北运河拦河枢纽地基处理方案优化比选分析

生态水利
摘要针对枢纽工程地基处理复杂情况，进行多种方案比选，提出安全经济方案。

关键词
拦河枢纽;地基承载力;地震液化;振冲碎石桩
□孙志江
吴宏军
收稿日期：2018-06-15
作者简介：孙志江，男，汉族，河北省水利水电第二勘测设计研究院，正高级工程师。

吴宏军，男，满族，河北省水利水电第二勘测设计研究院，高级工程师。

地基中细砂地层易出现地震液化，地基处理要考虑解决地基承载力、渗透稳定、地震液化等问题，方案选择困难。

以北运河拦河枢纽为例，通过多种方案比选，提出振冲碎石桩加防渗墙处理方案，安全可靠，经济合理。

1.工程概况
北运河位于永定、潮白两河之间，为北三河主要水系之一，干流河北省境内长21.7km ，流域面积为282km 2。

北运河曹店橡胶坝改建工程位于原址上游约800m 处，枢纽由橡胶坝和船闸、鱼道（远期规划）共同组成，河道主槽左侧布置橡胶坝，右侧联合布置船闸，左岸滩地预留鱼道空间，并与橡胶坝下游相接。

橡胶坝坝高4m ，坝长140m ，船闸闸室净宽8m ，闸室长60m 。

改建枢纽位于河道采沙坑范围，采沙坑最深约9m 。

拦河枢纽河道现状地面高程0~12.5m ，设计基础底高程4.66~6.63m ，地下水水位约9m ，枢纽基础主要坐落在中细砂地层上，其承载力特征值为130kPa ，存在地震液化问题。

2.地基处理方案比选与优化2.1方案拟定
针对拦河枢纽位于采沙坑，需解决
地震液化、地基承载力、渗透稳定等问题，选择经济合理、技术可行、安全可靠的处理方案尤为重要。

根据地区经验，初步拟定了振冲碎石桩加防渗墙、水泥土搅拌桩、围封、混凝土灌注桩加防渗墙等进行研究。

2.2方案比选
振冲碎石桩处理。

振动碎石桩采用桩径1.0m ，桩距2～2.5m ，桩长11m ，等边三角形布置。

采沙坑采用碎石土填筑至建基面，枢纽上游侧设10m 深垂直防渗墙。

水泥土搅拌桩。

水泥土搅拌桩地基处理采用桩径0.6m ，间距距1.5m ，桩长13m ，梅花型布置。

桩顶布置碎石土褥垫层厚50cm 。

混凝土墙围封。

围封采用钢筋混凝土墙格栅，格栅间距8～16.8m ，橡胶坝边墙及船闸上下闸首距基础0.5m ，墙厚0.6m ，深12.5m 。

围封墙体局部设顶盖、与建筑物基础共同形成封闭体系，墙顶与建筑底板采用柔性材料分隔。

混凝土灌注桩。

混凝土灌注桩顶部与建筑物基础相接，下部穿透液化土层，采用群桩基础，混凝土桩径1.1m ，桩间距2.5～4.0m ，桩长20m 。

桩体深入底板基础不小于10cm ，枢纽上游侧
设10m 深垂直防渗墙。

技术经济比较。

对以上4种处理方式进行技术经济比较，见表。

综合以上4个方案优缺点，推荐采用振冲碎石桩加防渗墙的方法处理地基，不仅能提高地基承载力，消除液化影响，而且施工质量可以保证。

同时拦河枢纽上游设防渗墙增加渗径长度解决地基渗透稳定问题。

3.结论与建议
根据《建筑地基处理技术规范》进行复核，振冲碎石桩处理后，地基承载力特征值158kPa ～174kPa ，地基沉降量计算值为5.8～14.6cm ，沉降差0.5～4.7cm ，满足建筑物沉降及地基承载力要求，同时砂土层相对密度达到0.80，消除了8°区砂性土液化问题，可以为类似工程提供经验，枢纽下游出逸点水力坡降为0.19，小于0.20，满足渗透稳定要求。

工程中采砂坑利用碎石土回填，工程投资较高，建议结合现场试验，进一步研究优化振冲碎石桩处理方案工艺，条件允许的情况下可先采用开挖中细砂回填砂坑后，再进行振冲碎石桩处理，不但可以减少碎石土填筑量、外购土，且可降低施工排水费用。

□
地基处理方案技术经济比较表
优点
缺点
投资
振冲碎石桩加防渗墙形成复合地基，可消除液化提
高地基承载力，施工较容易。

需布置防渗墙解决渗透稳定问题。

1994万元
水泥土搅拌桩
形成密实地基，消除液化提高
地基承载力，可以解决渗透稳定问题。

施工质量难以控制，难以确定是否已完全处理至非液化层以下。

2318万元
混凝土围封墙
能对液化土层有效的进行围封、阻隔，同时也起到很好的垂直防渗的作用。

不提高地基承载力，回填需采用碎石土换填处理，以提高地基承载力，施工较复杂。

2956万元
混凝土灌注桩加防渗墙形成桩基础提高地基承载力
和抗液化能力。

刚性桩基无法适应地基变形，在地层沉降后可能会形成接触渗漏通道，需布设防渗墙。

2588万元
北运河拦河枢纽地基处理方案优化比选分析
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