钉型水泥土双向搅拌桩在水运工程中的运用

王 伟/安徽省交通勘察设计院有限公司

钉型水泥土双向搅拌桩在水运工程中的运用

王 伟/安徽省交通勘察设计院有限公司

本文以安徽汊河船闸为例，介绍了船闸基坑采用钉型水泥土双向搅拌桩复合地基的设计，以及介绍了该复合地基承载力及沉降变形的计算方法，文章具有较强的指导意义，可供相关专业人士参考。

复合地基处理；钉型水泥土双向搅拌桩；承载力及沉降计算

随着我国水运建设的快速发展，在水运设计中经常面临水工建筑物基底落于软土地基上地基承载力不足的问题。如何有效解决地基承载力不足的问题是水运设计中的关键点，目前普遍做法是采用桩基或地基处理，桩基的好处在于效果明显且对承载力适应性强，但造价较高；地基处理的好处在于造价便宜但沉降较大，且不同结构会出现沉降不一致的情况。本篇文章就安徽汊河船闸工程设计中遇到的地基承载力不足问题，介绍钉型水泥土搅拌桩进行复合地基处理的设计。

1. 工程概况

汊河船闸位于安徽省滁河干流上，汊河船闸建设规模为按照Ⅳ级标准拆除重建汊河船闸，设计代表船型为500吨级，兼顾1000吨级货船，闸室尺度为200米×23米×4.0米（闸室长度×口门宽×门槛水深）。根据地质报告及设计方案，船闸主体结构基地落于淤泥质粉质黏土上，层厚约8m，该层天然地基容许承载力为80kpa；但计算需要的地基承载力需达到178kpa以上，天然地基承载力远小于设计需要。

2.钉型水泥土搅拌桩

本项目因软土地基较厚，采用常规的地基换填技术因换填深度大，不经济；采用桩基方案，可满足设计要求，但造价高。通过比选后确定采用复合地基方案，复合地基有深层搅拌法、CFG桩和高压喷射注浆法等，就工程造价和工期而言，深层搅拌桩具有明显优势，而深层搅拌桩中常见的为水泥搅拌着，可明显提高软土地基的承载力和减小沉降量，在软土地基中得到较好的运用。钉型水泥土双向搅拌桩是一种新型的水泥土搅拌技术，是东南大学岩土工程研究所经过多年研究开发的地基处理新技术，并获得了国家发明专利。该技术已广泛应用于软土地基加固，其科学性、先进性和经济性已在工程中得到证明。具有搅拌均匀、受力合理、减小沉降和经济性好等优点。

3. 计算过程

3.1 钉型水泥土双向搅拌桩复合地基承载力按下式计算：

式中：spkf ——复合地基承载力特征值（kPa）；

β ——桩间土承载力折减系数

m1——扩大头部分面积置换率

Ap1——扩大头部分截面积（m2）；

（1）如果桩身强度满足：

则单桩极限承载力应由下式确定：

（2）如果桩身强度满足：

则单桩极限承载力应由下式确定

（3）如果桩身强度满足：

则单桩极限承载力应由下式确定：

3.2 变形计算

地基处理后的变形计算应按照现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002的有关规定执行。复合土层的分层与天然地基相同（在变截面处应分层计算），各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量与桩体压缩模量按照面积置换率加权平均，即：

竖向承载的钉形水泥土双向搅拌桩复合地基沉降包括扩大头深度范围内复合土层平均压缩变形量s1、下部桩体深度范围内复合土层平均压缩变形量s2和桩端下部未加固土层平均压缩变形量s3。

扩大头深度范围内复合土层平均压缩变形量s1（mm）按下式计算：

Espi— —扩大头第i层土深度范围内复合土层的复合模量(MPa)；

zi, zi−1——扩大头深度范围内第i层土底面和顶面深度（m）。

下部桩体深度范围内复合土层平均压缩变形量s2（mm）按下式计算：

Espj——下部桩体第j层土深度范围内复合土层的复合模量(MPa)；

本次船闸设计，钉型水泥土双向搅拌桩具体参数如下：

从上表中可以看出，采用钉型水泥土搅拌桩加固地基地基承载力可满足设计要求，且沉降也在控制范围内。

4.结论

本文以安徽汊河船闸工程设计为例，介绍了钉型水泥土搅拌桩的复合地基。介绍了复合地基承载力及沉降变形的计算方法。因此，钉型水泥土搅拌桩的复合地基具有一定的推广价值，以期对同类工程提供借鉴，也是笔者希望所在。

[1] 钉型水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程（苏JG/T024-2007）[S]．

[2] 《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002 [S]．

[3] 张心剑．钉型水泥土双向搅拌桩在工程中的应用[J]．采矿技术，2010,(11):38-39．

[4] 陈奇平．钉型水泥土双向搅拌桩在深层软基处理中的应用[J]．水利科技，2014,(02): 57-59．

[5] 李仁民．钉型水泥土双向搅拌桩施工技术及应用[J]．建筑施工，2007，（,04）:230-232．