張寧寧

（河北省水利規(guī)劃設計研究院有限公司，石家莊 050021）

水泥攪拌樁作為復合地基的一種形式，具有造價低、環(huán)境污染少、施工工期短、加固費用低、無排土隆起、設計靈活等特點［1］，適用于處理正常固結的淤泥、淤泥質土、素填土、軟塑與可塑狀的黏性土、稍密與中密的粉土、松散與中密的粉細砂、松散與稍密的中粗砂、飽和黃土等土層［2］。本文以黃驊市新石碑河治理工程為實例，對臨水側堤坡在無水工況與設計瀝水驟降期工況下，分別進行堤坡穩(wěn)定處理計算，并對水泥土攪拌樁的樁身位置進行了探討分析，對實際工程具有一定參考意義。

1 工程概況與地質條件

1.1 工程概況

新石碑河是運東地區(qū)直接入海的排水干流之一，起始于黃驊市大浪白村，傍南排河南側向東至趙家堡入渤海。 新石碑河河道全長46.4km，在黃驊市境內長約24.857km， 共2段， 分為河道中上游段長22.523km，樁號范圍為0+000～22+523；河道下游段長2.334km，樁號范圍為44+084.35～46+418.09。 現(xiàn)狀河道淤積嚴重，排澇能力低。本次工程對新石碑河黃驊市境內全線進行治理， 主要工程內容為河道清淤疏浚。 河道基本情況如表1。

表1 新石碑河黃驊市段基本情況

續(xù)表1

河道汛期多年平均高潮位為1.50m， 多年平均汛期潮位為0.30m，多年平均低潮位為-1.37m。 河道兩岸以農林用地為主， 城區(qū)段周邊用地多居住、商業(yè)用地， 入?？谔幒拥纼砂冬F(xiàn)有部分漁船碼頭、養(yǎng)殖及鹽業(yè)生產的引水口。 該河道為滄州東部區(qū)域重要的季節(jié)性排水河道。 該河道樁號44+200～45+200范圍內存在較厚淤泥質黏土，且分部較廣，承載力極低。 綜合征地及施工對周圍的影響，確定采用水泥土攪拌樁對堤坡進行穩(wěn)定處理，從而保證堤坡的抗滑穩(wěn)定性。

1.2 工程地質條件

根據(jù)地質勘察結果表明， 在樁號44+200～45+200范圍內堤身與地基存在Ⅳ單元淤泥質黏土，力學強度較低，其余地層自上而下主要物理力學指標如表2。

表2 土層物理力學指標

2 堤坡處理方案

本文選取樁號44+200的地質剖面作為計算斷面；河底設計高程為-2.49m，多年平均低潮位為-1.37m，設計河底寬為35m，設計邊坡為1∶3，設計基本參數(shù)如圖1。

圖1 邊坡設計基本參數(shù) 單位：m

本工程堤防級別為5級，根據(jù)規(guī)范［3］堤防抗滑穩(wěn)定計算采用簡化畢肖普法，采用河海大學水工結構有限元分析系統(tǒng)AutoBank 7.7計算；計算采用兩種工況：

工況①：無水工況。

在無水工況下抗滑穩(wěn)定系數(shù)K=1.12。

工況②：設計瀝水驟降期。

設計瀝水驟降期為設計水位從1.681m經120h驟降至多年平均低潮位-1.37m。

在設計瀝水驟降期下抗滑穩(wěn)定系數(shù)K=0.94。

工況①、②的抗滑穩(wěn)定系數(shù)K均不滿足規(guī)范規(guī)定（K≥1.2）要求，故對堤坡進行處理。 本文將采用水泥土攪拌樁對不穩(wěn)定堤坡進行處理。

處理方案采用4種：①水泥土攪拌樁設在堤坡腳位置；②水泥土攪拌樁設在堤坡肩位置；③水泥土攪拌樁同時設在堤坡腳與堤坡肩位置； ④水泥土攪拌樁設在堤坡中間位置。 設計擬采用水泥土攪拌樁樁徑為0.6m，樁間距為0.8m，處理范圍為樁號44+200～45+200。

3 計算結果分析

取水泥土攪拌樁參數(shù)經驗值：c=180kPa，φ=25°； 此次計 算 采 用 樁 土 分 離 法［4］，即 運用有限元法在劃分好網格的計算單元中對樁體及各層土體分別進行參數(shù)賦予，然后再進行計算。4種方案的計算結果如表3。

表3 不同方案下抗滑穩(wěn)定系數(shù)

水泥土攪拌樁在不同位置時的各工況下的滑弧面如圖2，其抗滑穩(wěn)定系數(shù)如表3。

圖2 計算成果圖

由表3可看出，在相同的樁間距、樁徑、樁長及排數(shù)下， 只有樁位置在堤坡中間時抗滑穩(wěn)定系數(shù)滿足要求，其滑裂面穿過水泥土攪拌樁，另外樁對河道內土體起到了一定的抗隆起作用。 當攪拌樁設在堤坡腳時，其滑裂面滑出端在攪拌樁處截止，在此處設置攪拌樁，可以有效地抑制渠道間土體隆起，但對邊坡穩(wěn)定作用很?。划敂嚢铇对O在堤坡腳、肩時，其滑裂面起滑部位從攪拌樁開始， 滑裂面滑出端為自由滑出，這種位置攪拌樁的作用不大；當攪拌樁同時設在堤坡腳與堤坡肩時， 其滑裂面在坡肩與坡腳之間出現(xiàn)，這種位置攪拌樁不僅起不到抗滑作用，還浪費材料，得不償失。

綜上， 當水泥土攪拌樁在堤坡中間情況為最優(yōu)位置；在工況①時抗滑穩(wěn)定系數(shù)為1.85，在工況②時抗滑穩(wěn)定系數(shù)為1.66， 其抗滑穩(wěn)定系數(shù)均大于1.20，滿足設計要求。攪拌樁采用了雙排樁，樁長為14m，樁徑為0.6m，樁間距為0.8m。

4 結語

采用水泥土攪拌樁設計方案是在本設計中是有效可靠的；水泥土攪拌樁在相同的樁間距、樁徑、樁長以及排數(shù)下， 水泥土攪拌樁在堤坡不同位置設置時，其抗滑穩(wěn)定系數(shù)不盡相同。

（1）將水泥土攪拌樁設置在坡腳時能有效防止內坡土體隆起，但對于堤坡的抗滑作用不明顯。

（2）將水土攪拌樁同時設置在堤坡肩與坡腳時，其作用微乎其微， 不僅起不到抗滑作用， 還浪費材料。

（3）將水泥土攪拌樁設置在堤坡中間時，不但能提高抗滑穩(wěn)定系數(shù)， 且對抑制內坡土體的抗隆起有一定作用，此外這種布置也很經濟。

只有水泥土攪拌樁位置在堤坡中間時的抗滑穩(wěn)定系數(shù)滿足要求， 還對內坡土體起到一定的抗隆起作用。這種布樁方式不僅能有效解決堤坡抗滑穩(wěn)定，且便于投資控制。項目最終在堤坡中間設置雙排樁，樁長為14m，樁徑為0.6m，樁間距為0.8m。