陳和鋒 陸佳煒 呂曉威 顧春新

【摘要】水泥攪拌樁樁基屬于復(fù)合地基，可提高地基承載力，還可提高加固土體的快剪指標(biāo)，進(jìn)而提高堤防整體抗滑穩(wěn)定，近幾年被廣泛運(yùn)用于水利工程。通過(guò)對(duì)溫州市某堤防工程水泥攪拌樁應(yīng)用實(shí)例，介紹了水泥攪拌樁復(fù)合地基特性參數(shù)取值的計(jì)算方法，以供類(lèi)似工程參考。

【關(guān)鍵詞】水泥攪拌樁；軟基；處理

水泥深層攪拌樁復(fù)合地基主要適用于淤泥、淤泥質(zhì)土和含水量較高的地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值不大于120 kPa的黏性土、粉土等軟土地基，目的是增加軟土地基的承載力，減少沉降量，提高邊坡的穩(wěn)定性等。

1、工程概況

無(wú)錫市某河道治理工程整治河道長(zhǎng)773. 3 m，防洪堤堤距80 ～ 126. 7 m，兩岸防洪堤總長(zhǎng)1 520. 8 m。防洪堤為土石混合堤，堤頂寬度為5. 0 m，河底高程0. 00 m，堤頂高程為7. 30 m。防洪堤橫斷面采用上斜下直結(jié)構(gòu)復(fù)式斷面，下部為重力式擋墻，上部為斜坡綠化帶。防洪堤擋墻采用漿砌塊石砌筑，迎水、背水坡為1∶ 0. 1、1∶ 0. 4，擋墻頂親水平臺(tái)寬4. 0 m，高程4. 50 m，平臺(tái)后為1∶ 3. 0斜坡綠化帶。

根據(jù)地質(zhì)勘探成果，地基土層從上到下依次為： ①素填土； ②粉質(zhì)黏土； ③ - 1 淤泥質(zhì)黏土； ③ - 2 淤泥； ③3 -2： 圓礫/淤泥夾圓礫夾層； ④卵石； ⑤含角礫粉質(zhì)黏土；。

2、堤身抗滑穩(wěn)定計(jì)算

2.1 計(jì)算方法

堤身穩(wěn)定分析采用stab 邊坡穩(wěn)定分析程序計(jì)算，計(jì)算方法采用瑞典條分法，其公式如下：

2.2 計(jì)算工況

由于內(nèi)坡無(wú)需穩(wěn)定計(jì)算，故僅對(duì)外坡失穩(wěn)情況進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算工況如下：

1） 正常運(yùn)用情況。填土綠化后堤頂高程7. 30 m，適當(dāng)考慮頂部活荷載，轉(zhuǎn)化為土體高度輸入計(jì)算分析。河道內(nèi)水位為多年平均低潮位0. 00 m，地下水位取日常水位3. 0 m。土體指標(biāo)選用直剪固快指標(biāo)，計(jì)算方法采用總應(yīng)力法。

2） 非常運(yùn)用情況。工程施工至堤頂高程7. 30 m，適當(dāng)考慮頂部活荷載，轉(zhuǎn)化為土體高度輸入計(jì)算分析，堤后填土在堤防建成后再進(jìn)行施工加載。河道內(nèi)水位為多年平均低潮位0. 00 m，地下水位取日常水位3. 0 m。土體指標(biāo)選用直剪快剪指標(biāo)，計(jì)算方法采用總應(yīng)力法。

2.3 計(jì)算結(jié)果

選取最不利斷面左岸樁號(hào)0 + 000 為計(jì)算典型斷面，通過(guò)計(jì)算可知，由于存在淤泥等軟弱土層，在非常運(yùn)用工況下，堤身抗滑安全系數(shù)不能滿(mǎn)足規(guī)范要求，需要進(jìn)行地基加固處理。

3、基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)

3.1 處理方案選擇

針對(duì)無(wú)夾層軟基處理方案，擬定水泥攪拌樁、灌注樁兩種方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，見(jiàn)表3。

1） 水泥攪拌樁方案。水泥攪拌樁按等邊三角形布置，中心距1. 4 m，直徑φ600，采用42. 5 水泥，水泥摻入量15%，攪拌樁面積置換率m 為16. 6%，基礎(chǔ)處理寬度9. 7～ 12. 5 m，樁長(zhǎng)8. 0 ～ 11. 0 m。

2） 灌注樁方案。φ800C25 鋼筋砼灌注樁設(shè)兩排，梅花型布置，橫向間距為2. 4 m，底部進(jìn)入砂卵石層1. 6 m，樁長(zhǎng)9. 6 ～ 12. 6 m。本工程水泥攪拌樁長(zhǎng)9. 7 ～ 11. 1 m，對(duì)于墻后側(cè)高回填土水泥攪拌樁還可減小沉降，且工程投資要優(yōu)于灌注樁方案，因此推薦水泥攪拌樁方案。

3.2 復(fù)合地基土體強(qiáng)度指標(biāo)選取

用高壓三軸儀進(jìn)行剪切試驗(yàn)表明，水泥土的抗剪強(qiáng)度隨抗壓強(qiáng)度的增加而提高。當(dāng)抗壓強(qiáng)度qu 為500 ～ 4 000 kPa時(shí)，其黏聚力C 為100 ～ 1 100 kPa，一般約為qu 的20% ～ 30%，其內(nèi)摩擦角變化在20° ～ 30°之間。

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（ JGJ 79 - 2002） 條文說(shuō)明，當(dāng)水泥摻入量比大于10%時(shí)，水泥土強(qiáng)度可達(dá)0. 30～ 2. 0 MPa以上，一般水泥摻入比采用12% ～ 20%。綜上所述，結(jié)合類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)取水泥土抗剪強(qiáng)度100 kPa，內(nèi)摩擦角φ 為20°。

復(fù)合地基抗剪強(qiáng)度Cc和φc分別按下式計(jì)算：

3.3 地基加固后穩(wěn)定計(jì)算成果

加固后的堤防抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿(mǎn)足規(guī)范要求，堤防抗滑穩(wěn)定安全。

3.4 地基承載力復(fù)核

水泥攪拌樁復(fù)合地基的承載力特征值按中下式計(jì)算：

經(jīng)計(jì)算，基底最大壓應(yīng)力為62. 67 kPa，采用水泥攪拌樁加固后，其復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為fspk = 106. 88 kPa，大于62. 67 kPa，應(yīng)力滿(mǎn)足要求。

4、結(jié)語(yǔ)

本工程天然地基經(jīng)水泥攪拌樁加固后，加固土體的快剪指標(biāo)得到提高，提高了堤防整體抗滑穩(wěn)定性，方法非常有效。工程完工驗(yàn)收投入運(yùn)行至今已一年半，后期沉降在2 ～ 5 mm，沒(méi)發(fā)生滑坡崩塌現(xiàn)象，堤岸整體穩(wěn)定安全。與灌注樁加固地基處理相比，采用攪拌樁段堤防節(jié)省了數(shù)百萬(wàn)元。而且該基礎(chǔ)處理方法施工簡(jiǎn)單、工期短、投資省，是水利工程中提高地基承載力和地基土抗剪強(qiáng)度較為普遍采用的一種基礎(chǔ)處理措施，其他軟土地基上的堤防工程可以借鑒使用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 地基處理手冊(cè)編寫(xiě)委員會(huì). 地基處理手冊(cè)[K]. 北京： 中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 1993.

[2] 龔曉南. 復(fù)合地基[M]. 杭州： 浙江大學(xué)出版社，1992.