水泥攪拌樁在河堤加固工程中的應(yīng)用

王健軍

摘 要：水泥攪拌樁在正常固結(jié)的淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、性土等軟土地基處理中，能夠達到良好的加固效果?；诖?，文章首先對水泥攪拌樁進行了介紹，然后以某河堤工程為例，對水泥攪拌樁在河堤加固施工中的應(yīng)用進行詳細探究，以為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁 加固施工 盾構(gòu)隧道

1.引言

在河堤加固施工過程中，水泥深層攪拌樁是其基礎(chǔ)性建設(shè)內(nèi)容，其建設(shè)質(zhì)量能夠在很大程度上影響加固效果。水泥深層攪拌樁單樁工程量小，施工連續(xù)性強、時間短，施工難度較大，因此，對水泥攪拌樁施工技術(shù)及其應(yīng)用方式進行詳細探究至關(guān)重要。

2.水泥攪拌樁概述

水泥攪拌樁、樁間土及褥墊層共同組成復(fù)合地基。褥墊層設(shè)置在水泥攪拌樁及樁間土上，它的主要作用是對應(yīng)力起到擴散作用，使水泥攪拌樁和樁間土共同構(gòu)成整體受力，形成復(fù)合地基。水泥攪拌樁在荷載作用下反作用力的合力和樁間土在荷載作用下的反作用力，兩者承擔(dān)路基荷載的比例由水泥攪拌樁間距、樁間土性質(zhì)等共同確定，當樁間土較好，樁間距較大，P2承擔(dān)荷載比例相應(yīng)較大。

3.工程概況

3.1擋土墻裂縫原因分析

某河道擔(dān)負某水庫排洪及兩岸片區(qū)的排澇功能。該河道于2012年開展河道整治工作，整治后河道護岸采用直立式扶壁擋土墻，墻高7m左右。該河道防洪標準為50年一遇（P=2%），相應(yīng)洪水位為4.83m，流量為502m3/ s，工程主要水工建筑物為3級。2014年快速軌道交通線隧道穿越該河道，隧道線路與河道擋土墻斜交，與右側(cè)河道交角約34°～54°，隧道采用盾構(gòu)法施工，穿越河道后導(dǎo)致右側(cè)擋土墻自終點處約60m范圍內(nèi)，出現(xiàn)不同程度的變形，其中變形較大的擋土墻長約18m。左岸擋土墻未發(fā)生明顯異常。河道右側(cè)擋土墻向河道內(nèi)發(fā)生明顯傾斜，在分縫處錯開達50cm，變形導(dǎo)致?lián)跬翂敳繖跅U脫落，擋土墻墻后土體發(fā)生沉降。

擋土墻采用扶壁式結(jié)構(gòu)，該處地質(zhì)情況從上至下主要為填土、淤泥質(zhì)土、中砂以及基巖。擋土墻基礎(chǔ)采用攪拌樁復(fù)合地基，攪拌樁樁徑為Φ0.5m，間距為1.0m，正方形布置，樁底高程約為-8.8m，進入到中砂層。盾構(gòu)隧道由南向北頂進，由于在河道右岸約150m處設(shè)立車站，隧道線路在河道范圍內(nèi)呈爬升狀態(tài)，河道左岸隧道頂高程約為-9m，河道右岸隧道頂高程約為-6.9m，導(dǎo)致部分攪拌樁基礎(chǔ)被切斷，切斷最為嚴重位于河道右岸，根據(jù)分析，擋土墻發(fā)生嚴重變形的原因主要是盾構(gòu)隧道切除了擋土墻的部分基礎(chǔ)，導(dǎo)致攪拌樁斷裂或傾斜，以及右側(cè)擋土墻發(fā)生嚴重傾斜，而河道左岸由于基本未破壞原基礎(chǔ)，因此擋土墻未發(fā)生明顯變形。

3.2河堤加固工程設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)場情況，確定上部結(jié)構(gòu)加固方案為：上部結(jié)構(gòu)加固主要針對右岸擋土墻，變形較大處拆除重建，長度約為19m，西側(cè)靠橋梁段擋土墻發(fā)生脫空的頂部拆除重建，長度約為9.5m，擋土墻墻趾處增加寬度約1.0m的混凝土底板，目的是盡量減小墻底應(yīng)力，新舊結(jié)構(gòu)之間采用錨筋連接。地基處理方面，采用水泥攪拌樁加固施工技術(shù)。其余在兩岸擋土墻變形較小處進行灌漿處理，為避免對隧道的影響，隧道范圍內(nèi)灌漿深度位于隧道頂上方1m左右。

3.3復(fù)合地基承載力計算

加固后，地基承載力計算僅考慮攪拌樁，旋噴鋼管樁作為安全儲備。攪拌樁單樁承載力按《建筑地基處理設(shè)計規(guī)范》中推薦公式（1）進行計算：

計算得到攪拌樁單樁承載力Ra=98kN。

攪拌樁復(fù)合地基承載力按公式（2）計算，考慮到攪拌樁被隧道切除部分，樁底高程取-5.9m，即樁長按4.1m考慮。

按公式（1）、（2）計算，得到攪拌樁復(fù)合地基承載力為110kPa。3.4擋土墻地基應(yīng)力復(fù)核

擋土墻土壓力按朗肯主動土壓力，通過計算，抗滑位移安全系數(shù)為1.396，抗傾覆穩(wěn)定按系數(shù)為2.527，均能滿足要求。墻趾加寬1m后，基底應(yīng)力分布較為均勻，基底平均應(yīng)力為92kPa，最大基底應(yīng)力位于墻踵處，為97kPa，承載力復(fù)核可以滿足要求。

4.河堤加固工程水泥攪拌樁施工

4.1鉆機就位

（1）施工單位應(yīng)根據(jù)堤防工程建設(shè)實際選擇適宜的深層攪拌樁樁機，之后按照方案要求將其移動到相應(yīng)位置，并做好對中。（2）樁機就位后企業(yè)應(yīng)嚴格依據(jù)相關(guān)規(guī)范做好其安裝工作。為此，先利用枕木將機底墊平墊實，以此確保其能夠水平穩(wěn)固，隨后根據(jù)要求將其標高控制線量出及紅漆做機架深度標志，之后利用線錘對機架正、側(cè)面、攪拌管以及樁架垂直度進行測量，務(wù)必確保這四者與水平地面成90°，并使得攪拌頭對準樁位。

4.2攪拌樁下沉及水泥漿制作

（1）在攪拌樁下沉處理上，不僅需要利用機械自身重量外，而且還應(yīng)該開動鉆頭以10～15mm/圈及800mm/min推進速度開展下沉，另外樁機旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)為沿著導(dǎo)向架下沉到加固深度即可。（2）在水泥漿制作上，需要根據(jù)之前試樁所定下來的配合比制作水泥漿，隨后在攪拌機預(yù)攪下沉過程中，后臺拌制固化漿液并將制好待用漿液放在集料池。

4.3攪拌提升

（1）確保預(yù)先攪拌下沉深度與設(shè)計圖紙要求相同。（2）將灰漿泵坐漿啟動30s，把水泥漿壓至軟土層中，并維持速度在800mm/min來完成攪拌、提升、水泥噴漿等作業(yè)，以確保能夠讓土體與水泥漿拌合均勻、充分。（3）必須保證首次提鉆停留在樁底部的時間在30s以上，以確保水泥攪拌樁樁身、樁端以及樁頂?shù)淖鳂I(yè)質(zhì)量。

4.4重復(fù)上下攪拌、噴漿

應(yīng)當采用一樣的方法來完成二次攪拌下沉、噴水泥漿提升，以確保能夠全面攪拌均勻水泥漿與軟土層。簡單來說就是重復(fù)將攪拌機進行攪拌下沉，噴漿提升，且作業(yè)要求與之前相同。

4.5破樁頭

由于攪拌樁利用原地面作為打樁平臺，完成施工后才進行基礎(chǔ)土方開挖，為避免開挖對樁基造成破壞，一般在攪拌樁完成施工，成樁7d后才進行基礎(chǔ)土方開挖，并盡量采用小型開挖機械進行基礎(chǔ)土方開挖。破樁頭也采用小型挖掘機開挖，人工配合。

5.施工質(zhì)量控制措施

（1）在樁位控制方面，需要嚴格依據(jù)工程設(shè)計圖進行放樣測量，確定施工樁位，在實際施工過程中，應(yīng)該安排專業(yè)技術(shù)人員對樁位進行測量，保證水泥攪拌樁施工位置的準確性。（2）在水泥攪拌樁施工中，水泥是十分重要的施工原材料，必須保證所有水泥批次都具有出廠合格證，并對水泥進行分批抽樣檢測，檢驗合格后方可投入使用。（3）攪拌水泥漿時應(yīng)嚴格按每根樁用量一次性裝放，并確保施工每根樁的水泥用量不低于設(shè)計摻入比的要求。（4）不同廠家及不同標號的水泥必須注意禁止在同一水泥攪拌樁施工中應(yīng)用。（5）在樁機實際應(yīng)用中，應(yīng)該注意對準樁位，并且采用線錐水平尺對平樁機進行調(diào)整，確保成樁樁位的準確性，同時保證樁身垂直度，將樁位偏差控制在5cm以內(nèi)，將垂直偏差控制在1%以內(nèi)。（6）在實際施工過程中，應(yīng)該注意隨時對送漿的連貫性進行監(jiān)測，并且將接樁長度控制在1.0m以上。（7）工程施工質(zhì)檢人員需要隨時對施工質(zhì)量進行監(jiān)督管理，保證水泥攪拌樁施工質(zhì)量符合工程需要。（8）水泥攪拌樁施工完成后，在機械開挖基坑至樁頭部位時必須改用人工開挖、清理樁頭至基礎(chǔ)底面標高。（9）技術(shù)人員對施工資料及時歸檔整理。

6.結(jié)束語

綜上所述，通過對水泥攪拌樁在河堤加固施工中的應(yīng)用方式進行詳細探究，在實際施工中，由于受到隧道施工的影響，擋土墻部分基礎(chǔ)被切斷，導(dǎo)致其發(fā)生嚴重變形，通過現(xiàn)場勘查，綜合考慮工程實際需要，采用水泥攪拌樁加固施工技術(shù)，并且加大擋土墻截面寬度，通過加固處理后，河堤擋土墻未發(fā)生變形，加固效果較好，實踐證明該工藝值得推廣應(yīng)用。

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