雙向攪拌樁復合地基在新建碼頭退建堤防堤基中的應用

王 晶 李夫仲

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

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

圖1 雙向攪拌樁施工工藝

1 項目背景

根據國家和安徽省對水泥工業實施“控制總量、調整結構”的產業政策，結合自身亟待調整水泥產品結構、降低成本的情況，為進一步發展主業、做大做強主業、開拓市場，充分發揮公司技術優勢、資金優勢，擬在河岸邊新建一座企業配套碼頭。該碼頭采用開挖式港池、退建堤防等方式建設，根據碼頭平面圖，上游新大堤漸進段設計長約110m，下游新大堤漸進段設計長約170m，碼頭后方新大堤設計長度約400m。共計退建堤防約550m，新建堤防約670m。新大堤與現有老堤基本平行，最遠處相距約70m。

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

滲流控制要求：應保證堤基及背水側堤腳外土層的滲透穩定。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，提高滲透穩定。

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

2 地質條件

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，地貌形態為河谷平原。微地貌形態包括一級階地、河漫灘等。擬建場地地形平坦，勘察場地時，地面標高為5.58～7.87m。

擬建場地地層結構較復雜，各巖土層如圖2：1層素填土、2層粘土、3層淤泥質粘土、4層粘土、5層圓礫、6層強風化砂巖。根據地質資料，退建的堤防地基下土層含有15.7～26.6m厚度的淤泥質粘土，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 方案設計

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

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

表1 設計邊坡地基處理后成果表

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

4 施工

⒋1 堤基施工

水泥土雙向攪拌樁：水泥摻入量14%，采用標號42.5水泥，設計樁直徑0.7m，樁長7.0～11.0m，樁間距2.0m，等邊三角形布置，樁頂設置0.5m厚的水泥土墊層（水泥摻入量8%）。墊層內設置一層E6鋼筋焊接網片，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，同時，提高堤防的整體穩定性。

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。若施工場地一側靠近建(構)筑物，應從靠近建(構)筑物一側由近向遠施工。若施工場地一側靠近邊坡，應從靠近邊坡一側由近向遠施工，在坡邊施工時應采取可靠的防護措施，防止邊坡失穩和機械安全。

⒋2 堤身施工

堤腳外反壓蓋重：根據整體穩定性估算，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），兩側漸進段堤防段的堤腳外反壓蓋重寬度為5m。蓋重應和堤身同步填筑。堤身斷面布置：碼頭迎水坡設戧臺，背水坡腳外設有反壓蓋重。填筑標準：堤身填筑應在堤基處理完畢、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小于90%，堤頂級配碎石下80cm范圍內土層填筑壓實度不應小于95%。堤頂高程：10.8m，由兩側堤防高程逐步過渡到原大堤現有高程。堤坡與戧臺：設計內外側邊坡均為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%，塑性指數為10～20，且不得含植物根莖、磚瓦垃圾等雜質；填筑土料含水率與最優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，得到了建設單位的充分肯定，使項目所在區域內水泥制品的供應得到了保障。由此，雙向攪拌樁在含有深厚軟土的堤基加固中應用獲得成功，可為以后類似水利工程建設提供參考。