水泥土搅拌桩在堤防加固工程中的设计与运用

　　摘 要：本文通过工程实例介绍了水利工程软土地基水泥土搅拌桩处理设计计算方法、地基加固处理桩型选择、以及水泥土搅拌桩在堤防基础加固工程中的运用，旨在为同类工程提供经验参考。 　　关键词：水泥土搅拌桩 置换率 单桩承载力 复合地基承载力 堤防整体稳定 　　1.引言 　　水泥土搅拌桩是采用水泥作为固化剂，通过搅拌机械，将地基中土体和固化剂强制搅拌，利用固化剂和土体之间产生的一系列物理、化学反应而形成的一种桩型。适用土体一般为软土基础，比如饱和软粘土、淤泥、淤泥质土和松散砂土等。在我国运用已超过30年，被广泛运用于各类工程软土基础的加固处理，陆上加固深度可达30m。水泥土搅拌桩在水利工程中也被广泛采用，大多用于防渗、基坑支护、泵站水闸基础加固等，大面积用于堤防工程基础土体加固的实例还比较少。笔者曾参与中山市东凤镇新沙岛岸墙工程的设计工作，本工程是采用水泥土搅拌桩基础处理量较大的堤防加固工程。本文结合这一工程实例浅谈水泥土搅拌桩在堤防工程中的设计与运用。 　　2.工程概况 　　新沙岛位于中山市东凤镇东部，是鸡鸦水道内的一座冲积形成的岛屿，面积约0.79km2，处于荒废状态。《中山市国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》明确提出要将新沙岛建设成为休闲度假区，岛内将陆续建设水上游艇度假区、高尚住宅区、星级酒店等。新沙岛现状堤防填筑土料差，塌方时有发生，堤防全段防洪标准低，遇有大洪水常常漫顶。根据规划其防洪标准为30年一遇，堤防级别为3级。 　　根据岩土工程勘察报告，新沙岛堤防基础土层主要有填土、淤泥、中细沙、淤泥质粉沙、淤泥质土等。本工程堤线较长，地质钻孔也较多，本文选取ZK4地质钻孔为例进行相关计算。其土层主要为： 　　淤泥：深灰色，饱和，流塑，土质一般，含少量粉砂和贝壳碎屑，含有机质，具腥臭味。其承载力特征值为60kPa，压缩模量2.71MPa，层厚2.26m。 　　中细砂：灰色―灰褐色，饱和，松散，分选性一般，级配差，粘粒含量较少，矿物成分以长石、石英、白云母为主，局部含白色贝壳碎片。其承载力特征值为140kPa，压缩模量6.0MPa，层厚13.05m。作标准贯入试验26次，击数N'为4～9击，平均6.2击。 　　淤泥质粉砂：深灰、灰黑色，稍密，饱和，级配不良，粘粒含量较高，长石、石英、白云母为主，局部含白色贝壳碎片。其承载力特征值为75kPa，压缩模量2.57MPa，层厚8.59m。作标准贯入试验20次，击数N'为2～5击，平均2.5击。 　　各土层工程特性指标见表1。 　　3.堤防基础处理设计 　　设计堤防岸墙为重力式岸墙，堤防结构型式为：迎水侧砌筑浆砌石重力式挡墙，并在挡墙临水侧包C25砼幕墙、挡墙底板为C25砼底板，底板厚0.5m，宽3.85m，从堤顶到墙顶填土放坡，坡度为1：3.0，草皮护坡，墙顶高程为4.20m，墙顶与草皮护坡之间为二级平台，平台宽1.5m。挡墙每12m分一缝，挡墙基础采用直径为0.5m的水泥土搅拌桩进行基础处理，桩间距为1.0m×0.8m，桩长12m。ZK4地质钻孔附近堤防标准断面图见图1。 　　根据计算，基础处理后的复合地基承载力特征值为122.1kPa。根据初定的布桩间距和桩长，当采用φ500水泥土搅拌桩进行基础处理后复核地基承载力均大于岸墙稳定计算所得的最大地基应力86.5kPa，也大于最大岸墙最大平均地基应力81.2kPa。因此，岸墙基础采用φ500水泥土搅拌桩进行基础处理满足岸墙稳定与承载力要求。 　　搅拌桩复合地基的等效强度指标计算结果如表2。 　　通过以上计算求得搅拌桩复合地基的等效强度指标，堤防整体稳定计算时，输入土层特性指标时，搅拌桩加固地层将作为单独的土层划分出来，并使用计算特性指标值。 　　4.2水泥土搅拌桩深层处理后对堤防整体稳定的影响 　　本工程新沙岛所处地层均为软弱土，一般土层分布为上层为较厚的松散中细砂土层、下部为淤泥质粉砂土层，因此，采用折线滑动法对本工程进行整体稳定计算是合理的。 　　根据岩土工程勘察报告可知，新沙岛地质土层对堤防整体抗滑十分不利，需要不需要水泥土搅拌桩进行深层处理，要通过基础处理前后分别对堤防整体稳定进行计算才能进行判断。通过对ZK4地质钻孔附近堤防断面分别进行水泥土搅拌桩深层处理前后的整体稳定验算，计算结果对比表见表3。 　　从上表可以看出，若不对堤防地基土层采用水泥土搅拌桩进行深层基础处理，堤防整体稳定存在很大的安全隐患，为避免整体滑坡的等破坏性地质灾害的发生，采用水泥土搅拌桩进行深层基础处理是合理的，也是必要的。 　　5.结束语 　　如何合理确定搅拌桩布置型式、桩间距、桩长等，需要经过大量的试算过程，否则桩间距过密、桩长太长就会提高工程成本，造成浪费。上述计算采用的桩距、桩长是工程设计中通过试算后的最终成果值，旨在为水利工程设计人员提供一个类似工程的基础处理方案的设计计算思路。水泥土搅拌桩非常适合像东凤镇新沙岛岸墙工程堤基软土基础处理，不仅满足上部结构的承载力要求，还通过对基础软土进行深层搅拌改善其工程特性指标提高整体稳定性，在堤防加固工程中具有广泛的应用前景。 　　参考文献： 　　[1]GB50286―98堤防工程设计规范.北京：中国计划出版社，1998. 　　[2]SL379―2007水工挡土墙设计规范.北京：中国水利水电出版社，2007. 　　[3]JGJ79―2002建筑地基处理技术规范.北京：中国建筑工业出版社，2002. 　　[4]GB50007―2011建筑地基基础设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2011. 　　[5]DB44/T182―2004广东省海堤工程设计导则（试行）.北京：中国水利水电出版社，2004.[6]龚晓南主编.地基处理手册（第三版）.北京：中国建筑工业出版社，2008.