水泥土攪拌樁和袋裝砂井聯(lián)合法在填方邊坡軟基處理中的應(yīng)用

趙世波

摘要：通過填方邊坡下覆軟弱地基處理采用水泥土攪拌樁和袋裝砂井聯(lián)合法進(jìn)行處理的案例得出填方邊坡軟基處理效果較好，地基土體強(qiáng)度可以迅速提高，同時(shí)經(jīng)過水泥土攪拌樁處理填方邊坡的地基，能夠使得高填方邊坡的地基的穩(wěn)定性大大提高。

關(guān)鍵詞：水泥土攪拌樁;袋裝砂井;填方邊坡;地基處理;穩(wěn)定性

1.引言

水泥土攪拌樁法是用于加固飽和軟黏土地基的一種方法，它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基[1]。排水固結(jié)法是對天然地基，或先在地基中設(shè)置砂井、塑料排水帶等豎向排水井，然后利用建筑物本身重量分級逐漸加載，或是在建筑物建造以前，在場地先行加載預(yù)壓，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時(shí)強(qiáng)度逐步提高的方法[2]。兩種方法均屬于地基處理的常用方法，袋裝砂井排水固結(jié)法可以利用填方邊坡的分級加載工況進(jìn)行施工并同時(shí)兼顧排水固結(jié)法的荷載，但是由于填方邊坡地基屬于軟弱地基，在填方施工過程中，排水固結(jié)較慢，仍然會發(fā)生地基強(qiáng)度不夠而破壞，因此采用水泥攪拌法進(jìn)行深層地基加固[3-4]。

2.工程概況

本文的工程是XX三期邊坡治理工程，位于廣東肇慶市。采用格柵型水泥攪拌樁對坡腳進(jìn)行加固、擋土，防止邊坡施工過程坡腳滑移侵占農(nóng)田;然后進(jìn)行塑料排水板/排水砂樁+強(qiáng)夯進(jìn)行動(dòng)力排水固結(jié)，并聯(lián)合采用深層攪拌樁進(jìn)行軟土加固處理。其中K+O-K+168.2區(qū)段（圖1）：地面標(biāo)高為26m-29m.填土厚約2.5m- 14.Om，其下大部分有軟弱淤泥質(zhì)土，面積約8200m2，厚度2.lOm-8.40m，之下為硬塑狀砂質(zhì)粘土。規(guī)劃邊坡坡腳標(biāo)高28m，坡頂標(biāo)高50m，坡高為22m，為填方邊坡。

根據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)的邊坡高度及場地用地范圍條件，邊坡分級放坡的坡率可控制在1：2-1：2.5之間，通過采用理正計(jì)算軟件的圓弧滑動(dòng)法對高填方邊坡的穩(wěn)定性驗(yàn)算，當(dāng)填方邊坡的地基強(qiáng)度滿足要求的條件下，按允許放坡坡比進(jìn)行分級放坡，整體穩(wěn)定性可滿足規(guī)范要求，但由于填方邊坡下部存在軟土，邊坡的整體穩(wěn)定系數(shù)僅為0.813-1.13，未滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，邊坡在回填到設(shè)計(jì)標(biāo)高前即可能會發(fā)生整體滑移失穩(wěn)，因此需要對邊坡軟土地基進(jìn)行加固處理。

3.地基處理對策

邊坡高填方地基存在軟弱地基，面積約22900m2。設(shè)計(jì)采取采用格柵型水泥攪拌樁對坡腳進(jìn)行加固、擋土，防止邊坡施工過程坡腳滑移侵占農(nóng)田;然后進(jìn)行塑料排水板/排水砂樁+強(qiáng)夯進(jìn)行動(dòng)力排水固結(jié)，并聯(lián)合采用高壓旋噴樁和深層攪拌樁進(jìn)行軟土加固處理。處理后的地基在高填方堆載下穩(wěn)定系數(shù)地基上邊坡的穩(wěn)定系數(shù)由0.838變成1.334，下覆地基強(qiáng)度明顯提高。

4.施工方案

對填方邊坡軟基進(jìn)行處理，首先對軟基進(jìn)行場地平整，然后對地基進(jìn)行地基處理，包括袋裝砂井排水固結(jié)和水泥攪拌樁處理地基，最后在樁頂處設(shè)置褥墊層及水平排水系統(tǒng)。

4.1整平場地

（1）清表：清除地面上的樹根、草皮、腐殖土及原有建筑垃圾等;（2）對于坡度大于5%的原狀邊坡，在強(qiáng)夯處理層處（高差約5m）設(shè)個(gè)- 3m寬平臺。（3）回填土：對低洼地段回填，用挖方平整挖出的全風(fēng)化巖或砂質(zhì)粘性土作為填料;（4）強(qiáng)夯處理：對填土區(qū)進(jìn)行強(qiáng)夯處理，要求強(qiáng)夯處理后回填土抗剪強(qiáng)度不小于C=16.5kPa，φ=18.2度，基承載力要求達(dá)150kPa以上;（5）場地整平：強(qiáng)夯處理后，對場地進(jìn)行平整，整平標(biāo)高以邊坡前緣為起點(diǎn)，后部作成1%-3%的縱坡。

4.2軟基加固處理

設(shè)計(jì)采取水泥土攪拌樁格柵及袋裝砂井對淤泥質(zhì)土加固處理。（1）水泥土攪拌樁格柵。水泥土攪拌樁單樁樁徑0.60m，樁端進(jìn)入下伏硬塑狀粉質(zhì)粘土或砂質(zhì)粘陛土不少于1.5m，樁頂至設(shè)計(jì)整平地面線，按3.Om×2.5m正方形布置成格柵狀，樁與樁搭接lOcm。水泥攪拌樁按照設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)定的施工參數(shù)進(jìn)行試打樁，最終參數(shù)確定如下：①水灰比1：1;②預(yù)攪速度l.Om/min-1.5m/min;③覺拌速度50r/min-70r/min;④攪拌提升速度l.Om/min;⑤攪拌次數(shù)4次;⑥噴漿量40min-601/min;⑦水泥摻人比17%;試樁后通過抽芯檢測表明施工效果良好，決定采用上述的施工參數(shù)進(jìn)行正式施工。（2）袋裝砂井。為加快淤泥軟土的排水固結(jié)，減少后期因軟土固結(jié)變形而產(chǎn)生的過大變形沉降量，在填方邊坡軟基范圍內(nèi)布置袋裝砂井。在處理區(qū)內(nèi)攪拌樁格柵內(nèi)按3.Om×2.5m布置，格柵外按2.2m×2.2m布置，砂井直徑120mm，井深貫穿淤泥層。砂袋放至設(shè)計(jì)高程后，留在井外的長度不小于0.50m。

4.3樁頂褥墊層及水平排水系統(tǒng)

為避免軟土地基處理后，回填土的分層強(qiáng)夯加固對攪拌樁造成不利影響，在樁頂布置砂礫層。樁頂褥墊層及水平排水系統(tǒng)是軟基加固處理的重要組成部分。樁頂褥墊層是上部堆載與下部復(fù)合地基之間的聯(lián)接層位，是協(xié)調(diào)復(fù)合地基發(fā)揮作用的重要保證。水平排水與豎向排水構(gòu)成一個(gè)完整的飽和軟土排水固結(jié)排水系統(tǒng)。本工程在復(fù)合地基樁頂設(shè)置厚度2.Om的碎石砂礫墊層，碎石：砂礫=6：4。且在褥墊層下部設(shè)置水平向排水盲溝，盲溝中水流最終導(dǎo)人邊坡外排水渠。

5.效果分析

5.1水泥攪拌樁和袋裝砂井處理地基強(qiáng)度

在工程實(shí)踐中，水泥攪拌樁主要用于提高地基承載力，在本工程中主要的目的在于提高邊坡坡身的整體抗滑穩(wěn)定性.在圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算中，圓弧滑動(dòng)面通過加固區(qū)和未加固區(qū)，未加固區(qū)土體采用天然地基抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，加固區(qū)土體形成復(fù)合地基，采取面積比法計(jì)算復(fù)合地基強(qiáng)度指標(biāo)，同時(shí)控制樁長不宜大于18m。由室內(nèi)試塊試驗(yàn)，當(dāng)水泥摻人比按17%，水泥土的28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu平均值可達(dá)到520kPa，實(shí)際檢測時(shí)28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu可以達(dá)到800kPa-1400kPa，具體數(shù)值間表1，可以看出滿足要求。

5.2地基處理后填方邊坡的穩(wěn)定性

填方邊坡的穩(wěn)定性用圓弧滑動(dòng)法求圓弧法求安全系數(shù)。按《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T0219-2006）規(guī)定，該邊坡防治工程等級屬I級，采用圓弧滑動(dòng)法計(jì)算時(shí)，其邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)取1.30。潛在滑動(dòng)面以理正巖土計(jì)算5.3版邊坡穩(wěn)定分析軟件自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)的滑裂面確定，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

6.結(jié)論

通過本文的案例可以看出，采用深層水泥攪拌樁與砂樁排水固結(jié)的措施，可以很好地加強(qiáng)復(fù)合地基的整體性及抗剪強(qiáng)度，防止邊坡產(chǎn)生深層滑移失穩(wěn)破壞，能夠使得高填方邊坡的地基的穩(wěn)定性大大提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔曉南.地基處理手冊（第三版）[M].中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[2]劉熱強(qiáng)，蔣建清.海相軟土地基的塑料排水板和袋裝砂井聯(lián)合堆載預(yù)壓加固方法[J].公路，2015（04）：42-49.

[3] JGJ79-2012.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[4] DZ/T 0219-2006.滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.2006.