淺談軟弱地基復雜地質層堤防基礎處理辦法

傅輝云

（寧波市水利水電規劃設計研究院，浙江寧波　315192）

淺談軟弱地基復雜地質層堤防基礎處理辦法

傅輝云

（寧波市水利水電規劃設計研究院，浙江寧波315192）

本文針對沿海地區城市堤防深層軟土地基頂部覆蓋雜填土的地質特點，通過實際工程案例，經技術比較與分析計算，確定堤防工程基礎處理方式，為類似工程的設計工作提供參考。

軟土復雜地基；基礎處理；高壓旋噴樁；復合地基

沿海地區地基土的主要特點為含水率高、孔隙比大、抗剪強度低、壓縮系數高，目前軟土地基上堤防工程的地基處理方式基本為采用水泥攪拌樁，成功工程案例較多。然而，沿海地區的城市堤防因受人類活動影響，原狀地基上覆蓋較厚的雜填土，雜填土中主要由黏性土、碎石、塊石及一些建筑垃圾等組成，成分復雜且極不均勻，該類土層較厚，清除困難，且無法通過水泥攪拌樁進行加固處理。本文針對此類地基特點，結合實際工程案例，闡述高壓旋噴樁加固此類地基的可行性，供類似工程參考。

1　工程概況

奉化江堤防改建工程，堤防級別2級，防洪（潮）標準100年一遇，設計洪水位3.53m（1985國家高程基準，下同）。

防洪堤采用堤岸分離的二線制，岸墻采用C20混凝土灌砌石擋墻，墻頂標高2.65m，墻前采用拋石護腳厚1m，后方設 C25鋼筋混凝土防洪墻，墻頂標高4.33m，防洪堤與岸墻之間進行景觀綠化處理，堤防后方坡腳外為城市市政道路。防洪堤標準斷面見下頁圖。

地質情況:堤防表層有2.3～5.5m雜填土，雜填土主要由黏土、碎石及一些建筑垃圾組成，成分復雜且極不均勻，下部有較厚的淤泥質土，淤泥質土為高壓縮、低強度的軟土，是該段堤防岸坡穩定的主要控制層。

防洪堤標準斷面圖

2　基礎處理方案的選擇

通過計算可知，若不進行地基處理，堤防抗滑穩定安全系數無法達到規范要求，存在滑坡風險，須進行地基處理才能保證堤防施工期及運行期的安全。

對于淤泥層地基，常采用水泥攪拌樁方案，因該工程上部覆蓋較厚的雜填土層，水泥攪拌樁無法實施，因此，結合堤防結構，初步擬定高壓旋噴樁及鉆孔灌注樁處理方式進行比選。

2.1高壓旋噴樁方案

高壓旋噴樁是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進土層的預定位置后，以高壓設備使漿液或水、空氣成為20～40MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖切、擾動、破壞土體，同時鉆桿以一定速度逐漸提升，將漿液與土粒強制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個圓柱狀固結體，根據噴射方法的不同，噴射注漿可分為單管法、二重管法和三重管法［4］。高壓旋噴樁對淤泥、淤泥質土及雜填土等具有很好的適用性，且施工技術成熟，機械荷載較小。

2.2鉆孔灌注樁方案

灌注樁是直接在樁位用機械或人工方法就地成孔后，在孔內下設鋼筋籠和澆注混凝土形成樁基礎，施工技術成熟，施工機械相對簡單且荷載小，但施工速度較慢，且施工過程中產生較多的泥漿，對環境有一定影響。

結合該工程工期緊的特點，兼顧工程造價，故采用高壓旋噴樁作為堤防基礎處理的推薦方案。

3　高壓旋噴樁復合地基設計

3.1高壓旋噴樁平面布置及技術要求

結合岸墻地基應力分布特點及工程地質條件，該次高壓旋噴樁采用格柵狀布置型式，高壓旋噴樁樁徑選用φ700，采用強度等級為42.5的普通硅酸鹽水泥，水泥摻量為25%，粉煤灰摻量為水泥量的30%，水灰比為0.8～1.2，采用雙重管法施工。

3.2地基土的物理力學指標

根據地勘資料，該工程地基基本以軟黏土為主，具有高度敏感性，具體物理力學指標見表1。

表1　土層物理力學指標

3.3復合地基的置換率

復合地基的置換率按式（1）［2］計算:

式中fspk——復合地基承載力特征值，計算得255.1kPa；

b——樁間土承載力折減系數，取0.75；

fsk——處理后樁間土的承載力特征值，可取天然地基承載力特征值（70kPa）；

Ra——單樁豎向承載力特征值，計算得

115.4kN。

經計算得，m=81.8%。

3.4防洪堤整體穩定計算

a.復合土層計算參數按式（2）［1］、式（3）［1］計算:

式中fsp、Csp——復合土層內摩擦角、黏聚力；

fp、Cp——水泥加固土內摩擦角、黏聚力，取

fp=0，Cp=90kPa；

fs、Cs——樁間土的內摩擦角、黏聚力；m——面積置換率。

根據式（2）、式（3）計算，Ⅱ1淤泥質黏土復合層fsp=9.4°，Csp=75.5kPa；Ⅱ2淤泥質粉質黏土復合層fsp=13.3°，Csp=75.8kPa；Ⅱ3淤泥質黏土復合層fsp= 7.2°，Csp=75.0kPa；Ⅳ粉質黏土復合層fsp=26.4°，Csp=75.7kPa。

b.設計計算工況。土堤抗滑穩定計算分為正常運行和非常運行兩種，根據《堤防工程設計規范》（GB 50286—2013）［3］，正常運行條件下抗滑穩定安全系數K≥1.25（瑞典圓弧法），非常運行條件下抗滑穩定安全系數K≥1.15（瑞典圓弧法）。

正常運行期:?設計洪水位下穩定滲流期或不穩定滲流期的背水側堤坡；?設計洪水位（設計水位）驟降至常水位時臨水側堤坡。

非常運行期:施工期的臨水、背水側堤坡。

設計斷面選取最不利斷面作為堤防穩定計算典型斷面。

c.計算結論。堤防抗滑穩定計算，采用河海大學AutoBank7.04進行計算，計算方法為瑞典圓弧滑動法，其中工況一、工況二為有效應力法，工況三為總應力法。計算結果見表2。

4　鉆孔取芯檢測結論

現場試樁后進行取芯檢測，芯樣進行無側限抗壓強度實驗，結果見表3。

表3　水泥攪拌樁復合地基指標計算成果

根據檢測結果，樁身均勻，上下強度相差不大，表明采用高壓旋噴灌漿后提高了基礎的密度，降低了含水量，大幅度提高了軟基的抗剪斷強度［5］，能夠很好地滿足設計要求。

5　結語

高壓旋噴樁基礎處理辦法具有施工簡單、工期短、設備小、操作靈活等優勢，能夠較好地適應復雜的施工及地質環境，此基礎處理辦法在該工程中的成功運用，為處理淺層復雜地質的深層軟土地基具有很好的指導意義?！?/p>

［1］JGJ 79—2012建筑地基處理技術規范［S］.北京:中國建筑工業出版社，2012.

［2］DL/T 5425—2009深層攪拌法技術規范［S］.北京:中國電力出版社，2009.

［3］GB 50286—2013堤防工程設計規范［S］.北京:中國計劃出版社，2013.

［4］龔曉南.地基處理手冊［M］.3版.北京:中國建筑工業出版社，2008.

［5］張健，李仁剛，李翔.淺析高壓旋噴樁在軟基渠道扶壁的應用［J］.水利建設與管理，2014（4）.

On dyke foundation treatment method of soft foundation complex geological layer

FU Huiyun
（Ningbo Water Resources and Hydropower Planning and Design Institute，Ningbo 315192，China）

In the paper，treatment mode of dyke project foundation is determined through technical comparison and analysis calculation from actual project case aiming at geological features of miscellaneous fill soil covered at the top of dyke deep soft soil foundation in coastal cities，thereby providing reference for designing similar projects.

soft soil complex foundation；foundation treatment；high pressure jet grouting pile；complex foundation

TV223

B

1005-4774（2016）05-0009-03

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.05.003