■婁紅巖 ■廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測設(shè)計研究院，廣東 廣州 510640

1 緒言

水泥攪拌樁法適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基［1］。它是利用水泥作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的復(fù)合地基［2］。水泥攪拌樁法形成的水泥土加固體，可作為豎向承載的復(fù)合地基;基坑工程維護(hù)擋墻、被動區(qū)加固、防滲帷幕、大體積水泥穩(wěn)定土等。

2 工程概況及地質(zhì)條件

(1)工程概況。本工程為河涌綜合整治工程，堤防級別為4級，設(shè)計水位為0．61m。根據(jù)工程實際，從安全性、景觀性、親水性的角度出發(fā)，采用直斜結(jié)合的復(fù)式斷面——榮勛生態(tài)擋墻+綠地緩坡。該斷面揚長避短，充分發(fā)揮了直墻、斜坡式斷面的優(yōu)點，是安全性、穩(wěn)定性、景觀性、生態(tài)性、自然性和親水性的完美結(jié)合。

(2)地質(zhì)條件。根據(jù)相關(guān)地質(zhì)報告，本工程范圍內(nèi)分布有淤泥、淤泥質(zhì)土，層頂標(biāo)高 -0．84m ～0．87m，層底標(biāo)高 -6．75m ～ -2．36m，層厚3．10m～6．00m。淤泥、淤泥質(zhì)土為海陸交互相沉積的軟土層，呈流塑～軟塑狀態(tài)，其天然孔隙比為1．571，大于1．0，天然含水率53．6%，液限38．5%，天然含水率大于液限，并具有抗剪強(qiáng)度低、承載力低、壓縮性高以及觸變性和流變性等特點。該層不宜直接作為基礎(chǔ)持力層。

3 地基處理方案比選

本工程堤岸斷面采用采用榮勛生態(tài)擋墻+緩坡綠地，地基應(yīng)力小。但由于淤泥層較厚，未進(jìn)行地基處理前，需計算堤岸的整體穩(wěn)定。堤岸整體穩(wěn)定性計算采用中國水利科學(xué)研究院研制的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析程序STAB2009進(jìn)行計算，采用瑞典條分法的總應(yīng)力法的計算方法。

通過計算，堤岸整體穩(wěn)定系數(shù)分別為:設(shè)計水位驟降1m工況，Ks=0．884，規(guī)范要求 Ks≥1．15;施工期工況 Ks=0．68，規(guī)范要求 Ks≥1．05，均不滿足規(guī)范要求。故需做基礎(chǔ)處理。

一般來說，對于較淺的淤泥層進(jìn)行換填處理，對于較厚的淤泥層則采用其他方法做基礎(chǔ)處理。根據(jù)相關(guān)地質(zhì)勘察報告，本工程中淤泥層較厚，厚度為3．10m～6．00m，不宜采用換填處理的方法。

水泥攪拌樁對于加固淤泥等含水率很高的流塑性軟弱土體有較好效果，施工技術(shù)較成熟，造價較低，在廣州地區(qū)運用較多，效果較理想。根據(jù)本工程的地質(zhì)情況，推薦采用水泥攪拌樁進(jìn)行處理。擬采用水泥攪拌樁直徑為500mm，由于本工程可能存在深層滑動問題，故樁間距適當(dāng)減小，取間距為1m，梅花形布置。

4 處理后復(fù)合地基抗剪強(qiáng)度及處理后堤岸整體穩(wěn)定計算

(1)復(fù)合地基抗剪強(qiáng)度計算。采用水泥攪拌樁處理后，應(yīng)計算復(fù)合地基的抗剪強(qiáng)度，重新驗算復(fù)合地基條件下堤岸的整體穩(wěn)定。通過對比，分析水泥攪拌樁在提高堤岸整體穩(wěn)定性中的作用。

根據(jù)《廣東省海堤工程設(shè)計導(dǎo)則》(試行)(DB44/T182-2004)中附錄R計算攪拌樁復(fù)合地基的等效強(qiáng)度指標(biāo)。

攪拌樁復(fù)合地基的等效強(qiáng)度指標(biāo)可按下式計算［5］:

其中:m——面積置換率;

c1——攪拌樁樁身粘聚力，kPa，可按附錄中式(R．1．2)計算;

φ1——攪拌樁樁身內(nèi)摩擦角，取 φ1=20°;

c2——軟土層粘聚力，kPa，根據(jù)相關(guān)地質(zhì)勘察報告，c2取6．5kPa;

φ2——軟土層內(nèi)摩擦角，根據(jù)相關(guān)地質(zhì)勘察報告φ2取3．5°;

K1——攪拌樁的剛度，kN/m，可按式(R．1．3-1)計算;

K2——樁周軟土部分的剛度，kN/m，可按式(R．1．3-2)計算;

β——樁的沉降S1和樁周軟土S2部分沉降之比，S1＜S2，可取S1/S2=0．5。

攪拌樁及樁周軟土剛度可按式(R．1．3-1)～(R．1．3-5)計算確定:

式中fcu——與攪拌樁樁身水泥土配比相同的室內(nèi)加固土試塊(邊長為70．7mm的立方體，也可采用邊長50mm的立方體)在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下28d齡期的立方體抗壓強(qiáng)度平均值，kPa。查《廣東省地基基礎(chǔ)處理規(guī)范》，取 fcu=580kPa。

η——樁身強(qiáng)度折減系數(shù)，干法可取0．20 ～0．30;濕法可取0．25 ～0．33。根據(jù)工程實際取 =0．25。

經(jīng)計算，攪拌樁樁身粘聚力c1=47．08kPa。復(fù)合地基等效強(qiáng)度指標(biāo)分別為 c=31．25kPa，φ =15．89°。

(2)地基處理后堤岸整體穩(wěn)定計算。根據(jù)規(guī)范要求，堤岸的地基應(yīng)力及抗滑穩(wěn)定計算分為正常工況和非正常工況。本工程工況選擇如下:①正常工況:墻前設(shè)計水位(0．61m)驟降1m工況;②非常工況:施工期工況。安全系數(shù)不應(yīng)小于以下數(shù)值:正常工況:抗滑穩(wěn)定Ks≥1．15;非常工況:抗滑穩(wěn)定 Ks≥1．05。

同樣，堤岸整體穩(wěn)定性計算采用中國水利科學(xué)研究院研制的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析程序STAB2009進(jìn)行計算，采用瑞典條分法的總應(yīng)力法的計算方法。

經(jīng)過計算，采用水泥攪拌樁進(jìn)行地基處理后，本工程堤岸的整體穩(wěn)定系數(shù)如下:正常工況，Ks=1．48;非常工況下，Ks=1．48。均滿足規(guī)范要求。

5 處理效果對比及結(jié)論

(1)處理效果對比。采用水泥攪拌樁處理前后，軟土土體及處理后復(fù)合地基的c、值以及堤岸整體穩(wěn)定系數(shù)對比如下表。

水泥攪拌樁處理前后各參數(shù)對比表

(2)結(jié)論。①軟土經(jīng)過水泥攪拌樁處理后，復(fù)合地基的c、值較現(xiàn)狀軟土的c、值有了很大的提高，提高將近5倍。②水泥攪拌樁對提高軟土地區(qū)堤岸整體穩(wěn)定性是可行的，并且效果比較明顯，造價又經(jīng)濟(jì)。在工程中可以根據(jù)實際情況進(jìn)行選用。③土體的c、值對堤岸整體穩(wěn)定性影響比較大，因此當(dāng)?shù)贪墩w穩(wěn)定不能滿足規(guī)范要求時，應(yīng)通過工程措施提高土體的c、值，進(jìn)而提高堤岸整體穩(wěn)定性。

［1］JGJ 79—2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》［S］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012．

［2］李立華，范大林，金國強(qiáng)．．水泥土攪拌樁在地基整體穩(wěn)定加固中的應(yīng)有［J］．港工技術(shù)，2008．2．

［3］SL 379—2007．水工擋土墻設(shè)計規(guī)范［S］．北京:中國水利水電出版社，2007．

［4］GB50286-2013．堤防工程設(shè)計規(guī)范［S］．北京:中國計劃出版社，2013．

［5］DB44/T182-2004．廣東省海堤工程設(shè)計導(dǎo)則(試行)［S］．北京:中國水利水電出版社，2004．