液化地基处理方案
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液化地基处理方案
根据地质资料可知，该闸首及涵洞坐落在第②层砂壤土上为液化土层，同时依据以上地基承载力计算结果可知，地基土的容许承载力满足设计要求，因此，地基处理只需考虑对土体的液化处理措施即可，拟采用振冲法与深层搅拌桩围封两种方案进行方案比选。
①方案一：深层搅拌桩
深层搅拌桩是用于加固地基一种较为常见的地基加固方法，是通过固化剂水泥浆与外加剂通过搅拌机输送到地基中，产生物理和化学反应后，改变原状土的结构，使之形成有一定强度的水泥土，具有显著的整体性和水稳定性，从而达到地基加固的目的。在方案一中又比较了两种处理方式，其一为深层搅拌桩围封法，其二为深层搅拌桩复合地基法。
a、方案一之（一）：深层搅拌桩（复合地基法）
根据《深层搅拌法技术规范》（DL/T5425-2009）和《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）的有关规定，深层搅拌桩桩径取为600mm，桩距考虑复合承载力、土的特性、处理液化土层以及施工工艺等因素，取为3倍桩径，即1.8m，按等边三角形布置。其复合地基的承载力特征值按下式计算：
skpaspkfmARmf)1(
式中：fspk——复合地基承载力特征值，kPa；
fsk——处理后桩间土承载力特征值，宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值，本设计取120kPa；
fpk——桩体承载力特征值，宜通过单桩载荷试验确定；
Ra——单桩竖向承载力特征值，kN，按ppniisipaAqlquR1与pcuaAfR分别计算，取小值；
Ap——桩截面面积，m2；
up——桩周长，m；
qsi——桩周第i层土层的侧阻力特征值，kPa；
qp——桩端地基土未经修正的承载力特征值，kPa； li——桩长范围内第i层土的厚度，m；
α——桩端天然地基土的承载力折减系数，可取0.4～0.6，桩端天然土承载力高时，取高值，本次设计取0.4；
η——桩身强度折减系数，0.25～0.33，本次设计取0.25；
fcu——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；
m——面积置换率；22eddm
d——桩身直径，m；
de——一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径，m；本次设计采用等边三角形布桩：sde05.1，s为桩间距，m；
β——桩间土承载力折减系数，当桩端为软土时，取0.5～1.0；当桩端为硬土时，取β<0.5；当不考虑桩间软土作用时，取为0。
经计算，fspk=131kPa，其各参数及结果满足规范要求。
深层搅拌桩的桩边基本与底板边平齐，桩端穿透液化第②层砂壤土层，伸入③层壤土中1m，桩底设计高程为24.5m，桩长为13.38～13.88m。总体布置详见地基处理图[方案一之（一）：深层搅拌桩（复合地基法）]。
b、方案一之（二）：深层搅拌桩（围封法）
深层搅拌桩桩与桩之间搭接布置，采用水泥土搅拌桩套打布置，形成连续壁状墙体，使得液化土层被围封在墙内。设计采用单桩桩径500mm，均按单排布置，桩间搭接最小间距根据《深层搅拌法技术规范》相关规定，取200mm控制，则成墙最小厚度为400mm。闸首段及每节涵洞沿底板底部周边形成封闭布置，桩边与底板边平齐，桩端穿透液化第②层砂壤土层，伸入③层壤土中1m，桩底设计高程为24.5m，桩长为13.38～13.88m。水泥搅拌桩固化剂采用强度等级42.5的普通硅酸盐水泥，水泥加入量按15%，施工时根据现场试验确定。与搅拌桩身加固土配比相同的室内试块试验，其无侧限抗压强度平均值应不小于2MPa。为减少堤身填筑时基底的不均匀沉降对深层连续墙的破坏，在施工时应正确安排施工顺序，涵洞两侧土方填筑应同时均匀上升，填筑速度不宜太快。总体布置详见地基处理图[方案一之（二）：深层搅拌桩（围封法）]。 ②方案二：振冲桩（振冲法形成振冲桩）
振冲法是通过强烈的高频强迫振动，迫使液化土层液化并重新排列致密，且在桩孔中填入大量的粗骨料，将被强大的水平振动力挤入周围土体，从而使得液化土层的密实度增加，孔隙比降低，土的物理力学性能得到改善。振冲法对不同性质的土层分别具有置换、挤密和振动密实等作用，对于粘性土主要的是通过性能良好的碎石来置换不良的地基土，从而使得桩体与原地基土形成复合地基共同工作，提高地基承载力，减少沉降。对中细砂及粉土除置换作用外，还有振实挤密作用。
据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002、J220-2002）规定及地质资料，经判断②层砂壤土为粉土，因此振冲桩复合地基承载力特征值计算按下式：
skpsspkfmmff)1(或skspkfnmf)1(1
式中：fspk——振冲桩复合地基承载力特征值，kPa；
fsk——处理后桩间土承载力特征值，宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值，本设计取120kPa；
fpk——桩体承载力特征值，宜通过单桩载荷试验确定；
m——面积置换率；22eddm
d——桩身直径，m；
de——一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径，m；本次设计采用等边三角形布桩：sde05.1，s为桩间距，m；
n——桩土应力比，在无实测资料时，可取2～4，原土强度低取大值，原土强度高取小值，本设计取3。
桩径采用0.8m，等边三角形布置，桩距S=2.4m，经计算，此时置换率m=0.101，对应的地基承载力fspk=144.24kPa。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）及《建筑地基处理技术规范》的相关规定，除第二、三节涵洞外，闸首及其余涵洞处理范围均为底板边外扩0.5倍液化土层厚度，即上游外扩4.0m，下游外扩2.8m。总体布置详见地基处理图（方案二：振冲桩）。
经分析，以上方案均能处理液化土层，其优缺点比较详见表5.4-3。
表5.4-3 地基处理方案比选表 方案 总投资（万元） 优点 缺点
方案一：深层搅拌桩 复合地基法 943.00 不但可以解决地基地震液化问题，还可以提高地基允许承载力，减少地基沉降量。投资最省。
围封法 1012.94 可以解决地基地震液化问题 工程投资较大
方案二：振冲桩 1117.18 能解决地基液化问题，还能提高地基允许承载力，减少地基沉降量 根据规范要求需在基础外沿扩大宽度不小于基底下可液化土层厚度的0.5倍，增加土方的开挖及回填，工程投资最大。
经技术经济比选，方案一之（一）的深层搅拌桩（复合地基法）为推荐方案，该方案投资最省，不但可以解决地基地震液化问题，还可以提高地基允许承载力，减少地基沉降量。
