水泥搅拌桩地基处理在堤防工程中的运用
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摘要：本文介绍了水泥土搅拌桩在软基基础堤防的应用,水利工程中运用水泥搅拌桩堤防基础处理主要在于能够提高地基土的抗剪强度以及承载能力。观测结果表明,此次工程有效地提高了堤防基础的地基承载力及挡墙位移变形,减少了地基沉降量,保证了挡墙的整体稳定变形。
关键词：水泥土搅拌桩; 堤防基础处理; 工程应用Abstract: This paper introduces the application of cement mixing pile in Soft Foundation Embankment, water conservancy project in the use of cement mixing pile dike foundation treatment is mainly to improve the soil shear strength and bearing capacity. The results show that, this project can effectively improve the displacement force and deformation of retaining wall embankment foundation bearing capacity, reduce the settlement of foundation, to ensure the overall stability of retaining wall deformation.
Key words: cement mixing pile; foundation treatment of dike; engineering application
中图分类号：TU991.63 文献标识码：A文章编号：
1 工程概况
某地防洪堤除险加固工程在总长为1 000m 的浆砌石挡土墙基础开挖时，由于场地内存在大量砂土及淤泥质土等软弱土层，天然地基不能满足上部荷载要求，因此采用水泥搅拌桩进行软基处理。
2 工程地质
根据本次勘察范围内的地质资料，自上而下依次为4个工程地质层和4 个亚层: ①粉质黏土: 灰色，饱和，软塑状，高压缩性，粉细砂多为薄层或互层状分布，含量15%～ 25%，局部25% ～ 40%，该层厚度变化大，土质不均匀;②2-1 淤泥质粉质黏土: 深灰色，饱和，软塑，高压缩性，粉细砂呈互层状分布，含量20% ～ 30%，该层厚度变化大，局部缺失; ③2 -2 淤泥: 青灰色，饱和，流塑，高压缩性，絮状结构; ④3-1 黏土: 灰～ 灰黄色，可塑，中压缩性，分布极不均匀，局部缺失; ⑤3-2 砂质粉土: 黄色，可塑，中压缩性，分布极不均匀，局部缺失; ⑥黏性土混碎石: 黄色，黏性土含量30% ～ 40%，碎石，细砂含量50% ～ 60%左右，碎石粒径大小不一，呈次棱角———棱角状。
地质资料表明，地基土为饱和的软弱黏性土，具有含水量高，压缩性大，抗剪强度低，地基承载力低等特点。
3 工程设计标准
3. 1 堤防结构形式
在防洪工程堤防部分建筑投资占较大比重，故根据工程段地形地质、规划要求，采用上斜下直结构断面型式，具体如下:
高程4. 0 m以下设置M7. 5 浆砌块石挡墙，挡墙高3. 0 m，迎水面边坡1∶ 0. 1，背水面边坡1∶ 0. 4，墙后回填矿渣，挡墙底部采用C20 钢筋混凝土底板，下铺设0. 2 m厚碎石垫层，挡墙顶设3 m宽平台，铺设0. 3 m厚碎石垫层，平台后设置0. 4 m高混凝土小挡墙，挡墙后以≤1∶ 3. 0 边坡回填土石混合料至规划地面高程，斜坡采用混凝土梁格结构并进行绿化; 堤顶路面临水侧设栏杆( 兼防浪墙) ，路面宽4. 5 m，路面后设5. 5 ～ 10 m宽绿化带; 迎水面高程1. 0 m设平台，平台宽6. 0 m，采用混凝土梁格结构，先铺设0. 2 m厚碎石垫层，再铺设0. 3 m厚干砌块石护面; 平台1. 0 m外侧以＞ 1 ∶ 3. 0 边坡放至规划河底高程2. 5 ～2. 0 m; 某地河道河底主槽宽36. 2 m。
3. 2 堤防基础设计
针对某段河道边坡进行整体稳定分析，经分析部分河道边坡在不同设计工况下，整体抗滑稳定安全系数达不到规范要求，故此必须对堤防基础进行处理，提高土体各项指标。拟定采用塑料排水板方案一和混凝土搅拌桩方案二两种基础处理方案。
3. 2. 1 塑料排水板
优点为: 竖向排水效果好，堤下土固结效果好且随时间增长，土体强度越好。缺点为: ①需预压施工期长，工期长; ②工序多，对排水碎石层要求严格; ③工程位于某江支流，受涨落潮影响，且塑料排水板施工机械重量大，占地面积多，临时工程费用高。
3. 2. 2 水泥搅拌桩
优点: ①桩土搅拌后土体强度在较短时间内就有增长; ②工程安全性高; ③两者造价比较接近，但是针对该工程特点，水泥搅拌桩较节省。缺点: 工程对河道水质、周边生态有一定的影响，但影响较小。两种方法各有优缺点，但针对本工程实例，方案二具有施工期较短，且能有效提高地基的承载力，安全性能高，考虑到工程区地面回填高度达2. 0 ～ 2. 2 m，且防洪堤边坡高度达9 m，故考虑工程的安全，推荐使用水泥搅拌桩基础。
3. 2. 3 基础工程措施比较
工程区位属软土区，淤泥层厚，而堤防高度相对较高，所以对基础的处理尤为重要。目前我国对类似软土地基的处理手段主要为真空预压法、强桩基排架处理、水泥搅拌桩法、塑料排水板法等。其中，某地方针对防洪堤结构基础处理以水泥搅拌桩法、塑料排水板法为主，故针对上述两种情况作相应的经济分析。初步考虑沿线地质勘察资料及审查确定的防洪堤上部结构相同，以斜坡+平台+ 挡墙结构型式处理，基础分别采用水泥搅拌桩和塑料排水板处理比较。
水泥搅拌桩的优点: 桩土搅拌后土体强度在较短时间内就有增长; 工程安全性高。两者造价比较接近，但是针对该工程单侧受力且岸坡落差大的特点，水泥搅拌桩较节省。水泥搅拌桩的缺点: 工程对河道水质、周边生态有一定的影响，但影响较小。塑料排水板的优点: 竖向排水效果好，堤下土固结效果好且随时间增长，土体强度越好。塑料排水板的缺点:排水板处理断面较大，范围广; 需预压施工期长，工期长，沉降大; 工序多，对排水碎石层要求严格; 工程位于某江支流，受涨落潮影响，且塑料排水板施工机械重量大，占地面积多，临时工程费用高。
根据上述比较分析，水泥搅拌桩适用于单侧高边坡稳定基础处理，且费用增加较小，故本工程河道堤防基础全线初步推荐水泥搅拌桩方案，其它特殊段做其它基础处理。
4 水泥搅拌桩施工工艺
4. 1 基本工艺
水泥土搅拌桩采用SJB － II 型搅拌机施工。该型搅拌机为中心管喷浆、双搅头，单头直径0. 7 m。施工工艺为: 桩位放样钻机就位检验、调整钻机正循环钻进至设计深度打开高压注浆泵反循环提钻并喷水泥浆至工作基准面以下0. 3 m重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度反循环提钻至地表成桩结束施工下一根桩。施工场地应事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍( 包括大块石、树根和生活垃圾等) 。施工时严格控制水灰比( 0. 45 ～ 0. 50) 、水泥掺量、每米掺灰量、高效减水剂等。搅拌桩的垂直偏差不得超过1%，桩机与桩位的对中误差≤2 cm，成桩后的桩位偏差≤8 cm。为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下，左、右距离相等来进行控制。施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。桩浇筑后7 d之内不得开挖基坑，并禁止使用机械挖掘，桩头要小心处理，不得用重锤敲击，桩头应整平，并高出基底标高2 ～ 3 cm。在成桩后的7 和28 d后，分别进行桩
体和强度检测。
4. 2 设计工艺
室内配合比设计: 7 d 无侧限抗压强度: qu≥0. 8 MPa; 28 d无侧限抗压强度: qu ≥1. 6 MPa; 90 d无侧限抗压强度: qu ≥2. 4 MPa。现场质量检测: 28 d取芯强度: R28 ≥0. 8 MPa; 90 d取芯强度: R90 ≥1. 2 MPa。
5 结语
水泥搅拌桩的地基处理方法具有无振动、无噪声、无环境污染和加固费用低廉等优点，而且施工周期短，便于施工的组织和运作，是水利工程中提高地基承载力和地基土抗剪强度较为普遍采用的一种基础处理措施。本工程搅拌地基加固完工后，分别组织了检查验收并进行了荷载试验，经综合评价满足设计要求的地基承载力要求，质量等级为优良。
［参考文献］
［1］ JGJ 79 － 2002，建筑地基处理技术规范［S］.
［2］ 胡涛. 水泥搅拌桩在某防洪工程地基处理中的应用［J］. 浙江水利科技， 2007， 154( 6) : 57 － 59.