浅谈软弱地基复杂地质层堤防基础处理办法

傅辉云

（宁波市水利水电规划设计研究院，浙江宁波　315192）

浅谈软弱地基复杂地质层堤防基础处理办法

傅辉云

（宁波市水利水电规划设计研究院，浙江宁波315192）

本文针对沿海地区城市堤防深层软土地基顶部覆盖杂填土的地质特点，通过实际工程案例，经技术比较与分析计算，确定堤防工程基础处理方式，为类似工程的设计工作提供参考。

软土复杂地基；基础处理；高压旋喷桩；复合地基

沿海地区地基土的主要特点为含水率高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高，目前软土地基上堤防工程的地基处理方式基本为采用水泥搅拌桩，成功工程案例较多。然而，沿海地区的城市堤防因受人类活动影响，原状地基上覆盖较厚的杂填土，杂填土中主要由黏性土、碎石、块石及一些建筑垃圾等组成，成分复杂且极不均匀，该类土层较厚，清除困难，且无法通过水泥搅拌桩进行加固处理。本文针对此类地基特点，结合实际工程案例，阐述高压旋喷桩加固此类地基的可行性，供类似工程参考。

1　工程概况

奉化江堤防改建工程，堤防级别2级，防洪（潮）标准100年一遇，设计洪水位3.53m（1985国家高程基准，下同）。

防洪堤采用堤岸分离的二线制，岸墙采用C20混凝土灌砌石挡墙，墙顶标高2.65m，墙前采用抛石护脚厚1m，后方设 C25钢筋混凝土防洪墙，墙顶标高4.33m，防洪堤与岸墙之间进行景观绿化处理，堤防后方坡脚外为城市市政道路。防洪堤标准断面见下页图。

地质情况:堤防表层有2.3～5.5m杂填土，杂填土主要由黏土、碎石及一些建筑垃圾组成，成分复杂且极不均匀，下部有较厚的淤泥质土，淤泥质土为高压缩、低强度的软土，是该段堤防岸坡稳定的主要控制层。

防洪堤标准断面图

2　基础处理方案的选择

通过计算可知，若不进行地基处理，堤防抗滑稳定安全系数无法达到规范要求，存在滑坡风险，须进行地基处理才能保证堤防施工期及运行期的安全。

对于淤泥层地基，常采用水泥搅拌桩方案，因该工程上部覆盖较厚的杂填土层，水泥搅拌桩无法实施，因此，结合堤防结构，初步拟定高压旋喷桩及钻孔灌注桩处理方式进行比选。

2.1高压旋喷桩方案

高压旋喷桩是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水、空气成为20～40MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏土体，同时钻杆以一定速度逐渐提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个圆柱状固结体，根据喷射方法的不同，喷射注浆可分为单管法、二重管法和三重管法［4］。高压旋喷桩对淤泥、淤泥质土及杂填土等具有很好的适用性，且施工技术成熟，机械荷载较小。

2.2钻孔灌注桩方案

灌注桩是直接在桩位用机械或人工方法就地成孔后，在孔内下设钢筋笼和浇注混凝土形成桩基础，施工技术成熟，施工机械相对简单且荷载小，但施工速度较慢，且施工过程中产生较多的泥浆，对环境有一定影响。

结合该工程工期紧的特点，兼顾工程造价，故采用高压旋喷桩作为堤防基础处理的推荐方案。

3　高压旋喷桩复合地基设计

3.1高压旋喷桩平面布置及技术要求

结合岸墙地基应力分布特点及工程地质条件，该次高压旋喷桩采用格栅状布置型式，高压旋喷桩桩径选用φ700，采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，水泥掺量为25%，粉煤灰掺量为水泥量的30%，水灰比为0.8～1.2，采用双重管法施工。

3.2地基土的物理力学指标

根据地勘资料，该工程地基基本以软黏土为主，具有高度敏感性，具体物理力学指标见表1。

表1　土层物理力学指标

3.3复合地基的置换率

复合地基的置换率按式（1）［2］计算:

式中fspk——复合地基承载力特征值，计算得255.1kPa；

b——桩间土承载力折减系数，取0.75；

fsk——处理后桩间土的承载力特征值，可取天然地基承载力特征值（70kPa）；

Ra——单桩竖向承载力特征值，计算得

115.4kN。

经计算得，m=81.8%。

3.4防洪堤整体稳定计算

a.复合土层计算参数按式（2）［1］、式（3）［1］计算:

式中fsp、Csp——复合土层内摩擦角、黏聚力；

fp、Cp——水泥加固土内摩擦角、黏聚力，取

fp=0，Cp=90kPa；

fs、Cs——桩间土的内摩擦角、黏聚力；m——面积置换率。

根据式（2）、式（3）计算，Ⅱ1淤泥质黏土复合层fsp=9.4°，Csp=75.5kPa；Ⅱ2淤泥质粉质黏土复合层fsp=13.3°，Csp=75.8kPa；Ⅱ3淤泥质黏土复合层fsp= 7.2°，Csp=75.0kPa；Ⅳ粉质黏土复合层fsp=26.4°，Csp=75.7kPa。

b.设计计算工况。土堤抗滑稳定计算分为正常运行和非常运行两种，根据《堤防工程设计规范》（GB 50286—2013）［3］，正常运行条件下抗滑稳定安全系数K≥1.25（瑞典圆弧法），非常运行条件下抗滑稳定安全系数K≥1.15（瑞典圆弧法）。

正常运行期:ⓐ设计洪水位下稳定渗流期或不稳定渗流期的背水侧堤坡；ⓑ设计洪水位（设计水位）骤降至常水位时临水侧堤坡。

非常运行期:施工期的临水、背水侧堤坡。

设计断面选取最不利断面作为堤防稳定计算典型断面。

c.计算结论。堤防抗滑稳定计算，采用河海大学AutoBank7.04进行计算，计算方法为瑞典圆弧滑动法，其中工况一、工况二为有效应力法，工况三为总应力法。计算结果见表2。

4　钻孔取芯检测结论

现场试桩后进行取芯检测，芯样进行无侧限抗压强度实验，结果见表3。

表3　水泥搅拌桩复合地基指标计算成果

根据检测结果，桩身均匀，上下强度相差不大，表明采用高压旋喷灌浆后提高了基础的密度，降低了含水量，大幅度提高了软基的抗剪断强度［5］，能够很好地满足设计要求。

5　结语

高压旋喷桩基础处理办法具有施工简单、工期短、设备小、操作灵活等优势，能够较好地适应复杂的施工及地质环境，此基础处理办法在该工程中的成功运用，为处理浅层复杂地质的深层软土地基具有很好的指导意义。■

［1］JGJ 79—2012建筑地基处理技术规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2012.

［2］DL/T 5425—2009深层搅拌法技术规范［S］.北京:中国电力出版社，2009.

［3］GB 50286—2013堤防工程设计规范［S］.北京:中国计划出版社，2013.

［4］龚晓南.地基处理手册［M］.3版.北京:中国建筑工业出版社，2008.

［5］张健，李仁刚，李翔.浅析高压旋喷桩在软基渠道扶壁的应用［J］.水利建设与管理，2014（4）.

On dyke foundation treatment method of soft foundation complex geological layer

FU Huiyun
（Ningbo Water Resources and Hydropower Planning and Design Institute，Ningbo 315192，China）

In the paper，treatment mode of dyke project foundation is determined through technical comparison and analysis calculation from actual project case aiming at geological features of miscellaneous fill soil covered at the top of dyke deep soft soil foundation in coastal cities，thereby providing reference for designing similar projects.

soft soil complex foundation；foundation treatment；high pressure jet grouting pile；complex foundation

TV223

B

1005-4774（2016）05-0009-03

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.05.003