泵站软基处理措施分析

泵站软基处理措施分析

靳鹏峰

广东省水利水电建设有限公司广东广州510635

摘要：泵站多建在河滩淤积的软基之上，而其工作性质又决定了地基需有较高的承载力和稳定性，软基处理就成为泵站建设无法回避的问题，因此本文对泵站软基处理措施进行了分析。

关键词：泵站；软弱地基；处理

泵站是配备水泵进行供水、排水、灌溉、增压等用途的建筑物。与很多建筑物对地基的要求类似，地基必须具有足够的承载力以及较小的变形和渗透性。根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）的规定，主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基称为软弱地基，工程上简称为软基。软基强度低、压缩性高、触变性强、渗透性弱，是工程上一种比较棘手的地基类型，若处理不当很容易出现不均匀沉降、建筑结构破坏等严重后果，因而软基处理成为工程设计、施工必须高度重视的重大技术问题。鉴此，本文对泵站软基处理措施进行了分析。

1软基处理方法与技术选择

1.1软基处理方法与适用性

软基处理方法多达几十种，《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）将地基处理技术归纳为换填垫层法、预压法、压实法与夯实法、复合地基、注浆加固法、微型桩加固法六大类型，其中用于软基处理的常用方法、适用范围及施工工期、造价见表1。

1.2软基处理技术选择

软基处理主要依据软土的工程特性、施工条件与处理技术适用性选择适当的方法。软土的工程特性包括软土层厚、工程地质条件、水文地质条件、地基基础型式等，还应结合地形地貌与周边环境因素。施工条件包括施工工期、施工机械、施工材料、施工造价、施工环境等因素。当软土层厚小于3m时，宜采用换填垫层法，施工简单，质量易于控制，造价较低。软土层厚8m以内，且土质为易液化的砂性土时，适宜采用强夯法，但其噪声、振动较大，故不适宜居住区附近。软基深厚，且对工期及工后沉降要求不严格，可采用预压法。但泵站基础对工期及工后沉降有严格要求，所以较少采用预压法，而主要采用复合地基法。

1.3软基处理技术选择案例

在泵站软基工程中，通过合理选择处理技术可以取得良好的效果。某供水泵站建筑物底板下分布第四纪松散沉积物，承载能力不足，采用三轴搅拌桩设备套打两排600mm水泥搅拌桩，经检测桩身抗压强度达到1.4～2.5MPa，渗透系数达到（1.39～3.31）×10-6cm/s，满足基础对地基的设计要求[2]。某排涝泵站场地淤泥土层厚达20m，利用水泥搅拌桩已经无法处理了，所以采用400mm的CFG桩，桩距1.5m，布桩637根，地基承载力由50kPa提高到135kPa，满足泵室基底应力要求[3]。某泵站以排涝为主，兼顾生态用水需求，站址位于河流摊地上，软基厚度已不适合换填，若是采用水泥搅拌桩，需穿过砂层、砂卵石层，施工质量控制难度大，所以采用预应力混凝土管桩（PHC桩）处理软基，并采用混凝土强度C80、桩径600mm的B型桩，布置6排、每排9根共54根桩，桩长进入砂卵石层3m，复合地基承载力满足基底应力要求[4]。可见，针对泵站软基特点，灵活选用处理技术，可以满足泵站对地基的苛刻要求。

2泵站软基处理施工技术

2.1水泥搅拌桩

2.1.1工艺流程

水泥搅拌桩施工工艺流程如图1所示。

2.1.2施工准备

施工准备包括场地布置、施工测量、水电及交通准备、机械材料准备等。在正式施工前，施工单位会同监理工程师到现场试桩，以验证设计方案并确定工艺参数。

2.1.3施工工艺

水泥搅拌桩就位后，校验桩机水平和垂直度。然后按照设计要求配制水泥浆液，通常水灰比控制在0.7～1.2，桩体水泥掺入量不低于15%。喷搅工艺可采用一喷两搅、两喷两搅、两喷四搅等方式，其中两喷四搅应用较普遍，即上下两个来回，4次搅拌，2次上升喷浆。为防下沉过程中喷浆口被泥团堵塞，也要喷出一定浆液。桩机下沉至设计深度，慢钻1～2min再提升。桩机提升至设计停浆标高，再复搅下沉和上升。钻头升离地面50cm，停浆并进行清洗。

2.1.4质量控制

桩机就位及工作过程中，定位偏差应控制在5cm内，钻头垂直度偏差不大于1%。施工班组需确认开工指令后才能开机。喷浆搅拌进度应控制在0.5m/min以内，同时记录压力、喷浆量、提升速度、电机电流等相关参数。为保证水泥与地基土拌合均匀，在桩身地表下5m范围内应复搅1次。桩机应穿透软土层并进入持力层0.5m以上才能终钻。施工过程中应连续操作，因故喷浆中断，应重新钻至断浆点1m以下。停浆超过6h，应进行补桩。

2.1.5质量检测

成桩2～4d，在监理及业主代表监督下开挖验桩，检查桩径、桩位偏差、桩体均匀程度。成桩28d，进行钻芯取样及现场静载试验、注水试验等，检验桩体抗压强度、单桩承载力和渗透系数。

2.2GFG桩

2.2.1工艺流程

GFG桩施工工艺流程如图2所示。

2.2.2施工工艺

GFG桩的施工分振动沉管灌注成桩和长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩两种工艺。前者要求不含坚硬黏土层、砂层和卵石层，且有噪声和振动污染，后者可以克服这些弊端。泵站软基处理宜采用长螺旋工艺，图2即为该工艺流程图。施工一般采用跳桩法。桩机就位，放下液压支腿和滑道，调校桩位和垂直度。启动马达钻孔，根据地层硬度调节转速，正常进尺2m/min，遇难钻时应减小进尺。钻至设计深度，并由监理工程师及设计单位确认。然后现场提钻30cm，打开钻头滑瓣，通知司泵灌注混凝土。连续灌注至设计桩顶。用湿黏土封顶。一根桩完成后及时移至下一桩位。

2.2.3质量控制

桩位偏差和钻头垂直度偏差要求同水泥搅拌桩。钻进过程使用自动记录仪记录施工参数，如钻进电流、钻进速度、钻进深度、提钻速度、泵送次数。混合料严格按配合比配料，要求准确计量，拌合时间控制在60～120s，坍落度控制在160～200mm。为避免断桩，混凝土应始终保持埋钻1m以上，所以司钻与司泵要密切配合。拔管速率控制在1.2～1.5m/min。压灌混凝土一次提钻高度不得超过25cm。截桩头要分两次。在混凝土凝固前用小挖掘机截除桩顶部分桩头，预留30～50cm不截，在混凝土强度达到设计强度80%后，再采用小挖掘机开挖桩间土，用切割机切割桩头至设计标高。

2.2.4质量检测

28d进行试桩试件抗压强度平均值、单桩静载荷试验和复合地基静载荷试验，检查数量依据JGJ79-2012规定。

2.3PHC桩

2.3.1工艺流程

PHC桩施工工艺流程如图3所示。

2.3.2施工准备

施工准备同2.1.2。以场地控制桩为基准，放出桩位相对坐标，但一次不可放出过多桩位，因为打桩时会产生较大的振动。

2.3.3施工工艺

起吊前，在距桩端0.3L处（L为每节桩长）标记起吊支点，并在底桩上焊接桩尖。采用两点起吊，控制桩尖对准桩位。开始轻锤慢打，桩入土稳定后逐步加大击锤速度。桩头露在外面0.5m时接桩，调整上下两节桩同轴度和垂直度，两节桩牢固焊接，并涂刷防锈剂。若桩顶设计标高低于地面，应采用送桩器送至设计标高，再取出送桩器。若因故使桩顶标高高于设计标高，应采用专用截桩器截至设计标高。收锤以规范规定的贯入度为准。

2.3.4质量控制

在打桩过程中，采用两台经纬仪或全站仪检测桩身垂直度，控制垂直度偏差在0.5%以内。接桩时控制上下两节桩同轴度偏差不超过2mm。

2.3.5质量检测

检测桩底标高、桩位偏差、垂直度、桩身结构完整性、单桩静载承载力等指标。

3结语

在泵站建设过程中，软基的不利影响不难理解，而难的是软基处理技术众多，有些工程选择了不成熟的处理技术或未选择最合理的处理方法，导致处理效果欠佳，因此合理选择和应用软基处理技术非常重要。选对处理技术后，还要严格控制施工工艺，才能确保施工质量达到预期要求。

参考文献：

[1]徐少攀.广东山区软土工程特性及软基处理应用研究[D].南昌：东华理工大学，2015.

[2]徐光华，杨远洲，刘佳蕾，等.浅析三轴搅拌桩设备在九圩港提水泵站防渗墙中的应用[J].江苏水利，2016(7)：76-80.

[3]王谊，陈邱云，常俊.用CFG桩复合地基处理水利工程中软土地基的应用[J].水利规划与设计，2011(6)：99-102.

[4]黄壅，李海涛，翁朝辉，等.PHC桩在彭家湾泵站和水闸工程设计中的应用[J].水电与新能源，2014(7)：41-43.