水泥土攪拌樁和袋裝砂井聯合法在填方邊坡軟基處理中的應用

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合法進行處理的案例得出填方邊坡軟基處理效果較好，地基土體強度可以迅速提高，同時經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定性大大提高。

關鍵詞：水泥土攪拌樁;袋裝砂井;填方邊坡;地基處理;穩定性

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械，在地基深處就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的優質地基[1]。排水固結法是對天然地基，或先在地基中設置砂井、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，在場地先行加載預壓，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結，地基發生沉降，同時強度逐步提高的方法[2]。兩種方法均屬于地基處理的常用方法，袋裝砂井排水固結法可以利用填方邊坡的分級加載工況進行施工并同時兼顧排水固結法的荷載，但是由于填方邊坡地基屬于軟弱地基，在填方施工過程中，排水固結較慢，仍然會發生地基強度不夠而破壞，因此采用水泥攪拌法進行深層地基加固[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行加固、擋土，防止邊坡施工過程坡腳滑移侵占農田;然后進行塑料排水板/排水砂樁+強夯進行動力排水固結，并聯合采用深層攪拌樁進行軟土加固處理。其中K+O-K+168.2區段（圖1）：地面標高為26m-29m.填土厚約2.5m- 14.Om，其下大部分有軟弱淤泥質土，面積約8200m2，厚度2.lOm-8.40m，之下為硬塑狀砂質粘土。規劃邊坡坡腳標高28m，坡頂標高50m，坡高為22m，為填方邊坡。

根據規劃設計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，通過采用理正計算軟件的圓弧滑動法對高填方邊坡的穩定性驗算，當填方邊坡的地基強度滿足要求的條件下，按允許放坡坡比進行分級放坡，整體穩定性可滿足規范要求，但由于填方邊坡下部存在軟土，邊坡的整體穩定系數僅為0.813-1.13，未滿足規范及設計要求，邊坡在回填到設計標高前即可能會發生整體滑移失穩，因此需要對邊坡軟土地基進行加固處理。

3.地基處理對策

邊坡高填方地基存在軟弱地基，面積約22900m2。設計采取采用格柵型水泥攪拌樁對坡腳進行加固、擋土，防止邊坡施工過程坡腳滑移侵占農田;然后進行塑料排水板/排水砂樁+強夯進行動力排水固結，并聯合采用高壓旋噴樁和深層攪拌樁進行軟土加固處理。處理后的地基在高填方堆載下穩定系數地基上邊坡的穩定系數由0.838變成1.334，下覆地基強度明顯提高。

4.施工方案

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

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，在強夯處理層處（高差約5m）設個- 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化巖或砂質粘性土作為填料;（4）強夯處理：對填土區進行強夯處理，要求強夯處理后回填土抗剪強度不小于C=16.5kPa，φ=18.2度，基承載力要求達150kPa以上;（5）場地整平：強夯處理后，對場地進行平整，整平標高以邊坡前緣為起點，后部作成1%-3%的縱坡。

4.2軟基加固處理

設計采取水泥土攪拌樁格柵及袋裝砂井對淤泥質土加固處理。（1）水泥土攪拌樁格柵。水泥土攪拌樁單樁樁徑0.60m，樁端進入下伏硬塑狀粉質粘土或砂質粘陛土不少于1.5m，樁頂至設計整平地面線，按3.Om×2.5m正方形布置成格柵狀，樁與樁搭接lOcm。水泥攪拌樁按照設計圖紙設定的施工參數進行試打樁，最終參數確定如下：①水灰比1：1;②預攪速度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進行正式施工。（2）袋裝砂井。為加快淤泥軟土的排水固結，減少后期因軟土固結變形而產生的過大變形沉降量，在填方邊坡軟基范圍內布置袋裝砂井。在處理區內攪拌樁格柵內按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。砂袋放至設計高程后，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

為避免軟土地基處理后，回填土的分層強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合地基之間的聯接層位，是協調復合地基發揮作用的重要保證。水平排水與豎向排水構成一個完整的飽和軟土排水固結排水系統。本工程在復合地基樁頂設置厚度2.Om的碎石砂礫墊層，碎石：砂礫=6：4。且在褥墊層下部設置水平向排水盲溝，盲溝中水流最終導人邊坡外排水渠。

5.效果分析

5.1水泥攪拌樁和袋裝砂井處理地基強度

在工程實踐中，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定性.在圓弧滑動穩定計算中，圓弧滑動面通過加固區和未加固區，未加固區土體采用天然地基抗剪強度指標，加固區土體形成復合地基，采取面積比法計算復合地基強度指標，同時控制樁長不宜大于18m。由室內試塊試驗，當水泥摻人比按17%，水泥土的28天無側限抗壓強度qu平均值可達到520kPa，實際檢測時28天無側限抗壓強度qu可以達到800kPa-1400kPa，具體數值間表1，可以看出滿足要求。

5.2地基處理后填方邊坡的穩定性

填方邊坡的穩定性用圓弧滑動法求圓弧法求安全系數。按《滑坡防治工程設計與施工技術規范》（DZ/T0219-2006）規定，該邊坡防治工程等級屬I級，采用圓弧滑動法計算時，其邊坡穩定安全系數取1.30。潛在滑動面以理正巖土計算5.3版邊坡穩定分析軟件自動搜索最危險的滑裂面確定，計算結果如表2所示。

6.結論

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的措施，可以很好地加強復合地基的整體性及抗剪強度，防止邊坡產生深層滑移失穩破壞，能夠使得高填方邊坡的地基的穩定性大大提高。

參考文獻：

[1]龔曉南.地基處理手冊（第三版）[M].中國建筑工業出版社，2008.

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

[3] JGJ79-2012.建筑地基處理技術規范[S].中國建筑工業出版社，2013.

[4] DZ/T 0219-2006.滑坡防治工程設計與施工技術規范[S].中國標準出版社.2006.