許鳳華，張寶紅

（1.泊頭市水務局，河北 泊頭 062150；2.泊頭市大運河水利建設(shè)有限公司，河北泊頭 062150）

1 工程概況

某橋閘位于某河流下游支流的中部，距離出?？?2 km。橋閘作為該河流出海攔河閘中最重要的工程，具有多方面的功能。在實際工作中，該橋閘的功能主要是防潮、灌溉、供水，輔以交通和發(fā)電，是I等大（1）型綜合水利樞紐工程。在該橋閘工程的重新建設(shè)中，建筑物主要包括攔河閘、水電站、閘上交通橋、兩岸連接段，對于不同的組成部分具有不同的要求，每個組成部分充分發(fā)揮自己的作用，對整個橋閘工程產(chǎn)生重要的影響。攔河閘共32 孔，每孔寬12 m，泄洪總凈寬384 m；水電站安裝燈泡貫流式機組3 臺。閘上交通橋總長476.7 m。由于工程所處的地質(zhì)條件較差、為淤泥質(zhì)軟弱土層地基，不利于施工的順利進行，必須采取相應的措施對其進行加固處理，才能滿足工程建設(shè)的需要。另外，工程所在地區(qū)的地震烈度為8 度。在工程建設(shè)過程中，為了達到最佳的基礎(chǔ)處理效果，有必要采取相應的策略優(yōu)化設(shè)計方案，對各項工作進行科學合理的安排，以更好地指導實際工作，提高工程建設(shè)綜合效益。

2 攔河閘基礎(chǔ)處理方案

2.1 工程地質(zhì)條件

為了對攔河閘的基礎(chǔ)進行更好的處理，首先要全面了解該工程的地質(zhì)條件，對其進行深入的調(diào)查和分析，以全面掌握該區(qū)域的地質(zhì)情況。

（1）地質(zhì)特征。該工程所在地區(qū)為三角洲沖積平原，攔河閘建基面高程3.1 m，開挖深度1～3 m。建基面是第四系深厚沖積層，為中粗砂，厚度1～2 m；下部為淤泥質(zhì)軟土層，埋深約20 m。最下層是第四系海陸交互相堆積層，土質(zhì)比較均勻，并且具有較好的粘性。

（2）地質(zhì)條件給工程帶來的負面影響。不同的結(jié)構(gòu)層具有不同的特點，同時存在著不足之處，給工程建設(shè)帶來不利影響。就中粗砂來說，它容易造成閘基滲漏和繞閘滲漏現(xiàn)象，在施工中需要采取相應的措施以避免滲漏現(xiàn)象的發(fā)生，提高工程質(zhì)量。淤泥質(zhì)軟土層含水量過大、滲透性較差、壓縮性較高和強度較低，容易造成一系列的施工問題，給工程建設(shè)帶來不利的影響。如，較大沉降變形、不均勻沉降等是該區(qū)域工程施工中比較常見的問題。在施工中，如果出現(xiàn)這些情況，往往給基礎(chǔ)處理帶來嚴重的影響，需要采取相應的措施進行處理，以避免沉降現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高地基處理的效果。此外，淤泥質(zhì)軟土層抗滑穩(wěn)定性較差，如果沒有經(jīng)過任何處理，是不能作為天然地基基礎(chǔ)的。因此，為了使其滿足施工要求，必須采取相應的措施對其進行處理，提高其抗滑穩(wěn)定性，使其滿足作為天然地基基礎(chǔ)的要求。

2.2 初步設(shè)計階段方案設(shè)計

（1）方案選擇。攔河閘基礎(chǔ)地基承載力不低于130 kPa，為了提高工程質(zhì)量，施工組通過全面仔細的研究，制定出不同的施工方案；同時，對比分析方案的技術(shù)性和經(jīng)濟性，并考慮工程所應該滿足的抗?jié)B、圍封要求，決定采用水泥攪拌樁復合地基方案。該方案的選用不僅適應了基礎(chǔ)處理的具體需要，能夠滿足工程建設(shè)的要求，提高施工質(zhì)量，而且能夠加快施工速度，使工程建設(shè)在相對較短的時間內(nèi)完成并節(jié)約成本，提高工程效益。

（2）計算內(nèi)容和沉降量控制。水泥攪拌樁復合地基方案計算中參照相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標準，以更好地滿足施工的需要，提高工程質(zhì)量。具體計算內(nèi)容包括單樁豎向承載力特征值、復合地基承載力特征值、復合地基變形。為了確保計算的精準度，必須對下臥層承載力進行相關(guān)的驗算，具體計算公式和參數(shù)取值源于相關(guān)規(guī)范。此外，對于攔河閘地基最大沉降量也要嚴格按照相關(guān)規(guī)定進行控制，要求最大沉降量不宜超過150 mm。

（3）最終方案確定。初步設(shè)計階段，最終方案確定如下：水泥攪拌樁Φ500@1 100 mm，呈正方形布置，平均設(shè)計樁長19 m，并且穿透淤泥和淤泥質(zhì)土層，其中最長的樁長為20 m。在進行設(shè)計時，考慮到圍封樁的作用，該方案的置換率m=24.24%。經(jīng)計算，單樁豎向承載力特征值為97 kN，復合地基承載力特征值為145 kPa，復合地基沉降量為102 mm。通過計算分析，發(fā)現(xiàn)復合地基承載力、下臥層強度、沉降量取值合理，與相關(guān)規(guī)范要求相符合，證明該方案是切實可行的。

2.3 施工圖階段方案優(yōu)化

在該工程攔河閘基礎(chǔ)施工中，其顯著特點為面積大、施工任務多，需要處理的內(nèi)容較多。因此，在進行方案優(yōu)化時，需要充分考慮工程建設(shè)的這方面特點，以更好地適應施工的具體需要，提高工程建設(shè)質(zhì)量。通過計算得知，單樁豎向承載力特征值對復合地基承載力特征值的大小會產(chǎn)生影響，但決定因素是樁身材料強度。至于樁長，它并不影響豎向承載力特征值，它能夠發(fā)揮的關(guān)鍵作用是控制攔河閘基礎(chǔ)的沉降。所以，為了降低工程建設(shè)成本、減少施工所耗費的時間、促進施工順利進行，方案優(yōu)化時，在沉降滿足規(guī)范要求范圍之內(nèi)，以縮短樁長為出發(fā)點，進而達到上述目的。

（1）方案一。第一，具體方案的設(shè)計。水泥攪拌樁Φ500@1 100 mm，采用正方形布置，平均設(shè)計樁長為15 m。考慮到圍封樁作用，方案置換率m=24.24%，單樁豎向承載力特征值為97 kN，復合地基承載力特征值為145 kPa，復合地基的沉降量為161 mm。經(jīng)過計算，并結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求可以得知：復合地基承載力滿足相應規(guī)范的要求，但是下臥層強度以及沉降量都不符合相關(guān)要求。這說明此方案不符合施工要求，在施工中不能運用。第二，對方案進行分析。由計算方案一可知，淤泥質(zhì)軟土層地基承載力低，不能適應施工需要。如水泥攪拌樁不能夠穿透到淤泥質(zhì)軟土層，為了滿足施工規(guī)范相關(guān)要求，必須改變這種強度較低的狀態(tài)。因此，只有加長水泥攪拌樁長度，提高土層承載力，使其不會發(fā)生較大的沉降，才可以符合相應的規(guī)范標準。但是，考慮到下臥層強度都未能夠滿足相關(guān)要求，水泥攪拌樁必須穿透淤泥質(zhì)軟土層并且達到持力層，這樣才可以滿足下臥層強度的要求。

（2）方案二。第一，方案設(shè)計，考慮長短樁交替布置方案。長樁穿透淤泥質(zhì)軟土層到達持力層，使得下臥層強度能夠滿足要求。采用沉降量低于規(guī)范允許值的方式，對短樁長度進行控制，從而達到減少水泥攪拌樁工程量的目的。第二，方案分析。水泥攪拌樁Φ500@1 100 mm，采用正方形、長短樁交替布置的布置方式，長樁平均設(shè)計長度為19 m，短樁平均設(shè)計長度為15 m，方案上部的復合地基置換率為m=24.24%，下部的復合地基置換率為m=8.1%。其中，單樁豎向承載力特征值為97kN，復合地基承載力特征值為145 kPa，復合地基的沉降量為121 mm，都符合相應的標準要求。因此，這個方案是可以實施的，最終在實際工程實踐中運用的正是這個方案。

2.4 方案比較分析

將初步設(shè)計階段和施工圖設(shè)計階段的處理方案進行比價分析，見表1。設(shè)計時，通過采取相應的策略進行優(yōu)化處理，攔河閘基礎(chǔ)處理不僅節(jié)約了工程造價，還大大減少了工作日，其中節(jié)約工程造價159.24萬元、減少工時2 840工日。攔河閘基礎(chǔ)處理工程量大，面積比較寬，需要使用的時間長，如果不采用優(yōu)化方案的方式，必然大大增加工程造價，延長工程完成時間，對工程建設(shè)帶來多方面的不利影響。而通過對方案的優(yōu)化，不僅在一定程度上節(jié)約了攔河閘基礎(chǔ)處理的造價；而且，還大大地縮短了施工工期，為工程的后續(xù)施工爭取了工期。由于優(yōu)化了方案，后續(xù)工期就可以不用二期圍堰，有利于后續(xù)工程的施工，也間接地節(jié)約了二期圍堰的投資。

表1 攔河閘基礎(chǔ)水泥攪拌樁處理方案比較分析

3 結(jié)語

通過以上的分析可知，在上述橋閘重建工程中，由于采取相應的策略，對基礎(chǔ)處理方案進行了優(yōu)化設(shè)計，不僅使工程建設(shè)的周期得以縮短，還大大節(jié)約了投資，施工效果十分明顯。實踐表明，該方案的運用是切實可行的，是成功的。此外，在深厚軟弱土層地基的處理與施工方面，該工程取得良好的效果，能夠為類似工程提供借鑒與參考。尤其是在對其上面的建筑物基礎(chǔ)處理中，運用水泥攪拌樁方案在將來的橋閘重建工程攔河閘基礎(chǔ)處理方面可以進一步推廣和應用。

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