【摘 要】本文以墾地縣西雙河閘除險(xiǎn)加固工程為例，闡述了地基液化處理的必要性，分析了抗液化處理的方法，并進(jìn)行了方案必選，確定采用旋噴（連續(xù)墻）圍封法，進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】地基液化；旋噴（連續(xù)墻）圍封法；西雙河閘
0 引言
地基液化指的是地震時(shí)飽和砂土地基會(huì)發(fā)生液化現(xiàn)象，造成建筑物的地基失效，發(fā)生建筑物下沉、傾斜甚或倒塌等現(xiàn)象。
墾利西雙河引黃閘位于東營(yíng)市墾利縣境內(nèi)，臨黃大堤右岸樁號(hào)239+054處，是一號(hào)壩引黃工程中三項(xiàng)工程（一號(hào)壩引黃閘、西雙河引黃閘、兩閘之間的輸沙襯砌渠道）之一，也是雙河干渠渠首泵站進(jìn)水控制閘。水閘安全鑒定評(píng)定為三類閘，需要進(jìn)行除險(xiǎn)加固。
該閘為開敞式水閘，閘基下砂壤土層為液化地層，需要采取抗液化處理措施。
1 地基液化處理必要性
按照《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》GB50287-2008，經(jīng)計(jì)算勘探土層②、④層為液化地層，液化點(diǎn)占總點(diǎn)數(shù)的66.7%，液化等級(jí)為嚴(yán)重；⑥層砂壤土為局部液化地層。本工程的持力層（第②層）即為液化土層，埋深較淺，閘室上、下游為軟體粘土鋪蓋，一旦地震時(shí)持力層發(fā)生液化，液化土層將被擠出至上、下游粘土鋪蓋防滲體處，造成閘室沉降，上、下游粘土鋪蓋被頂出、破壞，閘室砼與粘土防滲體之間的瀝青麻布撕裂，是防滲體失效，水閘將變成新的防洪險(xiǎn)點(diǎn)。
該閘位于黃河大堤上，黃河為二級(jí)懸河，該閘設(shè)計(jì)防洪水位為：15.31m，背河地面為9m左右。如果閘基發(fā)生液化，地基承載力銳減，樁基失穩(wěn)，將造成涵閘失事。因此，為了確保防洪安全，應(yīng)對(duì)閘基液化問(wèn)題進(jìn)行處理。
2 抗液化處理方式
液化處理常用的方法有挖出置換法、強(qiáng)力夯實(shí)法、擠密砂樁或砂樁擠密法、旋噴（連續(xù)墻）圍封法和樁基礎(chǔ)。
2.1 挖出置換法
換填法將基礎(chǔ)底面以下一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖去，然后分層填入強(qiáng)度較大的砂，碎石，素土，灰土及其他性能穩(wěn)定和無(wú)侵蝕性的材料，并夯實(shí)至要求的密實(shí)度，改善地基應(yīng)力分布，減少沉降量，適當(dāng)提高地基穩(wěn)定性和抗?jié)B穩(wěn)定性。
換填法適用于厚度不大的軟土地基。
2.2 強(qiáng)力夯實(shí)法
是將80-400kN重錘從落距6-40m處自由落下，給地基以沖擊和振動(dòng)，從而提高地基土的強(qiáng)度并降低其壓縮性，提高抗液化的能力。強(qiáng)夯法常用來(lái)加固碎石、砂土、粘性土、雜填土、濕隱性黃土等各類地基土。由于其具有設(shè)備簡(jiǎn)單、施工速度快、適用范圍廣、節(jié)約三材、經(jīng)濟(jì)可行、效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。但用強(qiáng)夯法加固地基，一定要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件和工程作用要求，正確選用強(qiáng)夯參數(shù)，一般通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定有效加固深度、單擊夯擊能、最佳夯擊能、夯擊遍數(shù)、間歇時(shí)間、夯點(diǎn)布置和夯點(diǎn)間距等強(qiáng)夯參數(shù)。
強(qiáng)力夯實(shí)法適用于透水性較好的松軟地基，尤其適用于稍密的碎石土或松軟地基。
2.3 擠密砂樁或砂樁擠密法
該法是指用振動(dòng)、沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔后再將砂擠入土中，形成大直徑的密實(shí)砂柱體的加固地基的方法。砂樁屬于散體樁復(fù)合地基的一種。
排水固結(jié)法：該法即指給地基預(yù)先施加荷載，為加速地基中水分的排出速率，同時(shí)在地基中設(shè)置豎向和橫向的排水通道，使得土體中的孔隙水排出，使土體不發(fā)生液化。
2.4 旋噴（連續(xù)墻）圍封法
適用于黏性土、砂土等，既可用來(lái)防止基礎(chǔ)繼續(xù)下沉，也可減少液化指數(shù)、降低液化等級(jí)或消除液化的可能。此法在基礎(chǔ)內(nèi)或緊貼基礎(chǔ)側(cè)面鉆孔制作水泥旋噴樁：先用巖心鉆鉆到所需的深度，插入旋噴管，再用高壓噴射水泥漿，邊旋轉(zhuǎn)注漿邊提升，提到預(yù)定的深度后停止注漿并拔出旋噴管。在旋噴過(guò)程中利用水泥漿的沖擊力擾動(dòng)土體，使土體與水泥漿混合，凝固成圓柱狀固體，將土層封閉固定范圍內(nèi)，達(dá)到加固地基的目的。此法的優(yōu)點(diǎn)如下：
1）可在不同深度、不同范圍內(nèi)噴射水泥漿，可形成間隔的樁柱體或連成整體的連續(xù)樁；
2）可適用于各種類型的軟弱土；
3）樁柱體的強(qiáng)度，可通過(guò)硬化劑的用量控制；
4）可形成豎直樁或斜樁，可在建筑物側(cè)面設(shè)置。
2.5 樁基礎(chǔ)
增加地基承載能力，減少沉降量，提高抗滑穩(wěn)定性。適用于較深厚的的松軟地基，尤其適用于上部為松軟土層、下部位應(yīng)土層的地基。需要說(shuō)明的是：樁尖為嵌入硬土層的摩擦樁，仍有一定的沉降量；用于松砂、砂壤土地基時(shí)，應(yīng)注意滲透變形。
3 方案選取
由于本工程為除險(xiǎn)加固工程，本工程已建成并運(yùn)行多年，換填法、強(qiáng)力夯實(shí)法、擠密砂樁或砂樁擠密法不適合。因此，閘基處理采用旋噴（連續(xù)墻）圍封法和樁基礎(chǔ)兩方案進(jìn)行比較。
采用樁基礎(chǔ)方案處理閘基液化問(wèn)題，已建樁基礎(chǔ)中聯(lián)樁底高程為-13.09m～-9.26m，岸箱樁底高程為-11.09～-17.09m，第⑥層液化土層底高程為-9.75m，中聯(lián)的樁長(zhǎng)不能穿透第6層液化土層，不符合《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2001）第8.4.4條“對(duì)于地基中的液化土層，……，當(dāng)采用板樁（連續(xù)墻）圍封或沉井基礎(chǔ)處理時(shí)，樁（墻、井壁）體必須嵌入非液化土層”的規(guī)定。即使新增加的灌注樁加長(zhǎng)，由于與原樁不能加長(zhǎng)，不能形成群樁效應(yīng)，因此不能有效的提高抗震動(dòng)液化的能力。
采用樁基礎(chǔ)盡管可提高其承載能力，但是不能解決地震發(fā)生時(shí)液化土層被擠出的問(wèn)題。本工程的持力層（第②層）即為液化土層，埋深較淺，閘室上、下游為軟體粘土鋪蓋，一旦地震時(shí)持力層發(fā)生液化，液化土層將被擠出至上、下游粘土鋪蓋防滲體處，造成閘室沉降，上、下游粘土鋪蓋被頂出、破壞，閘室砼與粘土防滲體之間的瀝青麻布撕裂，是防滲體失效，水閘將變成新的防洪險(xiǎn)點(diǎn)。
通過(guò)綜合比較，本工程地基抗液化處理采用旋噴（連續(xù)墻）圍封法。
4 地基抗液化處理設(shè)計(jì)
為將液化土層封閉，底板下設(shè)置高壓旋噴樁截滲墻，前后底板下部設(shè)置1排旋噴樁，樁徑1.1m，間距0.9m，上游樁頂高程2.91m，下游樁頂高程1.61m，樁底高程-13.39m。需將上、下游底板各接長(zhǎng)2.0m，底板厚0.8m，底部設(shè)置100mm厚混凝土墊層，新、舊底板之間分縫；縫間采用橡膠明止水和遇水膨脹橡膠止水條兩道止水，瀝青杉板填縫。
為使底板外側(cè)土層封閉，同時(shí)減少開挖對(duì)現(xiàn)有工程的影響，底板外側(cè)工程設(shè)置高壓旋噴樁截滲墻進(jìn)行基坑支護(hù)和截滲，并與底板下部高壓旋噴樁截滲墻連接成為整體，達(dá)到封閉土層的作用。高壓旋噴樁截滲墻分別在邊墩外側(cè)設(shè)置，共設(shè)置4處，上游樁頂高程11.11m，下游樁頂高程7.61m，樁底高程-13.39m。
為使閘東、西兩側(cè)土層封閉，外側(cè)設(shè)置環(huán)形高壓旋噴樁截滲墻與底板及底板外側(cè)高壓旋噴樁截滲墻進(jìn)行連接成環(huán)形整體，將液化土層封閉在環(huán)形內(nèi)。由于外側(cè)砌石擋墻已經(jīng)形成，進(jìn)行高壓旋噴樁截滲墻施工時(shí)，需要將扭曲面擋墻、混凝土板護(hù)坡拆除，拆除扭曲面擋墻時(shí)需開挖墻后粘土防滲體，待高壓旋噴樁截滲墻施工完畢，再按原標(biāo)準(zhǔn)恢復(fù)。開挖土方用于臨時(shí)道路回填，拆除的粘土防滲體回填時(shí)自粘土場(chǎng)調(diào)土。
經(jīng)滲流計(jì)算，采用旋噴（連續(xù)墻）圍封法處理閘基液化問(wèn)題，出口段最大滲流坡降為：J設(shè)計(jì)=0.27，J校核=0.30；而處理前（或采用樁基礎(chǔ)處理閘基液化問(wèn)題），出口段最大滲流坡降為：J設(shè)計(jì)=0.47，J校核=0.51；旋噴（連續(xù)墻）圍封法為推薦方案不僅可以解決土層振動(dòng)液化問(wèn)題，還可提高基礎(chǔ)的抗?jié)B能力。
【關(guān)鍵詞】地基液化；旋噴（連續(xù)墻）圍封法；西雙河閘
0 引言
地基液化指的是地震時(shí)飽和砂土地基會(huì)發(fā)生液化現(xiàn)象，造成建筑物的地基失效，發(fā)生建筑物下沉、傾斜甚或倒塌等現(xiàn)象。
墾利西雙河引黃閘位于東營(yíng)市墾利縣境內(nèi)，臨黃大堤右岸樁號(hào)239+054處，是一號(hào)壩引黃工程中三項(xiàng)工程（一號(hào)壩引黃閘、西雙河引黃閘、兩閘之間的輸沙襯砌渠道）之一，也是雙河干渠渠首泵站進(jìn)水控制閘。水閘安全鑒定評(píng)定為三類閘，需要進(jìn)行除險(xiǎn)加固。
該閘為開敞式水閘，閘基下砂壤土層為液化地層，需要采取抗液化處理措施。
1 地基液化處理必要性
按照《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》GB50287-2008，經(jīng)計(jì)算勘探土層②、④層為液化地層，液化點(diǎn)占總點(diǎn)數(shù)的66.7%，液化等級(jí)為嚴(yán)重；⑥層砂壤土為局部液化地層。本工程的持力層（第②層）即為液化土層，埋深較淺，閘室上、下游為軟體粘土鋪蓋，一旦地震時(shí)持力層發(fā)生液化，液化土層將被擠出至上、下游粘土鋪蓋防滲體處，造成閘室沉降，上、下游粘土鋪蓋被頂出、破壞，閘室砼與粘土防滲體之間的瀝青麻布撕裂，是防滲體失效，水閘將變成新的防洪險(xiǎn)點(diǎn)。
該閘位于黃河大堤上，黃河為二級(jí)懸河，該閘設(shè)計(jì)防洪水位為：15.31m，背河地面為9m左右。如果閘基發(fā)生液化，地基承載力銳減，樁基失穩(wěn)，將造成涵閘失事。因此，為了確保防洪安全，應(yīng)對(duì)閘基液化問(wèn)題進(jìn)行處理。
2 抗液化處理方式
液化處理常用的方法有挖出置換法、強(qiáng)力夯實(shí)法、擠密砂樁或砂樁擠密法、旋噴（連續(xù)墻）圍封法和樁基礎(chǔ)。
2.1 挖出置換法
換填法將基礎(chǔ)底面以下一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖去，然后分層填入強(qiáng)度較大的砂，碎石，素土，灰土及其他性能穩(wěn)定和無(wú)侵蝕性的材料，并夯實(shí)至要求的密實(shí)度，改善地基應(yīng)力分布，減少沉降量，適當(dāng)提高地基穩(wěn)定性和抗?jié)B穩(wěn)定性。
換填法適用于厚度不大的軟土地基。
2.2 強(qiáng)力夯實(shí)法
是將80-400kN重錘從落距6-40m處自由落下，給地基以沖擊和振動(dòng)，從而提高地基土的強(qiáng)度并降低其壓縮性，提高抗液化的能力。強(qiáng)夯法常用來(lái)加固碎石、砂土、粘性土、雜填土、濕隱性黃土等各類地基土。由于其具有設(shè)備簡(jiǎn)單、施工速度快、適用范圍廣、節(jié)約三材、經(jīng)濟(jì)可行、效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。但用強(qiáng)夯法加固地基，一定要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件和工程作用要求，正確選用強(qiáng)夯參數(shù)，一般通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定有效加固深度、單擊夯擊能、最佳夯擊能、夯擊遍數(shù)、間歇時(shí)間、夯點(diǎn)布置和夯點(diǎn)間距等強(qiáng)夯參數(shù)。
強(qiáng)力夯實(shí)法適用于透水性較好的松軟地基，尤其適用于稍密的碎石土或松軟地基。
2.3 擠密砂樁或砂樁擠密法
該法是指用振動(dòng)、沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔后再將砂擠入土中，形成大直徑的密實(shí)砂柱體的加固地基的方法。砂樁屬于散體樁復(fù)合地基的一種。
排水固結(jié)法：該法即指給地基預(yù)先施加荷載，為加速地基中水分的排出速率，同時(shí)在地基中設(shè)置豎向和橫向的排水通道，使得土體中的孔隙水排出，使土體不發(fā)生液化。
2.4 旋噴（連續(xù)墻）圍封法
適用于黏性土、砂土等，既可用來(lái)防止基礎(chǔ)繼續(xù)下沉，也可減少液化指數(shù)、降低液化等級(jí)或消除液化的可能。此法在基礎(chǔ)內(nèi)或緊貼基礎(chǔ)側(cè)面鉆孔制作水泥旋噴樁：先用巖心鉆鉆到所需的深度，插入旋噴管，再用高壓噴射水泥漿，邊旋轉(zhuǎn)注漿邊提升，提到預(yù)定的深度后停止注漿并拔出旋噴管。在旋噴過(guò)程中利用水泥漿的沖擊力擾動(dòng)土體，使土體與水泥漿混合，凝固成圓柱狀固體，將土層封閉固定范圍內(nèi)，達(dá)到加固地基的目的。此法的優(yōu)點(diǎn)如下：
1）可在不同深度、不同范圍內(nèi)噴射水泥漿，可形成間隔的樁柱體或連成整體的連續(xù)樁；
2）可適用于各種類型的軟弱土；
3）樁柱體的強(qiáng)度，可通過(guò)硬化劑的用量控制；
4）可形成豎直樁或斜樁，可在建筑物側(cè)面設(shè)置。
2.5 樁基礎(chǔ)
增加地基承載能力，減少沉降量，提高抗滑穩(wěn)定性。適用于較深厚的的松軟地基，尤其適用于上部為松軟土層、下部位應(yīng)土層的地基。需要說(shuō)明的是：樁尖為嵌入硬土層的摩擦樁，仍有一定的沉降量；用于松砂、砂壤土地基時(shí)，應(yīng)注意滲透變形。
3 方案選取
由于本工程為除險(xiǎn)加固工程，本工程已建成并運(yùn)行多年，換填法、強(qiáng)力夯實(shí)法、擠密砂樁或砂樁擠密法不適合。因此，閘基處理采用旋噴（連續(xù)墻）圍封法和樁基礎(chǔ)兩方案進(jìn)行比較。
采用樁基礎(chǔ)方案處理閘基液化問(wèn)題，已建樁基礎(chǔ)中聯(lián)樁底高程為-13.09m～-9.26m，岸箱樁底高程為-11.09～-17.09m，第⑥層液化土層底高程為-9.75m，中聯(lián)的樁長(zhǎng)不能穿透第6層液化土層，不符合《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2001）第8.4.4條“對(duì)于地基中的液化土層，……，當(dāng)采用板樁（連續(xù)墻）圍封或沉井基礎(chǔ)處理時(shí)，樁（墻、井壁）體必須嵌入非液化土層”的規(guī)定。即使新增加的灌注樁加長(zhǎng)，由于與原樁不能加長(zhǎng)，不能形成群樁效應(yīng)，因此不能有效的提高抗震動(dòng)液化的能力。
采用樁基礎(chǔ)盡管可提高其承載能力，但是不能解決地震發(fā)生時(shí)液化土層被擠出的問(wèn)題。本工程的持力層（第②層）即為液化土層，埋深較淺，閘室上、下游為軟體粘土鋪蓋，一旦地震時(shí)持力層發(fā)生液化，液化土層將被擠出至上、下游粘土鋪蓋防滲體處，造成閘室沉降，上、下游粘土鋪蓋被頂出、破壞，閘室砼與粘土防滲體之間的瀝青麻布撕裂，是防滲體失效，水閘將變成新的防洪險(xiǎn)點(diǎn)。
通過(guò)綜合比較，本工程地基抗液化處理采用旋噴（連續(xù)墻）圍封法。
4 地基抗液化處理設(shè)計(jì)
為將液化土層封閉，底板下設(shè)置高壓旋噴樁截滲墻，前后底板下部設(shè)置1排旋噴樁，樁徑1.1m，間距0.9m，上游樁頂高程2.91m，下游樁頂高程1.61m，樁底高程-13.39m。需將上、下游底板各接長(zhǎng)2.0m，底板厚0.8m，底部設(shè)置100mm厚混凝土墊層，新、舊底板之間分縫；縫間采用橡膠明止水和遇水膨脹橡膠止水條兩道止水，瀝青杉板填縫。
為使底板外側(cè)土層封閉，同時(shí)減少開挖對(duì)現(xiàn)有工程的影響，底板外側(cè)工程設(shè)置高壓旋噴樁截滲墻進(jìn)行基坑支護(hù)和截滲，并與底板下部高壓旋噴樁截滲墻連接成為整體，達(dá)到封閉土層的作用。高壓旋噴樁截滲墻分別在邊墩外側(cè)設(shè)置，共設(shè)置4處，上游樁頂高程11.11m，下游樁頂高程7.61m，樁底高程-13.39m。
為使閘東、西兩側(cè)土層封閉，外側(cè)設(shè)置環(huán)形高壓旋噴樁截滲墻與底板及底板外側(cè)高壓旋噴樁截滲墻進(jìn)行連接成環(huán)形整體，將液化土層封閉在環(huán)形內(nèi)。由于外側(cè)砌石擋墻已經(jīng)形成，進(jìn)行高壓旋噴樁截滲墻施工時(shí)，需要將扭曲面擋墻、混凝土板護(hù)坡拆除，拆除扭曲面擋墻時(shí)需開挖墻后粘土防滲體，待高壓旋噴樁截滲墻施工完畢，再按原標(biāo)準(zhǔn)恢復(fù)。開挖土方用于臨時(shí)道路回填，拆除的粘土防滲體回填時(shí)自粘土場(chǎng)調(diào)土。
經(jīng)滲流計(jì)算，采用旋噴（連續(xù)墻）圍封法處理閘基液化問(wèn)題，出口段最大滲流坡降為：J設(shè)計(jì)=0.27，J校核=0.30；而處理前（或采用樁基礎(chǔ)處理閘基液化問(wèn)題），出口段最大滲流坡降為：J設(shè)計(jì)=0.47，J校核=0.51；旋噴（連續(xù)墻）圍封法為推薦方案不僅可以解決土層振動(dòng)液化問(wèn)題，還可提高基礎(chǔ)的抗?jié)B能力。
