水泥攪拌樁在護岸軟基處理中的應(yīng)用

王麗

（廈門合誠工程設(shè)計院有限公司，福建 廈門 361009）

直力式護岸具有結(jié)構(gòu)型式簡單、整體性能較好、節(jié)約用地、施工便捷等優(yōu)點，它依靠自身及填料的重量來維持上部和整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此它要求有比較好的地基。采用水泥攪拌樁加固軟弱土層，形成復(fù)合地基是目前比較常用的地基處理方式之一。攪拌樁的布置型式通常為柱式、壁式、格柵式和塊式。對地基承載力而言，提高整塊地基土中水泥攪拌樁的置換率相較增加每根攪拌樁的樁長效果更加明顯；對于基礎(chǔ)變形來而言，增加每根攪拌樁的樁長有利于減小地基的工后沉降。兩則兼顧考慮，選用長短壁式水泥攪拌樁，通過設(shè)計合理的長壁和短壁尺寸既能滿足承載力和變形要求，又能減少樁長，提高施工效率，節(jié)約工程投資。

1 項目概況

馬鑾灣某工程建設(shè)內(nèi)容主要包括：新建直立式護岸167m，新建復(fù)合式護岸637m。

2 基礎(chǔ)資料

2.1 設(shè)計水位（85 國家高程）

灣內(nèi)最高控制水位：▽3.62；灣內(nèi)設(shè)計洪水位：▽2.90；景觀水位：▽1.06；內(nèi)防洪起調(diào)水位：?0.39；灣內(nèi)最低控制水位：?-2.76。

2.2 波浪（表1）

表1 護岸前沿設(shè)計波要素（m/s）

2.3 工程地質(zhì)

根據(jù)本工程的地勘資料，直立式護岸下方巖土層自上而下分布為：素填土（厚度約0.7～2.1m）、淤泥混砂（厚度約2.5～5.2m，γ = 16.3,c = 11.5,φ =2.5）、淤泥質(zhì)土（厚度約3.7～8m，γ = 16.6,c = 13,φ =4）、粉質(zhì)或殘積粘性土等。

3 護岸結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 結(jié)構(gòu)方案

圖2 壁式拌和體尺寸示意圖

直立式護岸前沿擋土結(jié)構(gòu)采用直立式擋墻方案，擋墻下方為碎石基床，后方為10～100kg 拋石棱體及倒濾層。基床持力層為攪拌樁處理過后的地基土，攪拌樁采用壁式拌和體，壁間寬度為2.5m，短壁打至高程-4.0m，長壁的打入深度按照穿透淤泥層并打入下一硬質(zhì)土層至少1m 控制（圖1-2）。

圖1 直立式護岸斷面圖

3.2 結(jié)構(gòu)計算

根據(jù)《水運工程地基設(shè)計規(guī)范》（JTS147-2017）進行拌和體抗壓承載力驗算、長壁和短壁的抗剪強度及地基承載力驗算。

3.2.1 拌和體的強度驗算

拌和體抗壓承載力應(yīng)按下式進行驗算：

計算結(jié)果見表2-3。

表2 拌和體抗壓強度驗算結(jié)果匯總表

4 水泥攪拌樁技術(shù)要求

4.1 水泥攪拌樁樁底要求穿透上部淤泥層，進入下部的土層至少1m。

4.2 攪拌樁要求采用雙向攪拌工藝。

4.3 樁體無側(cè)限抗壓強度：28 天齡期強度不小于1.0Mpa，90天齡期強度不小于1.8Mpa。

4.4 本次設(shè)計按LL=Ls=2.5m 考慮，具體以現(xiàn)場實驗控制為準(zhǔn)。

4.5 攪拌樁應(yīng)選用新鮮的硅酸鹽水泥，存放時間不宜超過三周。

4.6 攪拌體施工時應(yīng)分段設(shè)縫，且分縫位置與上部結(jié)構(gòu)縫統(tǒng)一，以形成上下通縫，標(biāo)準(zhǔn)分段長度為20m，縫寬為100mm。

5 施工控制及效果

5.1 水泥攪拌樁施工要求

5.1.1 水泥攪拌體的施工應(yīng)采用配套完善的專用設(shè)備進行。

5.1.2 施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求，進行水泥土攪拌樁的工藝性試樁，試樁需滿足要求：數(shù)量上單頭不得少于3 根，多頭不得少于3 組，并檢驗試樁的質(zhì)量。

5.1.3 本次施工攪拌樁選用雙向，施工時需確保水泥和軟弱土體經(jīng)過20 次以上的充分拌和。

5.1.4 以豎向承載力作為控制因素的攪拌樁施工時，應(yīng)在注漿面高于樁頂設(shè)計標(biāo)高30～50cm 時停止注漿。

5.1.5 施工時應(yīng)在平整的水平面上安放攪拌樁機底盤，保持導(dǎo)向架處于豎直方向，攪拌樁應(yīng)滿足：成樁直徑不小于設(shè)計直徑，樁長不小于設(shè)計樁長，攪拌樁樁位偏差在5cm 以內(nèi)，樁體垂直度偏差在1%以內(nèi)。

5.2 檢驗要求

5.2.1 在施工過程中應(yīng)檢驗水泥土相應(yīng)齡期的強度、拌和的均勻性及底部的攪拌情況。施工完工后應(yīng)對其攪拌樁的質(zhì)量進行檢驗，主要包括：施工記錄的核查、拌和體的樁長、樁身直徑、樁體垂直度、單根攪拌樁每延米的用漿量，此外還需對樁體試塊進行抗壓強度檢測等。

5.2.2 檢測取樣時應(yīng)對樁體采用垂直鉆芯，樁與樁之間的搭接部位采用斜鉆芯，取出的芯樣送入實驗室，進行試塊的重度、含水率、無側(cè)限抗壓強度等物理學(xué)試驗。

5.2.3 應(yīng)對單樁和復(fù)合地基的承載力進行檢驗，載荷試驗在成樁28 天或90 天后進行，抽檢樁數(shù)為總成樁數(shù)量的0.2%～0.5%，且至少抽取3 處。水泥攪拌樁單樁承載力不小于128kN，一般復(fù)合地基承載力不小于100kPa。

5.2.4 現(xiàn)場試驗：在正式大面積開工前應(yīng)選取一段（20m）豎式基礎(chǔ)作為試驗段。

5.3 施工效果

現(xiàn)場施工采用高效率SJB-Ⅲ三軸水泥攪拌樁機，為滿足壁式拌合體海側(cè)長壁處理寬度及陸側(cè)長短壁處理寬度，水泥攪拌樁選用樁徑φ1000mm、搭接300mm 雙向水泥攪拌樁。檢測試驗時抽取了43 根水泥攪拌樁，進行垂直取芯檢測，其樁身長度檢測、樁身完整性檢測及拌和土強度結(jié)果均符合要求。復(fù)合地基承載力≥100kpa 載荷試驗，其承載力特征值均滿足設(shè)計需要。

表3 直立式護岸地基承載力計算結(jié)果匯總表

6 結(jié)論

本文介紹了長短壁式水泥攪拌樁在護岸工程地基處理中的應(yīng)用，現(xiàn)場施工的水泥攪拌樁效果較好。長短壁式水泥攪拌樁在軟基處理中的應(yīng)用，既滿足了上部結(jié)構(gòu)對地基承載力的需求、保障了整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，又減少了水泥攪拌樁的用量，加快了地基處理的工期，降低了工程造價，為護岸及軟基處理工程的建設(shè)提供了有力保障。