水泥攪拌樁在河道擋墻中的應用

繆利偉 李海洋

（江陰市水利工程公司江蘇省無錫市江陰市214400）

水泥攪拌樁在河道擋墻中的應用

繆利偉 李海洋

（江陰市水利工程公司江蘇省無錫市江陰市214400）

本文以實例的形式，闡述了在河道擋墻中水泥攪拌樁技術的應用，說明了在進行水泥攪拌樁施工中的設計要點，對其岸坡整體穩定計算和沉降計算方法進行了詳細分析，為增強地基承載力提供可參考的建議。

水泥攪拌樁；河道擋墻；計算方法

在現代河道的擋墻建設中，水泥攪拌樁是一種應用較為成熟的技術方法，尤其在提高豎向承載力、抗剪強度和內摩擦角中應用最為廣泛。水泥攪拌樁施工方法具有成本低、簡單易操作及快速成樁和環境影響小等優點，特別在對淤泥質土加固和增強地基承載力的工程中表現更為優越。

1 水泥攪拌樁技術概況

水泥攪拌樁施工技術主要被用來對飽和軟黏土地基進行加固處理，其技術原理是利用水泥作為固化的主劑，然后通過專門的攪拌設備，深入到地基中對軟土與固化劑進行攪拌混合。通過固化劑與軟土發生相應的物理化學反應后，軟土會變得硬結，從而實現提高其整體性和水穩定性，并達到增強地基強度的效果。從目前市面來看，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地基土體進行無側向擠壓，因此施工產生的振動、噪音、泥漿和廢水污染都非常小，施工設備簡單易操作，加固成本較低。經過處理后，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險[1]。

2 工程的概況與地質分析

2.1 工程概況

本文以福建長樂市蓮柄港項目中友誼橋至龍門橋一段為例，該項目全程大約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，一到汛期時洪水經常會漫過橋頂，嚴重威脅著河道兩岸人民的生命財產安全。由于建筑垃圾堆積在河道內沒經處理，這使河道嚴重淤塞，有些河道局部出現滑坡和塌岸的情況[2]。

2.2 地質條件

在經過鉆孔和室內土工試驗后得知該工程的地質條件相對簡單，在勘探孔控制的深度范圍內，場地被劃分成兩層。

（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，堆填的時間＞1年左右，不固結。

（2）淤泥Q4m：頂板的標高是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，粘性與干強度都相對較高，韌性處于中低等，稍有搖振反應，局部位置有少量的細砂，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定性，設計采用的是復式斷面，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構，底板是C15的埋石混凝土，厚度為0.5m。在2.5m高程設置凈寬2.5m的人行道平臺，到岸頂的斜坡連接為1：2.5。

當擋墻坐落在淤泥土質上時，由于其土質軟弱和含水量高的原因，太低的天然地基承載力無法滿足擋墻的承載力，所以一定要對地基進行處理。在對方案進行科學仔細的研究后，該工程決定采用水泥攪拌樁進行復合地基處理，選擇干法施工技術，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，在使用前要對水泥進行送樣檢查，確保符合標準的。按照《防洪標準》、《堤防工程設計規范》和《福建省城市排水排澇設計暫行規定》等規范文件的規定，最終確定該工程級別為四級，排水排澇的標準設定在十年一遇。

3.2 地基承載力的計算

按照《建筑地基處理技術規范》中的第7.1和7.3節相關規定，計算攪拌樁的單樁豎向承載力標準值，可以采用以下兩個公式進行計算。

通過（1）（2）計算得出，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算出來之后，依據《建筑地基處理技術規范》中的第7.1節，復合地基承載力的計算公式：

由公式（3）得出計算結果是106kPa，達到了地基承載力的要求標準。

3.3 邊坡整體穩定性分析

3.3.1 抗滑穩定計算的原理

按照《堤防工程設計規范》中的規定，計算土堤邊坡抗滑穩定的方法，可以采用瑞典圓弧滑動法[3]，該方法的計算原理如下：

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”代表條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 計算的程序和方法

計算堤防抗滑穩定的程序，一般是采用理正巖土邊坡穩定的模塊進行，計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，根據經驗判斷攪拌樁的抗剪強度采用200kPa為宜。

（2）運用面積比法來計算復合地基承載力C和φ的值，分別的計算公式為：

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”代表內摩擦角，單位是°，該工程采用第一種方法。

在對岸坡地基處理的前后，要根據三種工況計算抗滑穩定安全系數，如表1所示。

表1 不同工況中抗滑穩定安全系數計算結果

從上述結果可以得出，使用水泥攪拌樁對地基進行處理之后，岸坡的抗滑穩定性明顯提高了，而且完全達到了規范的要求。

4 結束語

綜上所述，在長樂市蓮柄港友誼橋至龍門橋一段工程施工完成后，對擋墻的沉降、位移等情況進行了為期2年的觀察檢測，通過數據顯示，所有參數值都保持在了允許的范圍內。

[1]李振宇，陳青青，馮茂靜.水泥攪拌樁在河道護岸邊坡穩定處理中的應用[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場監測研究[J].甘肅水利水電技術，2015（07）：30～34.

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

TV553

A

1004-7344（2016）28-0173-02

2016-9-23

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

李海洋（1991-），男，江蘇無錫江陰人，大專。