔lm布置1个孔位，钻制直径30~5Omm透孔见图1：

图1

管床灌浆按间隔孔序分两期施工。将灌浆钢管插入穿透孔中(钢管经钻孔制

作，管身布满浆液喷射孔，前端装有锥形帽，土体固结灌浆深度取1.8m，将软管接上灌浆钢管，通过高压注浆泵灌注M15水泥砂浆，浆液从钢管中喷出，由浆液与流道管外的土体混合凝固后形成水泥土，复合管床见图2：

图2

4、CFG桩布置在穿堤涵基础范围内，桩径取500mm，根据堤防的特殊性及穿堤涵基础上部荷载呈梯形分布的特点，桩距布置取中间密两边疏，桩顶和基础之间设C10素混凝土垫层厚10cm。压力涵顺水流方向桩距2.5~3.0m，垂直水流方向桩距3.5m，按三角形布桩，桩端仅到砂卵石面层，平均桩长20m，共107根桩；排水涵顺水流方向桩距2.5~3.7m，垂直水流方向桩距3.0m，按三角形布桩，桩端深人砂卵石层5m，平均桩长18m，共108根桩。复合地基与基础的关系见图3：

图3

5、计算问题的处理

机排闸压力池设计水位5.65m，最高运行水位6.34m泵站设计流量19.2m3/s，根据地形条件、建筑物布置情况及行洪排涝要求，机排闸为无压淹没出流，按《涵洞》第二版中无压涵洞过流能力公式计算：

根据《水闸设计规范》SL265-2001闸室总净宽与河道宽度的关系、建筑物与出水渠衔接条件等要求，经计算确定机排涵闸断面为2孔2.7m x 3.5m。

立交涵洞为自排和灌溉引水通道，根据建筑物布置情况以及排水灌溉的要求，立交涵闸为有压出流，按涵洞第二版中有压涵洞过流能力公式计算：

根据水闸设计规范SL265-2001闸室总净宽与河道宽度的关系，建筑物与出水渠衔接条件等要求，经计算确定立交涵闸断面为2孔2.7m x1.9m。

荷载组合根据泵站运用情况，选取以下几种控制工况的荷载组合进行建筑物抗滑稳定计算，荷载组合及稳定计算成果见表2：

表2

根据《水闸设计规范》SL265-2001抗滑稳定安全系数由下式计算:

本工程中所采用长螺旋钻机成孔，在我们的施工过程中，出现了三处串桩的现象，通过分析原因，主要原因是不良的地质条件。通过分析与判断成桩的质量，我们的设计中采取了补桩措施，在出现串桩附近的时候，增加一条8~12m的短桩，因此，较好地解决了问题。从工程实践来看，CFG桩复合地基不仅有效地提高了地基承载力，而且可以较好地避免地基的有害沉降，防止地基渗透变形。

总之，软基上的穿堤涵设计，基础处理是一个难点，可根据各种地基处理方法的适用条件，合理确定基础设计方案。设计时应遵循变形控制原则，重视建筑物与堤防之间的变形协调。

参考文献:

[1].杨光华.涂金良.软土地基上洒闸基抽处理的现状及对策.[J].广东水利水电.2010

[2].钱宁.水闸设计规范.[J].中国水利水电出成社2011.

[3].吴选胜.建筑地基处理技术规范.[MJ.中国建筑工业出版社.2012.