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摘要：水泥搅拌桩因为能最大限度地利用原状土的承载力或其他力学性能在软基处理工程中得到了广泛的应用。本文以某施工实例探讨了水泥搅拌桩在水闸软基加固中的应用，简要地说明了闸室结构设计，对地基处理的方案进行了严格地选择和分析，总结和阐述了观测的成果，期望能给类似工程有益的参考价值。
关键词：水泥搅拌桩；水闸软基加固；应用；方案
0 引言
随着我国经济的不断增长，水利工程项目建设越来越多，水闸作为水利基础设施的重要组成部分，提高其施工质量有着重要的意义。但是许多时候水闸的施工都会遇到软土地基的问题，处理不好就会影响施工质量。如何使用水泥搅拌桩来进行水闸软基加固成为了施工人员需要解决的问题。下面就此进行讨论分析。
1工程简介
某水閘主要功能是防洪、挡潮、排涝，解决本地区威胁最大的洪、潮和内涝等灾害，并担负灌溉及连接两岸交通等作用。该水闸为Ⅰ等工程，闸室和外江翼墙等建筑物级别为1级，内河翼墙建筑物级别按3级考虑。闸址区地震动峰值加速度0.10g，相当于地震基本烈度Ⅶ度，需要进行抗震计算。
本水闸为原地拆除旧闸重建，新闸轴线距外江约40m。闸室为3孔，净孔总宽度为16m，中孔宽度8m，两边孔宽度各为4m。闸址基岩埋深在35m左右，基岩为白垩系（K）砂砾岩。基岩上第四系属海相冲积成因，为淤泥、淤泥质黏土、黏土、粉质黏土、粉细砂、中砂等。
闸址场地表层软弱淤泥层很厚，力学性质差，易产生触变现象，抗滑、抗冲、抗震稳定性差，地基承载力差，作为本工程堤岸的持力层需先进行地基加固处理。
2闸室结构设计
2.1结构布置
闸室采用钢筋混凝土整体坞型结构，长16.5m，宽20.0m，中墩、边墩厚均1.0m。底板高程-2.50m，底板厚1.0m，闸墩顶高程4.90m。两边孔设置胸墙以降低闸门的高度，胸墙底高程1.5m。闸顶交通桥布置在闸室的内河侧，桥面宽8.0m。
2.2相关计算
（1）稳定计算
闸室基础底面高程为-3.50m，根据地质勘察，闸底板座落于淤泥层上，层厚8.20～13.25m，承载力建议值仅为40kPa。基础底面与地基土之间的摩擦系数取0.1。闸室的稳定分析按根据SL256-2001《水闸设计规范》进行。闸室各工况稳定计算结果见表1。
表1 闸室稳定、应力计算结果
计算结果表明，闸室地基承载力、抗滑稳定均不满足要求，因此需进行地基加固处理。
（2）沉降计算
闸室沉降只验算闸室地基的最终沉降量。按SL256-2001《水闸设计规范》进行，地基沉降量修正系数，可采用1.6。地基压缩层计算深度按计算层面处土的附加应力与自重应力之比为0.1控制。经计算，加固前闸室地基最终沉降量为67.9cm，超过规范要求的15cm，需进行地基处理。
（3）防渗计算
闸底板座落于淤泥层上，该土层含较多粉砂薄层，渗透系数为4.99×10-6cm/s。根据《水闸设计规范》，需计算最大水头差下的水平段和出口段的渗流坡降。最大水头差为3.08m，闸室长16.5m，底板厚1.0m，下设1.2m深、1.0m厚齿坎。采用改进阻力系数法进行抗渗稳定性验算，经计算，闸基水平段渗流坡降为0.11，出口段渗流坡降为0.33。地基为淤泥按软黏土考虑，水平段、出口段规范允许值分别为0.35和0.65，故防渗设计满足要求。
3地基处理方案
3.1处理方案比选
根据闸室相关设计计算，闸室基底基础下的淤泥土的地基承载力不能满足规范要求，因此，必须对其地基进行基础处理。基础处理方案有：预应力混凝土管桩+水泥搅拌桩方案（方案一）、全套管灌注桩（方案二）及水泥搅拌桩方案（方案三）。各方案优缺点见表2。
表2闸室地基处理方案优缺点比较
经比较，水泥搅拌桩施工过程比较简单，施工质量易于控制，因此，推荐水泥搅拌桩方案为本工程选定方案。
3.2搅拌桩布置
根据地质条件和当地已经实施的同类工程经验，初步选用等级为42.5级的普通硅酸盐水泥为固化剂，水泥掺量暂定为15%～20%。初定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为1.2MPa。
搅拌桩在施工前应进行水泥土试验，以确定合适的相关参数。水泥搅拌桩采用Ф600mm@1200mm×1000mm，面积置换率为23.6%，长12m，桩尖高程-15.80m，位于淤泥质黏土中。为增强闸基的抗渗稳定，闸室底板四周布置了准600mm、长12m的密排水泥搅拌桩，形成防渗围封体系。
经计算，水泥搅拌桩单桩竖向承载力特征值138.3kPa，复合地基承载力特征值127.5kPa，复合地基沉降值为13.2cm。
根据工程经验，处理后的闸室基础底面与地基土之间的摩擦系数可达0.30以上，取0.30，则基础处理后闸室稳定分析成果见表3。
根据计算成果，经过水泥搅拌桩处理，闸室相关计算结果能满足规范要求。
4观测成果及分析
4.1测点布置
闸室底板上四角各布置沉降测点一只，编号为LD7′、LD8′、LD21′、LD22′，待闸室边墩浇筑到顶部后将底板各沉降测点引测至对应的边墩顶部，对应编号分别为LD7、LD8、LD21、LD22。
表3闸室稳定计算结果
闸室底板上的沉降测点自底板浇筑完成后开始施测，待上部结构施工完毕后引测至对应闸墩顶部。监测工作持续时间约为1年。
4.2观测成果
闸室段测点沉降量过程线见图1，不同阶段测点发生的累计沉降量见表4。
图1 闸室段沉降历时过程线
表4 不同阶段闸室段沉降量统计
4.3分析
（1）总体来说，水闸实现通水前后，闸底板各沉降测点沉降较为均匀，不均匀沉降量较小，通水前底板最大不均匀沉降量约23mm，通水后最大不均匀沉降量约25mm；通水后至监测末期，闸底板各测点均有下沉，最大沉降量约30mm；监测末期，闸底板各沉降测点的最大不均匀沉降量约27mm，底板累计最大沉降量约111mm，发生在LD21。闸室底板累计沉降量及不均匀沉降量满足要求。
（2）监测末期，闸室底板（闸墩）各测点的沉降测值趋于稳定，过程线趋于收敛。
（3）从监测成果来看，闸室底板（闸墩）的差异沉降主要由施工顺序造成，南侧闸室边墩（对应测点LD21、LD22）较北侧闸室边墩（对应测点LD7、LD8）先行浇筑完成，在此期间底板发生的最大差异沉降约28mm，底板测点发生的差异沉降主要由此产生。
（4）闸室底板（闸墩）在施工期间的沉降主要由水闸上部结构荷载的施加及墙后填土所致，在整个水闸施工期间，水闸底板（闸墩）一直因为这些因素在缓慢下沉直至监测末期趋于稳定。
5结语
由上文可见，水泥搅拌桩对水闸软基加固工程来说有着明显的效果。要提高水泥搅拌加固软基的施工质量，就要做好施工质量管理工作，必须在施工过程中紧把质量关，做好现场施工记录，严格验收水泥土搅拌桩的质量，以此保证施工质量，保证水闸能够安全正常地运行。
参考文献：
[1]潘华.探讨关于水闸改造中软基处理及加固技术分析[J].建筑遗产.2013（14）.
[2]贾艳霞、王秋红.深层搅拌法在水闸软基处理中的设计应用[J].南水北调与水利科技.2013（B02）.
关键词：水泥搅拌桩；水闸软基加固；应用；方案
0 引言
随着我国经济的不断增长，水利工程项目建设越来越多，水闸作为水利基础设施的重要组成部分，提高其施工质量有着重要的意义。但是许多时候水闸的施工都会遇到软土地基的问题，处理不好就会影响施工质量。如何使用水泥搅拌桩来进行水闸软基加固成为了施工人员需要解决的问题。下面就此进行讨论分析。
1工程简介
某水閘主要功能是防洪、挡潮、排涝，解决本地区威胁最大的洪、潮和内涝等灾害，并担负灌溉及连接两岸交通等作用。该水闸为Ⅰ等工程，闸室和外江翼墙等建筑物级别为1级，内河翼墙建筑物级别按3级考虑。闸址区地震动峰值加速度0.10g，相当于地震基本烈度Ⅶ度，需要进行抗震计算。
本水闸为原地拆除旧闸重建，新闸轴线距外江约40m。闸室为3孔，净孔总宽度为16m，中孔宽度8m，两边孔宽度各为4m。闸址基岩埋深在35m左右，基岩为白垩系（K）砂砾岩。基岩上第四系属海相冲积成因，为淤泥、淤泥质黏土、黏土、粉质黏土、粉细砂、中砂等。
闸址场地表层软弱淤泥层很厚，力学性质差，易产生触变现象，抗滑、抗冲、抗震稳定性差，地基承载力差，作为本工程堤岸的持力层需先进行地基加固处理。
2闸室结构设计
2.1结构布置
闸室采用钢筋混凝土整体坞型结构，长16.5m，宽20.0m，中墩、边墩厚均1.0m。底板高程-2.50m，底板厚1.0m，闸墩顶高程4.90m。两边孔设置胸墙以降低闸门的高度，胸墙底高程1.5m。闸顶交通桥布置在闸室的内河侧，桥面宽8.0m。
2.2相关计算
（1）稳定计算
闸室基础底面高程为-3.50m，根据地质勘察，闸底板座落于淤泥层上，层厚8.20～13.25m，承载力建议值仅为40kPa。基础底面与地基土之间的摩擦系数取0.1。闸室的稳定分析按根据SL256-2001《水闸设计规范》进行。闸室各工况稳定计算结果见表1。
表1 闸室稳定、应力计算结果
计算结果表明，闸室地基承载力、抗滑稳定均不满足要求，因此需进行地基加固处理。
（2）沉降计算
闸室沉降只验算闸室地基的最终沉降量。按SL256-2001《水闸设计规范》进行，地基沉降量修正系数，可采用1.6。地基压缩层计算深度按计算层面处土的附加应力与自重应力之比为0.1控制。经计算，加固前闸室地基最终沉降量为67.9cm，超过规范要求的15cm，需进行地基处理。
（3）防渗计算
闸底板座落于淤泥层上，该土层含较多粉砂薄层，渗透系数为4.99×10-6cm/s。根据《水闸设计规范》，需计算最大水头差下的水平段和出口段的渗流坡降。最大水头差为3.08m，闸室长16.5m，底板厚1.0m，下设1.2m深、1.0m厚齿坎。采用改进阻力系数法进行抗渗稳定性验算，经计算，闸基水平段渗流坡降为0.11，出口段渗流坡降为0.33。地基为淤泥按软黏土考虑，水平段、出口段规范允许值分别为0.35和0.65，故防渗设计满足要求。
3地基处理方案
3.1处理方案比选
根据闸室相关设计计算，闸室基底基础下的淤泥土的地基承载力不能满足规范要求，因此，必须对其地基进行基础处理。基础处理方案有：预应力混凝土管桩+水泥搅拌桩方案（方案一）、全套管灌注桩（方案二）及水泥搅拌桩方案（方案三）。各方案优缺点见表2。
表2闸室地基处理方案优缺点比较
经比较，水泥搅拌桩施工过程比较简单，施工质量易于控制，因此，推荐水泥搅拌桩方案为本工程选定方案。
3.2搅拌桩布置
根据地质条件和当地已经实施的同类工程经验，初步选用等级为42.5级的普通硅酸盐水泥为固化剂，水泥掺量暂定为15%～20%。初定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为1.2MPa。
搅拌桩在施工前应进行水泥土试验，以确定合适的相关参数。水泥搅拌桩采用Ф600mm@1200mm×1000mm，面积置换率为23.6%，长12m，桩尖高程-15.80m，位于淤泥质黏土中。为增强闸基的抗渗稳定，闸室底板四周布置了准600mm、长12m的密排水泥搅拌桩，形成防渗围封体系。
经计算，水泥搅拌桩单桩竖向承载力特征值138.3kPa，复合地基承载力特征值127.5kPa，复合地基沉降值为13.2cm。
根据工程经验，处理后的闸室基础底面与地基土之间的摩擦系数可达0.30以上，取0.30，则基础处理后闸室稳定分析成果见表3。
根据计算成果，经过水泥搅拌桩处理，闸室相关计算结果能满足规范要求。
4观测成果及分析
4.1测点布置
闸室底板上四角各布置沉降测点一只，编号为LD7′、LD8′、LD21′、LD22′，待闸室边墩浇筑到顶部后将底板各沉降测点引测至对应的边墩顶部，对应编号分别为LD7、LD8、LD21、LD22。
表3闸室稳定计算结果
闸室底板上的沉降测点自底板浇筑完成后开始施测，待上部结构施工完毕后引测至对应闸墩顶部。监测工作持续时间约为1年。
4.2观测成果
闸室段测点沉降量过程线见图1，不同阶段测点发生的累计沉降量见表4。
图1 闸室段沉降历时过程线
表4 不同阶段闸室段沉降量统计
4.3分析
（1）总体来说，水闸实现通水前后，闸底板各沉降测点沉降较为均匀，不均匀沉降量较小，通水前底板最大不均匀沉降量约23mm，通水后最大不均匀沉降量约25mm；通水后至监测末期，闸底板各测点均有下沉，最大沉降量约30mm；监测末期，闸底板各沉降测点的最大不均匀沉降量约27mm，底板累计最大沉降量约111mm，发生在LD21。闸室底板累计沉降量及不均匀沉降量满足要求。
（2）监测末期，闸室底板（闸墩）各测点的沉降测值趋于稳定，过程线趋于收敛。
（3）从监测成果来看，闸室底板（闸墩）的差异沉降主要由施工顺序造成，南侧闸室边墩（对应测点LD21、LD22）较北侧闸室边墩（对应测点LD7、LD8）先行浇筑完成，在此期间底板发生的最大差异沉降约28mm，底板测点发生的差异沉降主要由此产生。
（4）闸室底板（闸墩）在施工期间的沉降主要由水闸上部结构荷载的施加及墙后填土所致，在整个水闸施工期间，水闸底板（闸墩）一直因为这些因素在缓慢下沉直至监测末期趋于稳定。
5结语
由上文可见，水泥搅拌桩对水闸软基加固工程来说有着明显的效果。要提高水泥搅拌加固软基的施工质量，就要做好施工质量管理工作，必须在施工过程中紧把质量关，做好现场施工记录，严格验收水泥土搅拌桩的质量，以此保证施工质量，保证水闸能够安全正常地运行。
参考文献：
[1]潘华.探讨关于水闸改造中软基处理及加固技术分析[J].建筑遗产.2013（14）.
[2]贾艳霞、王秋红.深层搅拌法在水闸软基处理中的设计应用[J].南水北调与水利科技.2013（B02）.