5.7 地基处理

（1）方案比较。水闸（泵房）基础第②层淤泥质黏土为海陆交互相沉积的软土层，含水率高，为流塑—软塑状态，具有抗剪强度低、压缩性高以及触变性和流变性等特点，容易产生沉降问题，天然地基情况下地基承载力也不满足要求，因此须进行必要的基础处理。

泵房基础地层分布情况见表5.7-1。

常用的软基处理方案的特点见表5.7-2。

由表5.7-2可知：换填垫层法不适于淤泥土层较厚的情况，而钻孔灌注桩造价高且施工易造成塌孔，由此进一步筛选组合出三种较优方案：水泥土搅拌法；真空联合堆载预压；动力排水固结法+混凝土预制桩。三种方法的优缺点比较见表5.7-3。

综合考虑以上方法的优缺点、当地成熟的施工技术及施工工期的要求，最终选用水泥土搅拌桩法。

（2）水泥土搅拌桩设计及计算。水泥土搅拌桩采用湿法加固。为充分发挥桩间土的作用，调整桩和土荷载的分担作用，减少基础底面的应力集中，应在基础与桩顶间设置褥垫层，垫层材料为粗砂，厚0.3m。

1）单桩竖向承载力特征值R_a计算：

式中 f_cu——与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块在标准养护条件下90d龄期的立方体抗压强度平均值，kPa；根据番禺地区蕉东联围某水泥土搅拌桩配比试验的数据显示，淤泥土，水泥掺量20%时，90d龄期的f_cu值约为1500kPa；

η——桩身强度折减系数，湿法可取0.25～0.33；

u_p——桩的周长，m；

n——桩长范围内所划分的土层数；

q_si——桩周第i层土的侧阻力特征值。淤泥取4.0kPa，淤泥质土取6.0kPa，软塑黏性土取10.0kPa，可塑黏性土取12.0kPa；

l_i——桩长范围内第i层土的厚度，m；

q_p——桩端地基土未经修正的承载力特征值；

α——桩端天然地基土的承载力折减系数，可取0.4～0.6。

应使由桩身材料强度确定的单桩承载力大于（或等于）由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力。

2）复合地基承载力计算：

式中 f_sp，k——复合地基承载力特征值，kPa；

m——面积置换率；

A_p——桩的截面积，m²；

f_{s ， k} ——桩间土天然地基承载力特征值；

β——桩间土承载力折减系数，由于桩端土未经修正的承载力特征值大于桩周土的承载力特征值，依据规范建议值，取0.3；

R_a——单桩竖向承载力特征值；

A——地基加固面积。

3）水泥搅拌桩复合地基变形计算。复合地基变形s的计算，包括搅拌桩群体的压缩变形s₁和桩端下未加固土层的压缩变形s₂两部分。

式中 p_z——搅拌桩复合土层顶面的附加压力值，kPa；

p_{z 1}——搅拌桩复合土层底面的附加压力值，kPa；

E_sp——搅拌桩复合土层的压缩模量，kPa；

E_p——搅拌桩的压缩模量，可取（100～120）f_cu，kPa；

E_s——桩间土的压缩模量，kPa。

式中 φ_s——沉降计算经验系数；

p_z——水泥土搅拌桩桩端处的附加压力，kPa；

n——未加固土层计算深度范围内所划分土层数；

E_si——搅拌桩桩端下第i层土的压缩模量，MPa；

z_i，z_i-1——桩端至第i层土、第i-1层土底面一小距离，m；

α_i，α_i-1——桩端到第i层土、第i-1层土底面范围内的平均附加应力系数。

新涌水闸（含泵站）水泥土搅拌桩设计成果见表5.7-4。

由表5.7-4和表5.7-5可知，最大基底应力小于处理后复合地基承载力的1.2倍，且处理后复合地基承载力大于平均基底应力；处理后基底最大沉降量4.6cm，最大沉降差不超过5cm。基底应力及沉降均满足规范要求。

水闸（含泵站）基础处理后形成复合地基，属中等坚实地基，基底应力最大值与最小值之比的允许值可提高为：基本组合2.00、特殊组合2.50，地震区的水闸数值可适当加大。因此处理后的基底应力最大值与最小值之比满足规范要求。