混凝土水池软弱地基处理基本原则和常用技术方法

2011-08-15姜洪刚

黑龙江水利科技 2011年4期

关键词：换土夯法水池

姜洪刚

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

在设计软弱地基上的混凝土水池时，应进行地基承载力计算和地基变形计算，当水池近侧为边坡时，应进行边坡稳定验算。

混凝土水池地基处理方案应根据场地工程地质条件，综合考虑水池的使用要求、荷载情况、结构特点、施工条件等因素进行优选;在保证水池结构安全和正常使用前提下，力求减少地基处理费用;利用当地材料、缩短工期;减少施工对环境的影响。

1 混凝土水池软弱地基处理基本规定

1)一般情况下，对单个水池应控制最大沉降和倾斜;对在工艺流程中互相关联的水池群尚应控制各池体间的沉降差。

2)水池地基变形允许值应满足工艺流程及有关使用要求，包括水池预留余高和出入流堰口的水平度要求、机构设备正常运转要求、出入水池管道结构和接口构造允许的变形等。一般情况下，水池地基的最大沉降值≤300 mm。

3)在水池埋深范围内有地下水时，地基承载力及变形的计算应考虑地下水浮力作用;计算承载力时地下水位可取年平均最低水位;计算地基变形时可取年平均水位。

4)在进行地基变形验算时，应考虑相邻构筑物或其他相邻荷载的影响。

5)当水池地基的承载力、变形、稳定不能满足要求时，应对水池地基进行加固处理。

2 混凝土水池软弱地基处理—复合地基法

当水池下地基土承载力或变形不能满足要求时，可在地基土中加入竖向增强体，构成复合地基，以提高地基的承载力和减少变形。

水池的复合地基中，可用振冲碎石桩和水泥土深层搅拌桩等作竖向增强体;当复合地基下存在软弱下卧层时，应验算下卧层的强度。

2.1 振冲碎石桩

振冲碎石桩适用于粉土、不排水抗剪强度≥20 kPa的黏土和主要成份为黏性土的素土的置换处理，通过置换构成复合地基。

振冲碎石桩的桩体材料，除碎石外，可为卵石、角石、园砾、含石砾沙或矿渣、碎砖等含泥量≤5%的硬质而性质稳定的材料，粒径一般为20～50 mm且≤80 mm;振冲碎石桩的直径一般可取0.6～1.0 m;碎石桩体在水池垫层以下的长度≥4 m;振冲碎石桩的间距应根据水池荷载及地基土的强度和限制变形的要求决定，一般可取1.5～2.5 m;振冲碎石桩处理地基的范围应大于水池的基底范围，一般情况下基底范围外应至少设1～2排桩，振冲孔与已有构筑物的距离＞3 m。

2.2 水泥土深层搅拌桩

水泥土深层搅拌桩适用于淤泥、淤泥质土、软塑状黏性土、粉土和素填土的加固处理。对于有机质含量高的土或当地下水具侵蚀性时，加固效果宜通过实验确定。

在设计前，应根据对桩体的强度要求，从拟建场地取代表性土样，按不同的水泥掺入比及外掺剂掺量进行室内试验，以选择最佳的水泥掺入比及外掺剂掺量。水泥掺入≥5%，一般可在8% ～20%选取;水泥土深层搅拌桩的平面布置形式根据水池荷载、结构形式和地基土性能决定，可为柱状、壁状、格栅状;水泥土深层搅拌桩可仅在水池基础范围内布置。

3 混凝土水池软弱地基处理—密实法

当水池下地基土不能满足承载力或变形的要求时，可通过静力或动力的作用，提高地基土的固结程度或密实度，提高地基的承载力，减少地基的变形，满足设计要求。

水池地基可采用加载预压法、真空预压法、强夯法、振冲密实法等处理，以达到要求的固结度或密实度。

3.1 加载预压法

加载预压法适用于流塑和软塑状的黏性土及冲填土等地基的密实处理。应查明地基土层的分布、成层程度、透水层的位置、地下水文地质条件等;预压荷载大小可根据水池的设计要求、施工期限等因素综合比较确定，一般可等于设计荷载;当需要严格控制水池的沉降量或缩短预压时间时，可考虑采用超载预压，超载量可根据预定时间内需完成的沉降量确定，一般可取设计荷载的1.2～1.4倍。

3.2 强夯法

强夯法适用于砂土及低含水量的粉土、黏土、素填土和有机质含量少的杂填土地基的加固处理。对含水量在50%以下的饱和黏性土地基，当在夯点周围设置适当的垂直和水平方向的排水设施时亦可进行强夯法加固处理。采用强夯法处理水池地基时，主要设计参数应根据场地地质条件，在选择有代表性的地段进行试夯后，根据试夯的结果优化确定。

3.3 振冲密实法

振冲密实法主要用于砂土和粉土的加固处理及抗震动液化处理。振冲密实桩的填料与振冲碎石桩的桩体材料相同，粒径为5～50 mm;对于粒径含量＜10%的粗砂和中砂地基，振冲时可不另加填料，就地振密;振冲密实桩的直径一般可取0.6～0.8 m;振冲密实桩的间距应根据地基上的颗粒组成、地下水位、地基土要达到的密实度和振冲器的功能等因素确定。