五河泵站工程地基处理方式的选择与设计

刘国玉;曹凤连

【摘 要】文章分析了同一工程中根据各部位荷载的不同而选择不同的地基处理方式,进行了地基处理设计.

【期刊名称】《安徽水利水电职业技术学院学报》 【年(卷),期】2013(013)002 【总页数】3页(P35-37)

【关键词】五河泵站;流量;钢筋混凝土灌注桩;水泥粉体喷射搅拌桩 【作 者】刘国玉;曹凤连

【作者单位】安徽省水利水电勘测设计院,安徽合肥230088;安徽群安工程技术有限责任公司,安徽合肥230001 【正文语种】中 文 【中图分类】TH3 0 引 言

五河排灌站站址位于五河县现有郜湖站站址处，由于泵站各部位建基面高差大，加之地基条件复杂，故泵站设计中考虑泵站不同部位采用不同的地基处理型式。 1 工程地质条件

站址处工程地质自上而下依次为：堤身填土、1－1层砂壤土、轻粉质壤土、1层淤泥质重粉质壤土、3层中粉质壤土、3－1层砂壤土、3－2层淤泥质重粉质壤土

和4层极细砂。各土层物理力学指标建议值如表1所列。

表1 各土层物理力学指标建议值images/BZ_37_311_384_2170_534.png1－1 砂壤土95 6．0 10 17 3．60E－04 0．28 0．20 1 淤泥质重粉质壤土 70 2．5 15 5 12 8 1．00E－06 0．25 0．35 3中粉质壤土 130 5．0 25 10 22 16 4．50E－05 0．32 0．50 3－1 砂壤土 90 4．5 10 15 2．50E－04 0．27 0．20 3－2 淤泥质重粉质壤土 85 3．5 18 6 12 8 1．00E－06 0．25 0．35 4极细砂、细砂200 13 1．00E－03 0．42 0．20

泵房建基面高程为4．9m，底板位于1层淤泥质重粉质壤土底部，该层强度低，承载力在70kPa；下部3层土强度稍高，承载力在130kPa，其顶板距泵房建基面大约1m。

2 地基处理方式的选择

由于泵房、排涝出水涵及其翼墙墙、前池翼墙、排涝进水闸及进水侧翼墙基地应力均大于天然地基承载力，地基需加固处理。

五河泵站泵房建筑高度较大，上部荷载多，根据计算，站身完建期垂直总荷载为209530kN，底板基地最大应力为184．9kPa，同时，站身部位为整个泵站的核心部位，泵站机电设备、主要控制闸门及计算机控制系统均布置于此，因此，为确保机组及其它设备平稳运行，除了对地基应力有较高要求外，对整个泵房的沉降变形等也要严格控制，故泵房部位的地基处理应采取较为稳妥的方式。

进水闸、前池两侧挡墙、汇水箱、出水箱涵、翼墙等次要部位的上部荷载相对较少，根据计算，上述部位中，翼墙底板的应力最大，为161．5kPa，其余部位地基应力均在100kPa左右，且相对泵房部位，上述部位对沉降变形要求也相对较小，故地基处理方式主要考虑满足承载力要求即可。 水利工程中常用的地基处理如下：

（1）换土方案。先将各基础底部的软弱土层挖除，填以重粉质壤土，并分层夯实。根据软弱土层的深度及规范要求，泵站地基换土深度一般在3．0m以内，考虑到五河泵站下卧软弱土层较厚，换土深度较大，故本站不宜采用换土方式。 （2）水泥粉喷搅拌桩。它是利用水泥作为固化剂通过强制搅拌使软土固结硬化，从而提高地基的承载力。该法对软基有较好的效果，施工方便，工程造价低；不足之处在于，受施工工艺的限制，有效桩长宜控制在10m之内，这一点就限制了复合地基的地基承载力，且地基有一定的沉降量。

（3）钻孔灌注桩。它可与底板形成刚性的桩基础，承载力提高幅度较大，沉降量小，且成桩质量好，但对施工场地要求高、施工难度大，工程造价高。 综上述，根据3种地基处理方案的优缺点，结合五河泵站工程的实际情况，既要保证工程的安全可靠，又要考虑措施的经济合理性。由于五河泵站站身上部建筑物多、荷载大，对地基要求高，故该部位地基处理采用钢筋混凝土钻孔灌注桩加固；对地基反力较小、沉降变形要求不高的进水闸、前池两侧挡墙、汇水箱、出水箱涵、翼墙等次要部位的地基采用水泥粉体喷射搅拌桩加固。 3 地基处理设计

3．1 钢筋混凝土灌注桩设计

根据已建工程设计经验，为确保桩体与桩间土变形协调，避免站身底板与地基脱空而形成渗漏通道，一般将站身总垂直荷载的80%分配给钢筋混凝土灌注桩承担，另外20%由桩间土承担，站身的水平荷载全部由桩体承担。五河泵站钢筋混凝土灌注桩桩径拟定为1．0m，桩长16．0m，站身底板兼作桩基承台厚1．2m，顺水流向桩中心间距2．5m，垂直水流向桩中心间距3．5m，桩底高程－12．30m，泵房总桩数144根。

站身部位按上述设计进行处理后，经计算，基桩竖向承载力设计值为1998kN，大于泵房的单桩承载力1455kN，灌注桩设计满足要求；桩顶的最大水平位移为

4．9mm，满足《泵站设计规范》（GB50265－2010）相应规定要求。 3．2 水泥粉体喷射搅拌桩设计

根据前述五河泵站泵房地基加固处理方案的比较，对进水闸、前池两侧挡墙、汇水箱、出水箱涵、翼墙等部位的地基采用水泥粉体喷射搅拌桩方案。各部位的粉喷桩水泥掺入比均为15%，桩径0．5m，桩间距0．8m，桩底深入③ 中粉质壤土层内，平均桩长为6．0m。

按上述方式进行地基处理后，按相关规范计算得出：水泥粉体喷射搅拌桩单桩竖向承载力特征值86．53kN，地基采用粉喷桩加固后，翼墙处复合地基承载力为171．53kPa，满足要求。 3．3 基础沉降计算

复合地基的沉降包括桩群体的压缩变形和桩端下未加固土层的压缩变形之和。桩群体的压缩变形S1 按（1）式计算：

其中，Po为群桩体顶面的平均压力，kPa；P0为群桩体底面的附加压力，kPa；L为实际桩长，m；E0为群桩体的变形模量，E0＝mEp＋（1－m）×Es；Ep 为搅拌桩的变形模量，可取（100～120）qu，kPa；Es 为桩间土的变形模量，kPa； 桩端下未加固土层的压缩变形S2按分层总和法进行计算，计算公式与堤身沉降计算相同。

加固后，泵房最大沉降量为0．12m，最小沉降量为0．1m，沉降差为0．02m，满足要求。 4 结束语

五河泵站工程于2012－06完工，经过对该站的跟踪观测，泵站各部位沉降及位移变化均小，取得了预期的设计效果。工程根据泵站不同部位的荷载特点，通过合理选择不同的地基处理型式，既满足了泵站各部位对地基应力、变形的要求，又兼

顾了地基处理的经济合理性，可为类似工程建设提供参考。 ［参 考 文 献］

【相关文献】

［1］ 史清明，王成华．多种地基处理方法在泵站工程中的组合运用［J］．地球，2012，（9）：106－108．

［2］ 黄颖蕾，张志强．太浦河泵站主泵房地基处理设计［J］．水利水电工程设计，2002，（4）：43－45．

［3］ 张金玲．浅谈软弱地基处理方法的选择［J］．城市建设理论研究，2012，（11）：62－65．