双向搅拌桩复合地基在新建码头退建堤防堤基中的应用

王 晶 李夫仲

（1安徽省路港工程有限责任公司，安徽合肥 230022；2安徽省交通勘察设计院有限公司，安徽合肥 230011）

双向搅拌桩由动力系统带动分别安装在内、外同心钻杆上的2组搅拌叶片同时正、反向旋转搅拌水泥土而形成，见图1。近年来，双向搅拌桩在我国公路、铁路、水利建设行业软土地基处理中取得了广泛应用，但在堤防建设，尤其是结合临近码头的堤防建设领域鲜见双向搅拌桩的应用。

图1 双向搅拌桩施工工艺

1 项目背景

根据国家和安徽省对水泥工业实施“控制总量、调整结构”的产业政策，结合自身亟待调整水泥产品结构、降低成本的情况，为进一步发展主业、做大做强主业、开拓市场，充分发挥公司技术优势、资金优势，拟在河岸边新建一座企业配套码头。该码头采用开挖式港池、退建堤防等方式建设，根据码头平面图，上游新大堤渐进段设计长约110m，下游新大堤渐进段设计长约170m，码头后方新大堤设计长度约400m。共计退建堤防约550m，新建堤防约670m。新大堤与现有老堤基本平行，最远处相距约70m。

堤防工程级别：3级。退建堤防设计高程为10.8m，两侧逐渐过渡到现有老大堤（堤高为10.0～10.8m）。

渗流控制要求：应保证堤基及背水侧堤脚外土层的渗透稳定。本次采用水泥土搅拌桩、堤后砂性土反压盖重及迎水坡防渗膜等措施，提高渗透稳定。

稳定和变形的要求：堤基稳定应进行静力稳定计算；竣工后堤基和堤身的总沉降量和不均匀沉降量应不影响堤防的安全运用。

2 地质条件

拟建场地及附近地貌单元为江淮丘陵的一部分，为低山丘陵和河谷平原，地貌形态为河谷平原。微地貌形态包括一级阶地、河漫滩等。拟建场地地形平坦，勘察场地时，地面标高为5.58～7.87m。

拟建场地地层结构较复杂，各岩土层如图2：1层素填土、2层粘土、3层淤泥质粘土、4层粘土、5层圆砾、6层强风化砂岩。根据地质资料，退建的堤防地基下土层含有15.7～26.6m厚度的淤泥质粘土，含水量50.8%，孔隙比1.439，抗剪强度低，容许承载力仅65kPa。堤基条件差，需进行处理。

图2 码头平台段堤基处理示意图

3 方案设计

退建大堤填方高度约5.4m，经过计算分析，退建堤防下现状地基承载力及工后沉降皆不满足设计要求，因而，需要对退建堤防下地基进行处理。根据本工程的堤防标准、地质资料、退建堤防填土高度、地基承载力要求、沉降控制标准及边坡的稳定性等，本次设计拟定了水泥土双向搅拌桩结合堤脚外反压盖重的设计方案，并采取控制施工加荷速率措施。

软基沉降、承载力验算和稳定性验算分别理正软土地基堤坝设计软件（分层总和法、稳定验算模块）和土石坝稳定分析系统（HH-SLOPE）软件（瑞典圆弧滑动法），结合堤坝的边界条件、地质参数和工况情况，结果见表1。

表1 设计边坡地基处理后成果表

退建堤防抗滑安全系数不小于3级堤防施工条件下抗滑安全系数，可满足码头建设需要。

4 施工

⒋1 堤基施工

水泥土双向搅拌桩：水泥掺入量14%，采用标号42.5水泥，设计桩直径0.7m，桩长7.0～11.0m，桩间距2.0m，等边三角形布置，桩顶设置0.5m厚的水泥土垫层（水泥掺入量8%）。垫层内设置一层E6钢筋焊接网片，使堤防荷载相对均匀地分配给双向水泥搅拌桩和桩间土共同承担，同时，提高堤防的整体稳定性。

水泥土双向搅拌桩施工工艺流程：搅拌机就位—喷浆下沉—施工桩体—提升搅拌—伸展叶片—切土下沉—提升搅拌—形成状体。

打桩顺序的一般规定：水泥土双向搅拌桩属于非挤土桩，一般情况下对施工顺序无特殊要求。若施工场地一侧靠近建(构)筑物，应从靠近建(构)筑物一侧由近向远施工。若施工场地一侧靠近边坡，应从靠近边坡一侧由近向远施工，在坡边施工时应采取可靠的防护措施，防止边坡失稳和机械安全。

⒋2 堤身施工

堤脚外反压盖重：根据整体稳定性估算，码头后方堤防的堤脚外反压盖重宽度为15m（考虑后方有作为堆场的可能），两侧渐进段堤防段的堤脚外反压盖重宽度为5m。盖重应和堤身同步填筑。堤身断面布置：码头迎水坡设戗台，背水坡脚外设有反压盖重。填筑标准：堤身填筑应在堤基处理完毕、验收合格后，才能分层填筑，厚度约20～30cm。粘性土土堤的分层填筑压实度不应小于90%，堤顶级配碎石下80cm范围内土层填筑压实度不应小于95%。堤顶高程：10.8m，由两侧堤防高程逐步过渡到原大堤现有高程。堤坡与戗台：设计内外侧边坡均为1:3。迎水坡上坡接原地面与港池开挖下坡接原地面间设有一戗台，宽度不小于1.5m。筑堤材料：土料选用亚粘土，粘粒含量为15%～30%，塑性指数为10～20，且不得含植物根茎、砖瓦垃圾等杂质；填筑土料含水率与最优含水率的允许偏差为±3%；堤后盖重宜选用砂性土。

本堤防退建工程竣工验收投入使用已逾七年，各方面良好，得到了建设单位的充分肯定，使项目所在区域内水泥制品的供应得到了保障。由此，双向搅拌桩在含有深厚软土的堤基加固中应用获得成功，可为以后类似水利工程建设提供参考。