雙向攪拌樁復(fù)合地基在新建碼頭退建堤防堤基中的應(yīng)用

王 晶 李夫仲

（1安徽省路港工程有限責(zé)任公司，安徽合肥 230022；2安徽省交通勘察設(shè)計院有限公司，安徽合肥 230011）

雙向攪拌樁由動力系統(tǒng)帶動分別安裝在內(nèi)、外同心鉆桿上的2組攪拌葉片同時正、反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土而形成，見圖1。近年來，雙向攪拌樁在我國公路、鐵路、水利建設(shè)行業(yè)軟土地基處理中取得了廣泛應(yīng)用，但在堤防建設(shè)，尤其是結(jié)合臨近碼頭的堤防建設(shè)領(lǐng)域鮮見雙向攪拌樁的應(yīng)用。

圖1 雙向攪拌樁施工工藝

1 項目背景

根據(jù)國家和安徽省對水泥工業(yè)實施“控制總量、調(diào)整結(jié)構(gòu)”的產(chǎn)業(yè)政策，結(jié)合自身亟待調(diào)整水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、降低成本的情況，為進一步發(fā)展主業(yè)、做大做強主業(yè)、開拓市場，充分發(fā)揮公司技術(shù)優(yōu)勢、資金優(yōu)勢，擬在河岸邊新建一座企業(yè)配套碼頭。該碼頭采用開挖式港池、退建堤防等方式建設(shè)，根據(jù)碼頭平面圖，上游新大堤漸進段設(shè)計長約110m，下游新大堤漸進段設(shè)計長約170m，碼頭后方新大堤設(shè)計長度約400m。共計退建堤防約550m，新建堤防約670m。新大堤與現(xiàn)有老堤基本平行，最遠(yuǎn)處相距約70m。

堤防工程級別：3級。退建堤防設(shè)計高程為10.8m，兩側(cè)逐漸過渡到現(xiàn)有老大堤（堤高為10.0～10.8m）。

滲流控制要求：應(yīng)保證堤基及背水側(cè)堤腳外土層的滲透穩(wěn)定。本次采用水泥土攪拌樁、堤后砂性土反壓蓋重及迎水坡防滲膜等措施，提高滲透穩(wěn)定。

穩(wěn)定和變形的要求：堤基穩(wěn)定應(yīng)進行靜力穩(wěn)定計算；竣工后堤基和堤身的總沉降量和不均勻沉降量應(yīng)不影響堤防的安全運用。

2 地質(zhì)條件

擬建場地及附近地貌單元為江淮丘陵的一部分，為低山丘陵和河谷平原，地貌形態(tài)為河谷平原。微地貌形態(tài)包括一級階地、河漫灘等。擬建場地地形平坦，勘察場地時，地面標(biāo)高為5.58～7.87m。

擬建場地地層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，各巖土層如圖2：1層素填土、2層粘土、3層淤泥質(zhì)粘土、4層粘土、5層圓礫、6層強風(fēng)化砂巖。根據(jù)地質(zhì)資料，退建的堤防地基下土層含有15.7～26.6m厚度的淤泥質(zhì)粘土，含水量50.8%，孔隙比1.439，抗剪強度低，容許承載力僅65kPa。堤基條件差，需進行處理。

圖2 碼頭平臺段堤基處理示意圖

3 方案設(shè)計

退建大堤填方高度約5.4m，經(jīng)過計算分析，退建堤防下現(xiàn)狀地基承載力及工后沉降皆不滿足設(shè)計要求，因而，需要對退建堤防下地基進行處理。根據(jù)本工程的堤防標(biāo)準(zhǔn)、地質(zhì)資料、退建堤防填土高度、地基承載力要求、沉降控制標(biāo)準(zhǔn)及邊坡的穩(wěn)定性等，本次設(shè)計擬定了水泥土雙向攪拌樁結(jié)合堤腳外反壓蓋重的設(shè)計方案，并采取控制施工加荷速率措施。

軟基沉降、承載力驗算和穩(wěn)定性驗算分別理正軟土地基堤壩設(shè)計軟件（分層總和法、穩(wěn)定驗算模塊）和土石壩穩(wěn)定分析系統(tǒng)（HH-SLOPE）軟件（瑞典圓弧滑動法），結(jié)合堤壩的邊界條件、地質(zhì)參數(shù)和工況情況，結(jié)果見表1。

表1 設(shè)計邊坡地基處理后成果表

退建堤防抗滑安全系數(shù)不小于3級堤防施工條件下抗滑安全系數(shù)，可滿足碼頭建設(shè)需要。

4 施工

⒋1 堤基施工

水泥土雙向攪拌樁：水泥摻入量14%，采用標(biāo)號42.5水泥，設(shè)計樁直徑0.7m，樁長7.0～11.0m，樁間距2.0m，等邊三角形布置，樁頂設(shè)置0.5m厚的水泥土墊層（水泥摻入量8%）。墊層內(nèi)設(shè)置一層E6鋼筋焊接網(wǎng)片，使堤防荷載相對均勻地分配給雙向水泥攪拌樁和樁間土共同承擔(dān)，同時，提高堤防的整體穩(wěn)定性。

水泥土雙向攪拌樁施工工藝流程：攪拌機就位—噴漿下沉—施工樁體—提升攪拌—伸展葉片—切土下沉—提升攪拌—形成狀體。

打樁順序的一般規(guī)定：水泥土雙向攪拌樁屬于非擠土樁，一般情況下對施工順序無特殊要求。若施工場地一側(cè)靠近建(構(gòu))筑物，應(yīng)從靠近建(構(gòu))筑物一側(cè)由近向遠(yuǎn)施工。若施工場地一側(cè)靠近邊坡，應(yīng)從靠近邊坡一側(cè)由近向遠(yuǎn)施工，在坡邊施工時應(yīng)采取可靠的防護措施，防止邊坡失穩(wěn)和機械安全。

⒋2 堤身施工

堤腳外反壓蓋重：根據(jù)整體穩(wěn)定性估算，碼頭后方堤防的堤腳外反壓蓋重寬度為15m（考慮后方有作為堆場的可能），兩側(cè)漸進段堤防段的堤腳外反壓蓋重寬度為5m。蓋重應(yīng)和堤身同步填筑。堤身斷面布置：碼頭迎水坡設(shè)戧臺，背水坡腳外設(shè)有反壓蓋重。填筑標(biāo)準(zhǔn)：堤身填筑應(yīng)在堤基處理完畢、驗收合格后，才能分層填筑，厚度約20～30cm。粘性土土堤的分層填筑壓實度不應(yīng)小于90%，堤頂級配碎石下80cm范圍內(nèi)土層填筑壓實度不應(yīng)小于95%。堤頂高程：10.8m，由兩側(cè)堤防高程逐步過渡到原大堤現(xiàn)有高程。堤坡與戧臺：設(shè)計內(nèi)外側(cè)邊坡均為1:3。迎水坡上坡接原地面與港池開挖下坡接原地面間設(shè)有一戧臺，寬度不小于1.5m。筑堤材料：土料選用亞粘土，粘粒含量為15%～30%，塑性指數(shù)為10～20，且不得含植物根莖、磚瓦垃圾等雜質(zhì)；填筑土料含水率與最優(yōu)含水率的允許偏差為±3%；堤后蓋重宜選用砂性土。

本堤防退建工程竣工驗收投入使用已逾七年，各方面良好，得到了建設(shè)單位的充分肯定，使項目所在區(qū)域內(nèi)水泥制品的供應(yīng)得到了保障。由此，雙向攪拌樁在含有深厚軟土的堤基加固中應(yīng)用獲得成功，可為以后類似水利工程建設(shè)提供參考。