水泥土搅拌桩和袋装砂井联合法在填方边坡软基处理中的应用
时间：2020-05-09 08:52:09 来源：达达文档网 本文已影响 人 
赵世波
摘要：通过填方边坡下覆软弱地基处理采用水泥土搅拌桩和袋装砂井联合法进行处理的案例得出填方边坡软基处理效果较好，地基土体强度可以迅速提高，同时经过水泥土搅拌桩处理填方边坡的地基，能够使得高填方边坡的地基的稳定性大大提高。
关键词：水泥土搅拌桩;袋装砂井;填方边坡;地基处理;稳定性
1.引言
水泥土搅拌桩法是用于加固饱和软黏土地基的一种方法，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基[1]。排水固结法是对天然地基，或先在地基中设置砂井、塑料排水带等竖向排水井，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载，或是在建筑物建造以前，在场地先行加载预压，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法[2]。两种方法均属于地基处理的常用方法，袋装砂井排水固结法可以利用填方边坡的分级加载工况进行施工并同时兼顾排水固结法的荷载，但是由于填方边坡地基属于软弱地基，在填方施工过程中，排水固结较慢，仍然会发生地基强度不够而破坏，因此采用水泥搅拌法进行深层地基加固[3-4]。
2.工程概况
本文的工程是XX三期边坡治理工程，位于广东肇庆市。采用格栅型水泥搅拌桩对坡脚进行加固、挡土，防止边坡施工过程坡脚滑移侵占農田;然后进行塑料排水板/排水砂桩+强夯进行动力排水固结，并联合采用深层搅拌桩进行软土加固处理。其中K+O-K+168.2区段（图1）：地面标高为26m-29m.填土厚约2.5m- 14.Om，其下大部分有软弱淤泥质土，面积约8200m2，厚度2.lOm-8.40m，之下为硬塑状砂质粘土。规划边坡坡脚标高28m，坡顶标高50m，坡高为22m，为填方边坡。
根据规划设计的边坡高度及场地用地范围条件，边坡分级放坡的坡率可控制在1：2-1：2.5之间，通过采用理正计算软件的圆弧滑动法对高填方边坡的稳定性验算，当填方边坡的地基强度满足要求的条件下，按允许放坡坡比进行分级放坡，整体稳定性可满足规范要求，但由于填方边坡下部存在软土，边坡的整体稳定系数仅为0.813-1.13，未满足规范及设计要求，边坡在回填到设计标高前即可能会发生整体滑移失稳，因此需要对边坡软土地基进行加固处理。
3.地基处理对策
边坡高填方地基存在软弱地基，面积约22900m2。设计采取采用格栅型水泥搅拌桩对坡脚进行加固、挡土，防止边坡施工过程坡脚滑移侵占农田;然后进行塑料排水板/排水砂桩+强夯进行动力排水固结，并联合采用高压旋喷桩和深层搅拌桩进行软土加固处理。处理后的地基在高填方堆载下稳定系数地基上边坡的稳定系数由0.838变成1.334，下覆地基强度明显提高。
4.施工方案
对填方边坡软基进行处理，首先对软基进行场地平整，然后对地基进行地基处理，包括袋装砂井排水固结和水泥搅拌桩处理地基，最后在桩顶处设置褥垫层及水平排水系统。
4.1整平场地
（1）清表：清除地面上的树根、草皮、腐殖土及原有建筑垃圾等;（2）对于坡度大于5%的原状边坡，在强夯处理层处（高差约5m）设个- 3m宽平台。（3）回填土：对低洼地段回填，用挖方平整挖出的全风化岩或砂质粘性土作为填料;（4）强夯处理：对填土区进行强夯处理，要求强夯处理后回填土抗剪强度不小于C=16.5kPa，φ=18.2度，基承载力要求达150kPa以上;（5）场地整平：强夯处理后，对场地进行平整，整平标高以边坡前缘为起点，后部作成1%-3%的纵坡。
4.2软基加固处理
设计采取水泥土搅拌桩格栅及袋装砂井对淤泥质土加固处理。（1）水泥土搅拌桩格栅。水泥土搅拌桩单桩桩径0.60m，桩端进入下伏硬塑状粉质粘土或砂质粘陛土不少于1.5m，桩顶至设计整平地面线，按3.Om×2.5m正方形布置成格栅状，桩与桩搭接lOcm。水泥搅拌桩按照设计图纸设定的施工参数进行试打桩，最终参数确定如下：①水灰比1：1;②预搅速度l.Om/min-1.5m/min;③觉拌速度50r/min-70r/min;④搅拌提升速度l.Om/min;⑤搅拌次数4次;⑥喷浆量40min-601/min;⑦水泥掺人比17%;试桩后通过抽芯检测表明施工效果良好，决定采用上述的施工参数进行正式施工。（2）袋装砂井。为加快淤泥软土的排水固结，减少后期因软土固结变形而产生的过大变形沉降量，在填方边坡软基范围内布置袋装砂井。在处理区内搅拌桩格栅内按3.Om×2.5m布置，格栅外按2.2m×2.2m布置，砂井直径120mm，井深贯穿淤泥层。砂袋放至设计高程后，留在井外的长度不小于0.50m。
4.3桩顶褥垫层及水平排水系统
为避免软土地基处理后，回填土的分层强夯加固对搅拌桩造成不利影响，在桩顶布置砂砾层。桩顶褥垫层及水平排水系统是软基加固处理的重要组成部分。桩顶褥垫层是上部堆载与下部复合地基之间的联接层位，是协调复合地基发挥作用的重要保证。水平排水与竖向排水构成一个完整的饱和软土排水固结排水系统。本工程在复合地基桩顶设置厚度2.Om的碎石砂砾垫层，碎石：砂砾=6：4。且在褥垫层下部设置水平向排水盲沟，盲沟中水流最终导人边坡外排水渠。
5.效果分析
5.1水泥搅拌桩和袋装砂井处理地基强度
在工程实践中，水泥搅拌桩主要用于提高地基承载力，在本工程中主要的目的在于提高边坡坡身的整体抗滑稳定性.在圆弧滑动稳定计算中，圆弧滑动面通过加固区和未加固区，未加固区土体采用天然地基抗剪强度指标，加固区土体形成复合地基，采取面积比法计算复合地基强度指标，同时控制桩长不宜大于18m。由室内试块试验，当水泥掺人比按17%，水泥土的28天无侧限抗压强度qu平均值可达到520kPa，实际检测时28天无侧限抗压强度qu可以达到800kPa-1400kPa，具体数值间表1，可以看出满足要求。
5.2地基处理后填方边坡的稳定性
填方边坡的稳定性用圆弧滑动法求圆弧法求安全系数。按《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219-2006）规定，该边坡防治工程等级属I级，采用圆弧滑动法计算时，其边坡稳定安全系数取1.30。潜在滑动面以理正岩土计算5.3版边坡稳定分析软件自动搜索最危险的滑裂面确定，计算结果如表2所示。
6.结论
通过本文的案例可以看出，采用深层水泥搅拌桩与砂桩排水固结的措施，可以很好地加强复合地基的整体性及抗剪强度，防止边坡产生深层滑移失稳破坏，能够使得高填方边坡的地基的稳定性大大提高。
参考文献：
[1]龚晓南.地基处理手册（第三版）[M].中国建筑工业出版社，2008.
[2]刘热强，蒋建清.海相软土地基的塑料排水板和袋装砂井联合堆载预压加固方法[J].公路，2015（04）：42-49.
[3] JGJ79-2012.建筑地基处理技术规范[S].中国建筑工业出版社，2013.
[4] DZ/T 0219-2006.滑坡防治工程设计与施工技术规范[S].中国标准出版社.2006.
