换土法是指挖出地基中一定范围内的土后，换以砂、石等材料、并分层夯实（或压实、振实），以作为基础的持力层的地基处理方法，是传统的浅层处理地基的方法 。本文针对实际特点，结合排涝站地基的地质条件，提出了设计采用粉喷桩和换土等不同地基处理措施，以供同仁参考之用。
1 工程地质条件
1.1 某排涝站
某排涝站地层岩性主要为河漫滩第四系全新统冲洪积物（Q4al-Pl）。勘探深度范围内的土层主要由填土、中-重粉质壤土、淤泥质中粉质壤土、极细砂、细砂、砂壤土、砂砾石等组成。土层上部为淤泥质土层，结构松软，强度较低；土层下部则为极细砂、细砂、砂砾石层，强度稍高。泵房建基土层为淤泥质中粉质壤土，层厚7.0～12.0m，该土层承载力较低，为高压缩性土，并且该层的平均标准贯人击数仅为2.7击。
站址2～4层为弱透水层，其中夹有弱-中等透水的细砂层透镜体，其补给来源主要为大气降水和江堤内外滩地中沟塘、江河的集水补给。5层为中等-强透水层，属承压水型，其补给来源主要为汛期时的江水。
1.2 B排涝站
B排涝站坐落在第四纪冲、洪积层上。上部除局部为填土层外，其余主要为全新统现代冲积物（Q4al）。勘探深度范围内的土层主要由人工填土、中-重粉质壤土、淤泥质中粉质壤土、砂岩全风化等组成。土层上部为淤泥质土层，结构松软强度较低；土层下部则为砂岩全风化、强风化层，强度高。泵房建基土层为淤泥质中粉质壤土，层厚3.0～5.0m，该土层承载力较低，为高压缩性土，并且该层的平均标准贯人击数仅为1.7击。
2 天然地基承载力复核及沉降计算
2.1 泵房天然地基承载力复核
在既有竖向荷载，又有水平向荷载作用下，泵房天然地基承载力采用《泵站设计规范》GB50265-2010公式（B.1.2）进行复核，其中安全系数因采用固结快剪试验的抗剪强度指标，取3.0。
经计算某排涝站和B排涝站泵房地基允许承载力分别为80.75kPa和82.5kPa。由地基应力计算结果可知，某排涝站基底平均应力、最大应力均满足要求；B排涝站完建期和检修期基底平均应力大于地基允许承载力，最大应力大于1.2倍的地基允许承载力，B排涝站需进行地基处理。
2.2 泵房天然地基沉降计算
地基沉降选取完建期作为计算工况。由于本阶段缺乏e—P曲线，沉降计算采用《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中推荐的公式进行计算，计算采用各向同性均质的直线变形体理论，其地基最终沉降量等于按分层总和法计算出的地基沉降量总和。
计算结果表明某排涝站沉降量不满足要求；B排涝站沉降量满足要求。某排涝站需进行地基处理。
3 地基处理设计
3.1 排涝站
3.1.1 地基处理方法
综合天然地基计算结果，某排涝站主要解决沉降问题，由于软弱土层较厚，换土处理较浅不能很好解决沉降问题，换土处理较深又不经济；同时采用桩基础也不经济。综合以上考虑及软弱土层的特性等决定采用复合地基处理，分别选用粉喷桩及振冲碎石桩两种地基处理方案进行比较。
3.1.2 复合地基计算
（1）复合地基承载力计算
粉喷桩复合地基承载力计算按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012有关公式计算。复合地基承载力计算公式：
式中，fSP，k为复合地基的承载力标准值（kPa）；m为面积置换率，m=d2/de2；fSP，k为桩间天然地基土承载力标准值（kPa）；AP为桩的截面积；β为桩间土承载力折减系数，取0.5～1.0，取0.6； 为单桩竖向承载力标准值；d为桩的直径（m）；de为等效影响圆的直径（m），对等边三角形布置d=1.05s，s为桩的间距（m）。
式中， 为试块无侧限抗压强度平均值（kPa），根据工程经验取1.5MPa； 强度折减系数，可取0.35～0.5； 为桩周土的平均摩擦力，对淤泥质土可取8～12kPa； 为桩周长；l为桩长； 为桩端天然地基土承载力标准值（kPa）；α为桩端天然地基土的折减系数，可取0.4～0.6。
（2） 复合地基沉降计算
粉喷桩复合地基沉降包括复合土层的压缩变形和桩端以下未处理土层的压缩变形。其中复合土层的压缩变形值可根据上部荷载、桩长、桩身强度等按经验取10～30mm，桩端以下未处理土层的压缩变形按分层总和法计算，按天然地基沉降公式计算，计算结果为72mm，满足泵房沉降设计要求。
4 地基处理技术要求
4.1 粉喷桩复合地基
（1）粉喷桩采用二次喷浆搅拌的成桩工艺，要求地基土和水泥拌和均匀。
（2）粉喷桩固化剂采用强度等级32.5以上普通硅酸盐水泥，水泥掺人比≥15%，粉喷桩无侧向抗压强度fCU≥1500kPa，施工前做好预搅拌，保证初步松动和喷浆到位、均匀。
（3）当搅拌头到达设计桩底以上1.5m时，应即开启喷粉机提前进行喷粉作业；当搅拌头提升至地面下0.5m时，喷粉机应停止喷粉，停粉面高于桩顶设计标高0.5m。
（4）为保证下层土壤不受扰动，施工平面应高出设计高程1m，待建筑物基础施工前清除此1m的土和0.5m的粉喷桩顶端人工挖除。
4.2 换土地基
（1）换土采用的土料为粘土、壤土，土中不允许夹杂草、木等腐蚀性杂质及砖、瓦等，亦不得含有冻土或膨胀土，有机质含量不大于1%，当含有碎石时，其粒径不大于30mm。
（2）基坑开挖必须做好降排水工作，应保证地下水位降低至最低开挖面0.5m以下，并防止边坡塌土混入换土垫层中。为保护基坑底土不受扰动，坑底应保留20cm厚原土一层，待换土垫层前再挖至设计标高，坑底浮土必须清除。
（3）换土垫层施工应分层填筑，分层厚度及每层压实遍数按碾压、夯击设备和方法而定，为保证分层压实质量，应控制碾压速度。当人力夯击时，每层土铺设厚度150～200mm；机夯时，每层土铺设厚度200～250mm。
（4）下卧层为基岩，应在临铺土前清洗干净，并涂刷一层厚3～5mm的浓粘土浆，以利土体与基岩之间的结合。
5 结语
综上所述，该工程地基处理的难点主要在于地质条件的复杂性，因此，不但在前期勘测中要准确掌握排涝站的情况，还需要根据不同的地质条件，选择地基处理设计方案。通过富有经验、熟练的操作人员以及进行严密的施工组织与管理对可能发生的问题合理预测和有效控制可以将损失降到最小，使得施工进展顺利。
参考文献
[1]陈晓.浅谈涝区沙滘排涝站设计与地基处理[J].中国新技术新产品.2013（01）
[2]田恒星；宗成兵；马青青.深层搅拌法加固地基设计及工程应用[J].山西建筑.2014（03）
[3]龙少林.新城区排涝站泵房地基处理的设计与施工[J].人民珠江2012（04）
导航