钻孔灌注桩及水泥土深层搅拌桩在泵站地基处理工程中的应用

钻孔灌注桩及水泥土深层搅拌桩在泵站
地基处理工程中的应用
摘要：以滨海平原地形中的泵站为参考，在对地质勘探数据和建筑物稳定性
和沉降计算结果进行分析的基础上，对每一种建筑物的地基都进行了相应的处理，以确保建筑物的安全性和稳定性。

其中所采用的两种方法是：钻孔灌注桩和水泥
深层搅拌桩，这两种具有较强的承载力、较宽的适用范围和较低的施工费用，可
供类似工程的设计时参考。

关键词：钻孔灌注桩；水泥土深层搅拌桩；泵站地基处理工程
引言
有些地区的泵站建设面积大、地质条件复杂，有些地区的基础条件很差，达
不到设计要求，如果处理不当，会引起建筑物的不均匀沉降。

本文通过一个具体
的工程实例，阐述了在不同的软弱地质情况下，采用钻孔灌注桩法、水泥土深层
搅拌桩来解决该问题。

通过对两种不同桩地基处理方法的分析，找出最佳的地基
处理方法，以确保该项目的安全运营，对类似项目的设计具有一定的参考价值。

一、工程概况
本文选用的泵站是一个具有排水、沥水、蓄水和引水等功能的多用途泵站，
其设计的排水、沥水能力为23立方米每秒，属于中等规模的泵站。

（一）工程地质
泵站位于滨海平原地形，地表高度在3.7米和4.3米之间。

勘探区所发现的
地层岩性以粉质黏土、第四系全新统黏土、粉土为主。

该工程场地属于中等松软
土质，施工场地属于 IV类，地下水场地的环境属于 II类，地下水与河水等对
混凝土都具有分解结晶复合类硫酸镁型的弱腐蚀性；具结晶类的硫酸盐型的腐蚀性，对一般的水泥有很强的腐蚀作用，但对于抗硫酸盐型水泥没有腐蚀作用。

根
据《中国地震动参数区划图》中的地震区域分布，该区域内的地震峰值的加速度
是0.20 g[1]。

（二）工程布置
该泵站的工程采用正向的入水形式，其主体结构有：泵房、出水水池、站前
节制闸、孟港排河导流闸、黄港二库导流闸、泵站管理用房、自排控制闸等。

站
前节制闸的出口处连接前池，泵房的纵向水流方向为一字形，在泵房中设置了五
个立式的轴流泵机组，泵房的底部开有三孔自流洞，通过出水池和底部的自流洞
连接到自排控制闸上。

黄港二库引水闸和孟港排河引水闸分别设置在出水水库的
两旁，其中孟港排河引水闸的出口处位于站前节制闸的上侧，自排水控制闸分为
两个部分：上部分是机排控制闸和下部分是自排控制闸，利用这两个部分可以完
成自排和机排，主体结构段全长135.9米[2]。

二、施工方法
（一）分析主建筑物的稳定和天然的地基沉降
经分析泵房和泵站进、出水建筑物的稳定和天然地基的沉降的计算，发现在
天然地基的情况下，泵房的沉降量是很大的，达不到设计要求；黄港二库引水闸、站前节制闸、孟港排河引水闸位于第2层粘性土层之上，自排控制闸位于第3层
的粉土层之上，其中第2层的粘性土层承载力比较低，第3层的粉土承载力虽高，而持力层相对较薄，为了确保工程的稳定性和安全性，必须对其进行地基处理。

挡土墙的基底处的平均应力超过了天然地基的承载能力，所以需要对其采取地基
处理。

自排水闸、出水池和4#-6#的挡墙的沉降超过了允许的范围，也需要对其进行地基处理，使其达到设计的要求[3]。

（二）地基处理
在上述基础上，结合工程实际，提出了采用水泥土深层搅拌桩和钻孔灌注桩
两种地基处理方法。

这两种不同的地基处理方法的特点和适用范围分别为：
1.水泥土深层搅拌桩
水泥土深层搅拌桩是利用特殊的搅拌机械，在薄弱地层的深处，将特定的固
化剂和原始的土层一起搅拌，在硬化后，便形成了具有水稳性、整体性以及具有
一定强度的复合地基，其中固化剂主要采用水泥和石灰。

这种方法具有工艺简单、成本低廉、能增加地基承载能力、减少沉降等优点，常用于处理饱和黄土、高含
水量以及地基承载力不超过12 kPa的粘土等。

2.钻孔灌注桩
钻孔灌注桩作为一种较为常见的基础结构形式，其应用能极大地改善地基承
载力，增强建筑物的抗滑稳定能力。

钻孔灌注桩的应用范围很广，既可以用于陆上，也可以用于水上，且不会受到季节的影响。

与常规的预制桩比较，节省了大
量的钢材，并且具有良好的施工质量可控的特点，是一种安全可靠的地基处理方法。

因其造价昂贵，多用于重大建筑物和承载力不足，沉降大的天然地基。

对以上两种方法进行了全面的分析和研究，并根据泵站基础层的实际承载力，提出了一种具体的地基处理方案，见表1。

表 1 泵站工程地基处理方案
3.水泥土深层搅拌桩方案设计
在泵站站前节制闸和1#、3#挡土墙等建筑物的地基上使用水泥土深层搅拌桩。

最先决定深层搅拌桩的直径分别是0.5米和0.6米。

各建筑物的复合地基的承载
能力的标准值的计算结果如表2所示。

表 2 复合地基的结果表
在进行地基处理之前，1#、3#挡土墙的最大应力是101 kPa，站前节制闸闸室的最大应力是80.7 kPa，经过水泥土深层搅拌桩复合地基的处理，其承载力得到
了有效的提升，能够满足建筑物的设计要求。

4.钻孔灌注桩的方案设计
出水池、泵房、4#、5#、6#挡土墙、自排控制闸将使用钻孔灌注桩来对其进行地基处理，桩径是0.7米，在进行桩间、排距布置和桩长的设计的时候，应该必须满足竖向的承载力和沉降变形的要求。

以竣工阶段为计算状态，按《泵站设计规范》中建议的计算方法计算沉降。

通过对单桩竖向承载力的分析，得出了相应的结论，如表3所示。

表 3 钻孔灌注桩单桩竖向承载力结果表
（三）钻孔灌注桩和水泥土深层搅拌桩施工
1.钻孔灌注桩
在施工钻孔灌注桩之前，必须对施工场所进行压实，使之平整，并在试验的基础上，根据试验结果，对钻孔灌注桩的施工方案进行调整。

在钻孔灌注桩的施工中，使用的是回转钻机造孔泥浆固壁，在桩孔的定位轴线被确定之后，就可以安装钻机了。

2.水泥土深层搅拌桩
根据喷射材料状态可将水泥搅拌桩施工方法划分为两种类型，一种是湿法，另一种是干法。

该工程使用的是以水泥浆作为主要的喷射材料的湿法，这样可以方便地进行反复搅，从而加强搅拌的均匀性。

在对搅拌桩进行施工之前，应该对施工场地埋设管线进行核实，并进行试桩试验，以现场试桩情况为依据，对搅拌桩施工方案进行调整，最后确定试桩参数：水泥掺入量是百分之十五，使用的是SJB—1型的深层搅拌桩机械，停浆面应该高出桩顶设计标高50厘米，在进行上部结构层的时候，将超出桩顶标高的部分凿除掉，以确保桩头的强度[4]。

三、结论
作为一座大型枢纽，周边建筑物众多，因其特殊的地质环境，使得其基础承载力和原有建筑物的沉降量都达不到设计要求，需要对其进行地基处理。

为了确保建筑物的稳定，所以对地基处理方案展开了多方案比较。

以天然地基情况和稳定、沉降的计算结果为依据，展开分析，对每一个建筑物采取各不相同的处理方案，最终确定出水池、主厂房以及自排控制闸都采用钻孔灌注桩基础，而站前节
制闸则使用水泥土搅拌桩基础，这样才能确保工程的稳定，为工程节省了大量资金。

参考文献
[1]严家家,吕梅,赵东,吴洋.钻孔灌注桩在排上圩泵站地基加固中的应用[J].水利技术监督,2021(07):229-230+234.
[2]李福来,韩辅洲,李晨雁,金磊.水泥土深层搅拌桩在河北某港口软基处理
项目中的应用[J].中国建材科技,2021,30(06):135-136+15.
[3]王国岐.浅谈水泥土深层搅拌桩在地基处理中的应用[J].中国高新技术企业,2015(08):130-131.
[4]张黎明,刘飞虎,周中元.钻孔灌注桩在新戴河泵站软土地基处理中的应用[J].中国水运(下半月),2013,13(12):379-380.。