袁文喜，罗日方昕，曾　甄

(浙江省水利水电勘测设计院，浙江　杭州　310002)



真空堆载联合预压法在温州市某软基水闸中的应用

袁文喜，罗日方昕，曾甄

(浙江省水利水电勘测设计院，浙江杭州310002)

摘要：滨海软基水闸地基土性质较差，多数进行桩基处理以解决地基承载力和沉降问题，以往常采用改变桩基直径、桩长和桩间距来调节复合桩基的刚度来解决上述问题。将结合工程实践，探索通过真空堆载联合预压方式改变地基土自身的物理力学性质以提高复合地基强度，减少桩基投资，节省造价。

关键词：软基水闸；桩基承载力；差异沉降；真空堆载联合预压

1问题的提出

由于滨海水闸均为软弱地基，含水率高，压缩变形大，物理力学指标较差，因此要进行桩基处理，主要由桩来承担竖向力与水平力，桩基占据整个水闸工程较大的投资。除此之外，水闸经桩基处理后沉降很小，而海堤沉降较大，因此就存在海堤和水闸等交叉建筑物的差异沉降问题。连接段海堤沉降容易引起水闸渗水、漏水，在使用上甚至安全上出现了一些问题。以往常采用改变桩基[1]和调节复合地基的刚度来解决上述问题，但投资较大，且在软弱地基较深厚的情况下差异沉降仍较明显。本文将探索从改善软弱地基土自身的性质出发，结合具体工程介绍真空堆载联合预压法在软基水闸中的应用。

2工程概况

温州某滨海软基水闸防洪标准为50 a一遇，3级建筑物。闸外海侧50 a一遇设计高潮位5.23 m，大潮平均高潮位3.34 m，闸内常水位2.50 m。

水闸闸室采用箱涵式，紧挨堤顶外侧布置。闸室垂直水流方向宽54.8 m，顺水流方向长10.0 m，闸室孔口净宽42.0 m(7孔×6.0 m)，排涝流量498 m3/s，闸底槛高程-2.00 m；闸室两侧设检修门门库、防汛值班室等，其下设C30钢筋混凝土空箱基础，空箱宽10.0 m，长14.0 m。为便于交通，在闸涵上游侧设20.0 m宽的箱涵交通桥。水闸上下游翼墙均为钢筋混凝土空箱式翼墙。水闸平面布置见图1。

3水闸真空堆载联合预压

闸室箱涵、闸室两侧空箱、交通桥箱涵及上下游空箱式翼墙基础均采用C30钢筋混凝土钻孔灌注桩。为改善地基土性质，优化桩基，并减小水闸打桩后与两侧海堤之间的沉降位移差，对闸室范围及前后左右进行真空堆载联合预压处理。

真空堆载联合预压法[2]，是将真空预压法和堆载预压法整合并同时进行。真空预压期间，受真空预压荷载的影响，加固土体产生侧向收缩变形；而在堆载预压期间，土体受堆载影响，加固土体产生侧向挤出变形。上述两种变形在施工过程中可相互抵消，从而可使地基处理的预压速度加快，且地基在预压过程中不会产生变形失稳。

3.1水闸真空堆载联合预压的布置

为对比研究真空堆载联合预压的效果，将水闸基础分为A、B、C三个区。分别为A区：真空—低压堆载区(堆载总厚2.00 m)，处理范围为上下游桩号闸0-067.8 m～闸0+050.0 m，顺水流方向长度117.8 m；左右岸闸中心线两侧各19.4 m，总面积4 647.04 m2。B区：不处理区，扣除围区侧左侧翼墙处长宽各为15.0 m的范围，总面积225 m2，不做任何处理，用以对比真空堆载联合预压处理效果。C区：真空—高压堆载区(堆载总厚4.50 m)，顺水流方向同A区，长117.8 m，垂直水流方向为A区边界外各向左右45.0 m，总面积10 058 m2。A区排水插板深15.00 m，B区不打设排水插板，C区排水插板深27.00 m。由于在-4.00～-6.00 m范围内有夹砂层，渗透系数较大，为防止真空预压漏气，在真空堆载联合预压范围外3.0 m打设一周双排水泥搅拌桩进行密封闭气，桩径60 cm，桩中心距50 cm，桩长7.00 m。真空堆载联合预压处理平面布置见图2。

3.2水闸真空堆载联合预压的效果

3.2.1沉降提前发生

真空堆载联合预压有效持续时间约3个月，A区(真空—低压堆载区)地表累计平均沉降量为1 326 mm，固结度达到80%；B区(不处理区)地表累计平均沉降量为204 mm；C区(真空—高压堆载区)地表累计平均沉降量为1 627 mm，固结度在77%以上。真空堆载联合预压地基固结效果好，可消除软土地基大部分的主固结沉降和次固结沉降，使沉降提前发生，工后沉降小。

3.2.2改善地基土质

A区处理前后各土层物理力学指标见表1。从表中可以看出，经过真空堆载联合预压，地基土层的含水率ω、孔隙比e、压缩系数av等指标均变小，地基土得到了一定的排水固结；剪切强度指标(C、φ)等指标均有所增大，其中2-1层快剪C、φ值均提高了4倍，2-4层快剪C值提高了15%、φ值提高了40%，固快C值提高了70%、φ值提高了90%，3-1层快剪C值提高了38%、φ值提高了3%，固快C值提高了75%、φ值提高了86%；灌注桩的极限阻力标准值Q值2-1层提高了80%，2-2层提高了10%，2-3层提高了43%，土质明显改善，压缩性降低、强度增加，2-1层、2-3层由淤泥已改变为淤泥质黏土。

表2为不同区块的浅层平板载荷试验成果，真空堆载联合预压处理后的A、C区的地基土承载力均在70 kPa以上，未处理区B区的地基土承载力仅为23.3 kPa，可见地基土层经真空堆载联合预压处理后，承载力得到明显提升，提高了2倍左右。

3.2.3增大灌注桩承载力

由于地基土灌注桩的极限侧阻力的提高，灌注桩的承载力也相应提高，现设计的长32.00 m直径1.00 m的灌注桩，在原土样中要达到长37.00 m直径1.00 m才能发挥同样的效果。

3.2.3节省投资

通常软基水闸如若不进行地基预处理，将会打设直径较大桩长较长的桩基，同时，需在堤闸衔接段打设水泥搅拌桩，形成复合地基来尽量减少闸堤衔接段的差异沉降，因此桩基与水泥搅拌桩的投资较大。真空堆载联合预压可取消衔接段水泥搅拌桩的应用并优化灌注桩，从而可节省投资。表3为本工程采用常规水泥搅拌桩方法和真空堆载联合预压法的投资比较表，采用真空堆载联合预压法可节省投资86.3万元。

注：表中上标1的数据为合计数。

3.3水闸真空堆载联合预压的经验与教训

本次水闸地基经真空堆载联合预压后，浅层2-1、2-2、2-3层地基土指标改善较为明显，深层3-1层地基土指标改善没那么显著，原因有可能是四周的双排水泥搅拌桩未完全截断砂层，完好密封闭气，真空预压过程中出现漏气现象，效果受到一定影响。因此，在真空预压中如存在贯通的砂层，应注意截断砂层密封闭气，同时做好密封沟，时常监测真空度，防止漏气。

4结语

软基水闸多采用桩基础进行地基处理，真空—堆载预压可使地基土质改善，更有利于桩基竖向和水平抗力的发挥，同时，由于真空—堆载预压使沉降提前发生，工后沉降小，可大大改善软基闸堤衔接段的差异沉降问题。

参考文献：

[1]李荣玉．真空堆载联合预压加固堤防软土地基沉降预测研究[D].南京：河海大学,2004.

[2]徐婷婷,李连明.真空联合堆载预压法在人工岛地基处理中的应用[J].中国港湾建设，2014(6)：15-19.

(责任编辑姚小槐)

Application of Vacuum Surcharge Preloading Method to a Soft Foundation Sluice in Wenzhou

YUAN Wen-xi,LUO Fang-xin，ZENG Zhen

(Zhejiang Design Institute of Water Conservancy & Hydro-Electric Power, Hangzhou 310002,Zhejiang,China)

Key words:soft foundation sluice; pile foundation bearing capacity; differential settlement; vacuum surcharge combined with preloading

Abstract:The soil properties of sluice on soft soil foundation are bad, so it needs pile processing to solve problems of soil foundation bearing capacity and differential settlement. In usual, pile diameter, pile length and pile spacing are changed to adjust the stiffness of composite pile in order to solve the above problems. Combining with engineering practice, this paper explored a way of vacuum stack preloading to change the physical and mechanical properties of foundation soil, to increase the strength of composite foundation, in attempt to reduce pile foundation investment and save costs.

收稿日期：2015-12-25

基金项目：水利部公益性行业科研专项经费项目(201401010)。

作者简介：袁文喜(1964-)，男，教授级高级工程师，大学本科，主要从事水工结构研究工作。

中图分类号：TV223.2+4

文献标识码：A

文章编号：1008-701X(2016)02-0041-04

DOI：10.13641/j.cnki.33-1162/tv.2016.02.012