水泥攪拌樁在河道擋墻中的應(yīng)用

繆利偉 李海洋

（江陰市水利工程公司江蘇省無(wú)錫市江陰市214400）

水泥攪拌樁在河道擋墻中的應(yīng)用

繆利偉 李海洋

（江陰市水利工程公司江蘇省無(wú)錫市江陰市214400）

本文以實(shí)例的形式，闡述了在河道擋墻中水泥攪拌樁技術(shù)的應(yīng)用，說(shuō)明了在進(jìn)行水泥攪拌樁施工中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，對(duì)其岸坡整體穩(wěn)定計(jì)算和沉降計(jì)算方法進(jìn)行了詳細(xì)分析，為增強(qiáng)地基承載力提供可參考的建議。

水泥攪拌樁；河道擋墻；計(jì)算方法

在現(xiàn)代河道的擋墻建設(shè)中，水泥攪拌樁是一種應(yīng)用較為成熟的技術(shù)方法，尤其在提高豎向承載力、抗剪強(qiáng)度和內(nèi)摩擦角中應(yīng)用最為廣泛。水泥攪拌樁施工方法具有成本低、簡(jiǎn)單易操作及快速成樁和環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，特別在對(duì)淤泥質(zhì)土加固和增強(qiáng)地基承載力的工程中表現(xiàn)更為優(yōu)越。

1 水泥攪拌樁技術(shù)概況

水泥攪拌樁施工技術(shù)主要被用來(lái)對(duì)飽和軟黏土地基進(jìn)行加固處理，其技術(shù)原理是利用水泥作為固化的主劑，然后通過(guò)專(zhuān)門(mén)的攪拌設(shè)備，深入到地基中對(duì)軟土與固化劑進(jìn)行攪拌混合。通過(guò)固化劑與軟土發(fā)生相應(yīng)的物理化學(xué)反應(yīng)后，軟土?xí)兊糜步Y(jié)，從而實(shí)現(xiàn)提高其整體性和水穩(wěn)定性，并達(dá)到增強(qiáng)地基強(qiáng)度的效果。從目前市面來(lái)看，常用的水泥攪拌樁施工做法包括單軸、雙軸和三軸攪拌樁三種。

水泥攪拌樁的工作方式是對(duì)地基土體進(jìn)行無(wú)側(cè)向擠壓，因此施工產(chǎn)生的振動(dòng)、噪音、泥漿和廢水污染都非常小，施工設(shè)備簡(jiǎn)單易操作，加固成本較低。經(jīng)過(guò)處理后，不僅提高了地基的承載力，而且提升了整體的抗滑能力，有效緩解了土體坍塌等風(fēng)險(xiǎn)[1]。

2 工程的概況與地質(zhì)分析

2.1 工程概況

本文以福建長(zhǎng)樂(lè)市蓮柄港項(xiàng)目中友誼橋至龍門(mén)橋一段為例，該項(xiàng)目全程大約900m。目前上河道的口徑寬度是32～45m，而且大部分都處于自然狀態(tài)，一到汛期時(shí)洪水經(jīng)常會(huì)漫過(guò)橋頂，嚴(yán)重威脅著河道兩岸人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。由于建筑垃圾堆積在河道內(nèi)沒(méi)經(jīng)處理，這使河道嚴(yán)重淤塞，有些河道局部出現(xiàn)滑坡和塌岸的情況[2]。

2.2 地質(zhì)條件

在經(jīng)過(guò)鉆孔和室內(nèi)土工試驗(yàn)后得知該工程的地質(zhì)條件相對(duì)簡(jiǎn)單，在勘探孔控制的深度范圍內(nèi)，場(chǎng)地被劃分成兩層。

（1）素填土Q4m1：頂板的高是3.01～3.69m，層厚是1.30～1.70m，頂板的總體坡度＜2°，頂板比較平緩。主要為黏性土，局部位置有少量的碎石混雜，堆填的時(shí)間＞1年左右，不固結(jié)。

（2）淤泥Q4m：頂板的標(biāo)高是1.69～2.72m，鉆孔顯示的土層厚度＞12.30m，頂板的坡度＜3°，分布比較廣泛。大部分由粘粉粒組成，粘性與干強(qiáng)度都相對(duì)較高，韌性處于中低等，稍有搖振反應(yīng)，局部位置有少量的細(xì)砂，部分表層約莫有0.4m的耕植土。

3 工程施工策略分析

3.1 工程加固分析

為了確保岸坡和擋墻的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)采用的是復(fù)式斷面，而這種方式的成本較低。該方式在高程2.5m以下采用自嵌式擋墻結(jié)構(gòu)，底板是C15的埋石混凝土，厚度為0.5m。在2.5m高程設(shè)置凈寬2.5m的人行道平臺(tái)，到岸頂?shù)男逼逻B接為1：2.5。

當(dāng)擋墻坐落在淤泥土質(zhì)上時(shí)，由于其土質(zhì)軟弱和含水量高的原因，太低的天然地基承載力無(wú)法滿足擋墻的承載力，所以一定要對(duì)地基進(jìn)行處理。在對(duì)方案進(jìn)行科學(xué)仔細(xì)的研究后，該工程決定采用水泥攪拌樁進(jìn)行復(fù)合地基處理，選擇干法施工技術(shù)，攪拌樁的直徑為60cm，將平面布置為正方形，中心距是0.9m，樁底的深度為12.0m，水泥的摻入量不能低于15%，采用C32.5的普通硅酸鹽水泥，在使用前要對(duì)水泥進(jìn)行送樣檢查，確保符合標(biāo)準(zhǔn)的。按照《防洪標(biāo)準(zhǔn)》、《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》和《福建省城市排水排澇設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》等規(guī)范文件的規(guī)定，最終確定該工程級(jí)別為四級(jí)，排水排澇的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定在十年一遇。

3.2 地基承載力的計(jì)算

按照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》中的第7.1和7.3節(jié)相關(guān)規(guī)定，計(jì)算攪拌樁的單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值，可以采用以下兩個(gè)公式進(jìn)行計(jì)算。

通過(guò)（1）（2）計(jì)算得出，單樁豎向承載力分別是63.7kN、167kN，取其中最小的值，確定其承載力是63.7kN。

在單樁豎向承載力計(jì)算出來(lái)之后，依據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》中的第7.1節(jié)，復(fù)合地基承載力的計(jì)算公式：

由公式（3）得出計(jì)算結(jié)果是106kPa，達(dá)到了地基承載力的要求標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 邊坡整體穩(wěn)定性分析

3.3.1 抗滑穩(wěn)定計(jì)算的原理

按照《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定，計(jì)算土堤邊坡抗滑穩(wěn)定的方法，可以采用瑞典圓弧滑動(dòng)法[3]，該方法的計(jì)算原理如下：

公式（4）中“W”代表土條的重量，單位是kN；“Q、V”代表了水平與垂直地震慣性力，單位是kN；“u”代表作用在土條底面上的孔隙力，單位是kN/m2；“a”代表?xiàng)l塊重力線和夾角大小，單位是°；“b”代表土條的寬度，單位是m；“c′”代表著土條底面的有效凝聚力，單位是kN/m2；“φ′”代表著有效摩擦角，單位是°；MC代表著水平地震慣性力對(duì)圓心的力矩，單位是kN/m；“R”代表圓弧半徑，單位是m。

3.3.2 計(jì)算的程序和方法

計(jì)算堤防抗滑穩(wěn)定的程序，一般是采用理正巖土邊坡穩(wěn)定的模塊進(jìn)行，計(jì)算方法也是采用了瑞典圓弧法。

（1）用攪拌樁樁體的抗滑力去平衡剩余下滑力，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷攪拌樁的抗剪強(qiáng)度采用200kPa為宜。

（2）運(yùn)用面積比法來(lái)計(jì)算復(fù)合地基承載力C和φ的值，分別的計(jì)算公式為：

C=mC1+（1-m）C2

tanφ=mtanφ1+（1-m）tanφ2

公式中“m”代表面積的置換率；“C1、C2”代表攪拌樁樁身和軟土層粘聚力，單位是kPa；“φ1、φ2”代表內(nèi)摩擦角，單位是°，該工程采用第一種方法。

在對(duì)岸坡地基處理的前后，要根據(jù)三種工況計(jì)算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，如表1所示。

表1 不同工況中抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果

從上述結(jié)果可以得出，使用水泥攪拌樁對(duì)地基進(jìn)行處理之后，岸坡的抗滑穩(wěn)定性明顯提高了，而且完全達(dá)到了規(guī)范的要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在長(zhǎng)樂(lè)市蓮柄港友誼橋至龍門(mén)橋一段工程施工完成后，對(duì)擋墻的沉降、位移等情況進(jìn)行了為期2年的觀察檢測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)顯示，所有參數(shù)值都保持在了允許的范圍內(nèi)。

[1]李振宇，陳青青，馮茂靜.水泥攪拌樁在河道護(hù)岸邊坡穩(wěn)定處理中的應(yīng)用[J].浙江水利科技，2015（04）：84～86.

[2]張光釗.水泥攪拌樁加固河道軟土地基的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)研究[J].甘肅水利水電技術(shù)，2015（07）：30～34.

[3]余玉龍.水泥攪拌樁堤防基礎(chǔ)處理分析與探討[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2011（05）：96～97.

TV553

A

1004-7344（2016）28-0173-02

2016-9-23

繆利偉（1986-），男，江蘇無(wú)錫江陰人，助理工程師，本科，從事水利工程施工工作。

李海洋（1991-），男，江蘇無(wú)錫江陰人，大專(zhuān)。