水泥搅拌桩在河道挡墙中的应用

缪利伟 李海洋

（江阴市水利工程公司江苏省无锡市江阴市214400）

水泥搅拌桩在河道挡墙中的应用

缪利伟 李海洋

（江阴市水利工程公司江苏省无锡市江阴市214400）

本文以实例的形式，阐述了在河道挡墙中水泥搅拌桩技术的应用，说明了在进行水泥搅拌桩施工中的设计要点，对其岸坡整体稳定计算和沉降计算方法进行了详细分析，为增强地基承载力提供可参考的建议。

水泥搅拌桩；河道挡墙；计算方法

在现代河道的挡墙建设中，水泥搅拌桩是一种应用较为成熟的技术方法，尤其在提高竖向承载力、抗剪强度和内摩擦角中应用最为广泛。水泥搅拌桩施工方法具有成本低、简单易操作及快速成桩和环境影响小等优点，特别在对淤泥质土加固和增强地基承载力的工程中表现更为优越。

1 水泥搅拌桩技术概况

水泥搅拌桩施工技术主要被用来对饱和软黏土地基进行加固处理，其技术原理是利用水泥作为固化的主剂，然后通过专门的搅拌设备，深入到地基中对软土与固化剂进行搅拌混合。通过固化剂与软土发生相应的物理化学反应后，软土会变得硬结，从而实现提高其整体性和水稳定性，并达到增强地基强度的效果。从目前市面来看，常用的水泥搅拌桩施工做法包括单轴、双轴和三轴搅拌桩三种。

水泥搅拌桩的工作方式是对地基土体进行无侧向挤压，因此施工产生的振动、噪音、泥浆和废水污染都非常小，施工设备简单易操作，加固成本较低。经过处理后，不仅提高了地基的承载力，而且提升了整体的抗滑能力，有效缓解了土体坍塌等风险[1]。

2 工程的概况与地质分析

2.1 工程概况

本文以福建长乐市莲柄港项目中友谊桥至龙门桥一段为例，该项目全程大约900m。目前上河道的口径宽度是32～45m，而且大部分都处于自然状态，一到汛期时洪水经常会漫过桥顶，严重威胁着河道两岸人民的生命财产安全。由于建筑垃圾堆积在河道内没经处理，这使河道严重淤塞，有些河道局部出现滑坡和塌岸的情况[2]。

2.2 地质条件

在经过钻孔和室内土工试验后得知该工程的地质条件相对简单，在勘探孔控制的深度范围内，场地被划分成两层。

（1）素填土Q4m1：顶板的高是3.01～3.69m，层厚是1.30～1.70m，顶板的总体坡度＜2°，顶板比较平缓。主要为黏性土，局部位置有少量的碎石混杂，堆填的时间＞1年左右，不固结。

（2）淤泥Q4m：顶板的标高是1.69～2.72m，钻孔显示的土层厚度＞12.30m，顶板的坡度＜3°，分布比较广泛。大部分由粘粉粒组成，粘性与干强度都相对较高，韧性处于中低等，稍有摇振反应，局部位置有少量的细砂，部分表层约莫有0.4m的耕植土。

3 工程施工策略分析

3.1 工程加固分析

为了确保岸坡和挡墙的稳定性，设计采用的是复式断面，而这种方式的成本较低。该方式在高程2.5m以下采用自嵌式挡墙结构，底板是C15的埋石混凝土，厚度为0.5m。在2.5m高程设置净宽2.5m的人行道平台，到岸顶的斜坡连接为1：2.5。

当挡墙坐落在淤泥土质上时，由于其土质软弱和含水量高的原因，太低的天然地基承载力无法满足挡墙的承载力，所以一定要对地基进行处理。在对方案进行科学仔细的研究后，该工程决定采用水泥搅拌桩进行复合地基处理，选择干法施工技术，搅拌桩的直径为60cm，将平面布置为正方形，中心距是0.9m，桩底的深度为12.0m，水泥的掺入量不能低于15%，采用C32.5的普通硅酸盐水泥，在使用前要对水泥进行送样检查，确保符合标准的。按照《防洪标准》、《堤防工程设计规范》和《福建省城市排水排涝设计暂行规定》等规范文件的规定，最终确定该工程级别为四级，排水排涝的标准设定在十年一遇。

3.2 地基承载力的计算

按照《建筑地基处理技术规范》中的第7.1和7.3节相关规定，计算搅拌桩的单桩竖向承载力标准值，可以采用以下两个公式进行计算。

通过（1）（2）计算得出，单桩竖向承载力分别是63.7kN、167kN，取其中最小的值，确定其承载力是63.7kN。

在单桩竖向承载力计算出来之后，依据《建筑地基处理技术规范》中的第7.1节，复合地基承载力的计算公式：

由公式（3）得出计算结果是106kPa，达到了地基承载力的要求标准。

3.3 边坡整体稳定性分析

3.3.1 抗滑稳定计算的原理

按照《堤防工程设计规范》中的规定，计算土堤边坡抗滑稳定的方法，可以采用瑞典圆弧滑动法[3]，该方法的计算原理如下：

公式（4）中“W”代表土条的重量，单位是kN；“Q、V”代表了水平与垂直地震惯性力，单位是kN；“u”代表作用在土条底面上的孔隙力，单位是kN/m2；“a”代表条块重力线和夹角大小，单位是°；“b”代表土条的宽度，单位是m；“c′”代表着土条底面的有效凝聚力，单位是kN/m2；“φ′”代表着有效摩擦角，单位是°；MC代表着水平地震惯性力对圆心的力矩，单位是kN/m；“R”代表圆弧半径，单位是m。

3.3.2 计算的程序和方法

计算堤防抗滑稳定的程序，一般是采用理正岩土边坡稳定的模块进行，计算方法也是采用了瑞典圆弧法。

（1）用搅拌桩桩体的抗滑力去平衡剩余下滑力，根据经验判断搅拌桩的抗剪强度采用200kPa为宜。

（2）运用面积比法来计算复合地基承载力C和φ的值，分别的计算公式为：

C=mC1+（1-m）C2

tanφ=mtanφ1+（1-m）tanφ2

公式中“m”代表面积的置换率；“C1、C2”代表搅拌桩桩身和软土层粘聚力，单位是kPa；“φ1、φ2”代表内摩擦角，单位是°，该工程采用第一种方法。

在对岸坡地基处理的前后，要根据三种工况计算抗滑稳定安全系数，如表1所示。

表1 不同工况中抗滑稳定安全系数计算结果

从上述结果可以得出，使用水泥搅拌桩对地基进行处理之后，岸坡的抗滑稳定性明显提高了，而且完全达到了规范的要求。

4 结束语

综上所述，在长乐市莲柄港友谊桥至龙门桥一段工程施工完成后，对挡墙的沉降、位移等情况进行了为期2年的观察检测，通过数据显示，所有参数值都保持在了允许的范围内。

[1]李振宇，陈青青，冯茂静.水泥搅拌桩在河道护岸边坡稳定处理中的应用[J].浙江水利科技，2015（04）：84～86.

[2]张光钊.水泥搅拌桩加固河道软土地基的现场监测研究[J].甘肃水利水电技术，2015（07）：30～34.

[3]余玉龙.水泥搅拌桩堤防基础处理分析与探讨[J].水利科技与经济，2011（05）：96～97.

TV553

A

1004-7344（2016）28-0173-02

2016-9-23

缪利伟（1986-），男，江苏无锡江阴人，助理工程师，本科，从事水利工程施工工作。

李海洋（1991-），男，江苏无锡江阴人，大专。