水泥搅拌桩在护岸软基处理中的应用

2021-11-27王丽

科学技术创新 2021年31期

王丽

（厦门合诚工程设计院有限公司，福建厦门 361009）

直力式护岸具有结构型式简单、整体性能较好、节约用地、施工便捷等优点，它依靠自身及填料的重量来维持上部和整体结构的稳定性，因此它要求有比较好的地基。采用水泥搅拌桩加固软弱土层，形成复合地基是目前比较常用的地基处理方式之一。搅拌桩的布置型式通常为柱式、壁式、格栅式和块式。对地基承载力而言，提高整块地基土中水泥搅拌桩的置换率相较增加每根搅拌桩的桩长效果更加明显；对于基础变形来而言，增加每根搅拌桩的桩长有利于减小地基的工后沉降。两则兼顾考虑，选用长短壁式水泥搅拌桩，通过设计合理的长壁和短壁尺寸既能满足承载力和变形要求，又能减少桩长，提高施工效率，节约工程投资。

1 项目概况

马銮湾某工程建设内容主要包括：新建直立式护岸167m，新建复合式护岸637m。

2 基础资料

2.1 设计水位（85 国家高程）

湾内最高控制水位：▽3.62；湾内设计洪水位：▽2.90；景观水位：▽1.06；内防洪起调水位：∇0.39；湾内最低控制水位：∇-2.76。

2.2 波浪（表1）

表1 护岸前沿设计波要素（m/s）

2.3 工程地质

根据本工程的地勘资料，直立式护岸下方岩土层自上而下分布为：素填土（厚度约0.7～2.1m）、淤泥混砂（厚度约2.5～5.2m，γ = 16.3,c = 11.5,φ =2.5）、淤泥质土（厚度约3.7～8m，γ = 16.6,c = 13,φ =4）、粉质或残积粘性土等。

3 护岸结构设计

3.1 结构方案

图2 壁式拌和体尺寸示意图

直立式护岸前沿挡土结构采用直立式挡墙方案，挡墙下方为碎石基床，后方为10～100kg 抛石棱体及倒滤层。基床持力层为搅拌桩处理过后的地基土，搅拌桩采用壁式拌和体，壁间宽度为2.5m，短壁打至高程-4.0m，长壁的打入深度按照穿透淤泥层并打入下一硬质土层至少1m 控制（图1-2）。

图1 直立式护岸断面图

3.2 结构计算

根据《水运工程地基设计规范》（JTS147-2017）进行拌和体抗压承载力验算、长壁和短壁的抗剪强度及地基承载力验算。

3.2.1 拌和体的强度验算

拌和体抗压承载力应按下式进行验算：

计算结果见表2-3。

表2 拌和体抗压强度验算结果汇总表

4 水泥搅拌桩技术要求

4.1 水泥搅拌桩桩底要求穿透上部淤泥层，进入下部的土层至少1m。

4.2 搅拌桩要求采用双向搅拌工艺。

4.3 桩体无侧限抗压强度：28 天龄期强度不小于1.0Mpa，90天龄期强度不小于1.8Mpa。

4.4 本次设计按LL=Ls=2.5m 考虑，具体以现场实验控制为准。

4.5 搅拌桩应选用新鲜的硅酸盐水泥，存放时间不宜超过三周。

4.6 搅拌体施工时应分段设缝，且分缝位置与上部结构缝统一，以形成上下通缝，标准分段长度为20m，缝宽为100mm。

5 施工控制及效果

5.1 水泥搅拌桩施工要求

5.1.1 水泥搅拌体的施工应采用配套完善的专用设备进行。

5.1.2 施工前应根据设计要求，进行水泥土搅拌桩的工艺性试桩，试桩需满足要求：数量上单头不得少于3 根，多头不得少于3 组，并检验试桩的质量。

5.1.3 本次施工搅拌桩选用双向，施工时需确保水泥和软弱土体经过20 次以上的充分拌和。

5.1.4 以竖向承载力作为控制因素的搅拌桩施工时，应在注浆面高于桩顶设计标高30～50cm 时停止注浆。

5.1.5 施工时应在平整的水平面上安放搅拌桩机底盘，保持导向架处于竖直方向，搅拌桩应满足：成桩直径不小于设计直径，桩长不小于设计桩长，搅拌桩桩位偏差在5cm 以内，桩体垂直度偏差在1%以内。

5.2 检验要求

5.2.1 在施工过程中应检验水泥土相应龄期的强度、拌和的均匀性及底部的搅拌情况。施工完工后应对其搅拌桩的质量进行检验，主要包括：施工记录的核查、拌和体的桩长、桩身直径、桩体垂直度、单根搅拌桩每延米的用浆量，此外还需对桩体试块进行抗压强度检测等。

5.2.2 检测取样时应对桩体采用垂直钻芯，桩与桩之间的搭接部位采用斜钻芯，取出的芯样送入实验室，进行试块的重度、含水率、无侧限抗压强度等物理学试验。

5.2.3 应对单桩和复合地基的承载力进行检验，载荷试验在成桩28 天或90 天后进行，抽检桩数为总成桩数量的0.2%～0.5%，且至少抽取3 处。水泥搅拌桩单桩承载力不小于128kN，一般复合地基承载力不小于100kPa。

5.2.4 现场试验：在正式大面积开工前应选取一段（20m）竖式基础作为试验段。

5.3 施工效果

现场施工采用高效率SJB-Ⅲ三轴水泥搅拌桩机，为满足壁式拌合体海侧长壁处理宽度及陆侧长短壁处理宽度，水泥搅拌桩选用桩径φ1000mm、搭接300mm 双向水泥搅拌桩。检测试验时抽取了43 根水泥搅拌桩，进行垂直取芯检测，其桩身长度检测、桩身完整性检测及拌和土强度结果均符合要求。复合地基承载力≥100kpa 载荷试验，其承载力特征值均满足设计需要。