水泥攪拌樁在河道水利工程軟基處理中的應(yīng)用(共8頁)

1、水泥攪拌(jiobn)樁在河道護(hù)岸邊坡穩(wěn)定(wndng)處理的應(yīng)用(yngyng)摘要：水泥攪拌樁是加固飽和軟土地基的一種成熟方法，它在現(xiàn)代河道護(hù)岸工程軟土地基中提高其豎向承載力、水平抗剪切強(qiáng)度和內(nèi)摩擦角的應(yīng)用也非常的廣泛，從某種意義上來看，水泥攪拌樁設(shè)計(jì)方案及施工技術(shù)質(zhì)量控制，直接關(guān)系著整個(gè)河道護(hù)岸工程的質(zhì)量。本文將以樂清灣港區(qū)北區(qū)河道工程軟基處理為例，就水泥攪拌樁技術(shù)在提高河道護(hù)岸整體穩(wěn)定的應(yīng)用，談一下自己的觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)，以供參考。關(guān)鍵詞：河道護(hù)岸工程；水泥攪拌樁；邊坡穩(wěn)定；應(yīng)用；研究1 工程概述1.1 工程概況本片河道整治涉及臨港北河、前塘河、里岙河和高嵩河四條河道，均為新挖河道，河道總長(zhǎng)

2、5317m，其河道規(guī)模如表1所示。區(qū)域河道規(guī)模表1河道名稱河道長(zhǎng)度（m）河道寬度（m）河底高程（m）后側(cè)建基面高程（m）臨港北河329060-1.54.3前塘河48050-1.54.3里岙河63550-1.54.3高嵩河91260-1.54.31.2 區(qū)域地質(zhì)概況本工程位于樂清市區(qū)東北沿海，擬建場(chǎng)地地基土在勘察深度內(nèi)共有3個(gè)工程地質(zhì)層，其中 = 3 * GB3 細(xì)分為3個(gè)工程地質(zhì)亞層，分別為： = 3 * GB3 -1淤泥質(zhì)粘土、 = 3 * GB3 -2淤泥、 = 3 * GB3 -3淤泥，如表2所示。土體強(qiáng)度表表2土層編號(hào)土層名稱快 剪固 快抗剪強(qiáng)度C（kpa）內(nèi)摩擦角（o）抗剪強(qiáng)度C（k

3、pa）內(nèi)摩擦角（o）-1淤泥質(zhì)粘土12.03.512.410.2-2淤 泥6.12.18.28.5-3淤 泥9.13.211.710.51.3 河道(hdo)斷面墻頂高程(gochng)取為2.2m，基礎(chǔ)(jch)底板頂高程取為0.7m，基礎(chǔ)外側(cè)設(shè)寬度不小于4.0m的護(hù)腳平臺(tái),并以1：5.0邊坡與設(shè)計(jì)河底高程-1.50m連接。后側(cè)布置斜坡綠化帶填高至4.3m。圖1 河道標(biāo)準(zhǔn)斷面1.4 河道護(hù)岸邊坡穩(wěn)定分析圖2 擋墻非常運(yùn)行工況整體穩(wěn)定計(jì)算圖 根據(jù)上述整體穩(wěn)定計(jì)算圖可知，擋墻后側(cè)填土高程為4.3m，設(shè)計(jì)河底高程為-1.5m，河道斷面的豎向落差為5.8m，其非常運(yùn)行工況整體穩(wěn)定不滿足其規(guī)范規(guī)定的要

4、求。其原因?yàn)楹拥罃嗝尕Q向落差較大和擋墻以下淤泥質(zhì)土層水平抗剪強(qiáng)度和內(nèi)摩擦角較小，行之有效的方法為提高其土層的水平抗剪強(qiáng)度和內(nèi)摩擦角。軟土地基經(jīng)過水泥攪拌樁加固形成的復(fù)合地基，其打設(shè)水泥攪拌樁范圍內(nèi)土層的水平抗剪強(qiáng)度和內(nèi)摩擦角能得到有效的提高，提高其邊坡整體穩(wěn)定安全系數(shù)。2 水泥(shun)攪拌樁對(duì)工程地質(zhì)勘察(knch)的要求對(duì)擬采用(ciyng)水泥攪拌樁處理河道護(hù)岸邊坡穩(wěn)定的水利工程，除了一般的工程地質(zhì)勘察要求外，還需要查明： = 1 * GB3 、護(hù)岸基礎(chǔ)土層的層厚和物質(zhì)組成，尤其是大塊物質(zhì)（如石塊和樹根等）的大小和含量； = 2 * GB3 、土的含水量：當(dāng)攪拌樁水泥配比一樣時(shí)，其內(nèi)摩

5、擦角和水平抗剪強(qiáng)度隨土體的天然含水量的降低而增大； = 3 * GB3 、有機(jī)質(zhì)含量：土體有機(jī)質(zhì)含量較高會(huì)阻礙水泥水化反應(yīng)，影響攪拌樁水泥土的內(nèi)摩擦角和水平抗剪強(qiáng)度增長(zhǎng)。故對(duì)有機(jī)質(zhì)含量較高的填土和吹填土應(yīng)予慎重考慮； = 4 * GB3 、水質(zhì)分析：對(duì)土體地下水的酸堿度（PH值）及硫酸鹽含量等進(jìn)行分析，以判斷地下水對(duì)水泥侵蝕性的影響； = 5 * GB3 、塑性指數(shù)：當(dāng)?shù)鼗恋乃苄灾笖?shù)Ip25時(shí)，水泥和地基土不容易攪拌均勻。3 水泥攪拌樁加固原理深層水泥攪拌樁加固的基本原理是水泥攪拌樁加固土的物理化學(xué)反應(yīng)的過程。在水泥攪拌樁加固土中，由于水泥的摻入量很小（僅占被加固土重的7%20%），水泥水解

6、和水化反應(yīng)完全是在有一定活性的介質(zhì)土體的圍繞下進(jìn)行。水泥攪拌樁土體的硬化速度緩慢且作用較復(fù)雜，其內(nèi)摩擦角和水平抗剪強(qiáng)度增長(zhǎng)的過程遠(yuǎn)比混凝土緩慢。其加固過程分別為： = 1 * GB3 水泥的水解和水化反應(yīng)； = 2 * GB3 土體顆粒與水泥水化物的作用； = 3 * GB3 碳化作用。4 河道護(hù)岸邊坡穩(wěn)定軟基處理中的水泥攪拌樁施工技術(shù) 水泥攪拌樁施工技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已形成噴漿和噴粉兩種深層攪拌施工技術(shù)，由于所使用的固化劑狀態(tài)不同，即噴漿型深層攪拌法的固化劑是水泥漿液；而噴粉攪拌法的固化劑是水泥干粉。由于噴粉攪拌樁施工質(zhì)量較難控制，一般采用噴漿型深層攪拌法。4.1 噴漿水泥攪拌樁施工工藝圖

7、3 噴漿(pn jin)型深層水泥(shun)攪拌(jiobn)樁施工順序噴漿型深層攪拌的施工順序如圖3所示： = 1 * GB3 、定位：起重機(jī)（或塔架）懸吊攪拌機(jī)到達(dá)指定樁位，對(duì)中； = 2 * GB3 、預(yù)攪下沉：待深層攪拌機(jī)的冷卻水循環(huán)正常后，啟動(dòng)攪拌樁電機(jī)，放松起重機(jī)鋼絲繩，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架攪拌切土下沉，下沉速度可由電流監(jiān)測(cè)表控制； = 3 * GB3 、制備水泥漿：待深層攪拌機(jī)下沉一定深度時(shí)，即開始按設(shè)計(jì)確定的配合比拌制水泥漿，待壓漿前將水泥漿倒入集料斗中； = 4 * GB3 、噴漿攪拌提升：深層攪拌機(jī)下沉到設(shè)計(jì)深度后，開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，邊噴漿邊旋轉(zhuǎn)，同時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)

8、確定的提升速度提升攪拌機(jī)； = 5 * GB3 、重復(fù)攪拌下沉和提升：攪拌機(jī)提升至設(shè)計(jì)加固深度的頂面標(biāo)高時(shí)，集料斗中的水泥漿應(yīng)正好排空； = 6 * GB3 、清洗：向集料斗中注入適量的清水，開啟灰漿泵，清洗全部管路中殘存的水泥漿，直至清洗干凈； = 7 * GB3 、移位：將攪拌機(jī)移位，重復(fù)上述 = 1 * GB3 = 6 * GB3 步驟，進(jìn)行下一根水泥攪拌樁的施工。4.2 噴漿水泥攪拌樁施工中常見的問題和處理方法噴漿水泥攪拌樁施工中常見的問題和處理方法如表3所示：噴漿水泥攪拌樁施工中常見問題和處理方法表3常見問題發(fā)生原因處理方法預(yù)攪下沉困難，電流值高，電機(jī)跳閘 = 1 * GB3 電壓偏

9、低 = 2 * GB3 土質(zhì)硬，阻力過大 = 3 * GB3 遇大石塊、樹根等障礙物 = 1 * GB3 增加電壓 = 2 * GB3 適量沖水或漿液 = 3 * GB3 挖除障礙物攪拌機(jī)下不到預(yù)定深度，但電流不高土體粘性大，攪拌機(jī)自重不足增大攪拌機(jī)重量或開動(dòng)加壓裝置噴漿未到設(shè)計(jì)樁頂面（或底部樁端）標(biāo)高，集料斗水泥漿已排空 = 1 * GB3 投料不準(zhǔn)確 = 2 * GB3 灰漿泵損壞漏漿 = 3 * GB3 灰漿泵輸漿量偏大 = 1 * GB3 重新確定投料量 = 2 * GB3 檢修灰漿泵 = 3 * GB3 重新確定灰漿輸漿量噴漿到設(shè)計(jì)樁頂面（或底部樁端）標(biāo)高，集料斗中剩漿過多 = 1

10、* GB3 拌漿加水過量 = 2 * GB3 投料不準(zhǔn)確 = 3 * GB3 輸漿管路阻塞 = 1 * GB3 重新標(biāo)定拌漿用水量 = 2 * GB3 重新確定投料量 = 3 * GB3 清洗輸漿管路輸漿管堵塞爆裂 = 1 * GB3 輸漿管內(nèi)有水泥結(jié)塊 = 2 * GB3 噴漿口球閥間隙太小 = 1 * GB3 拆洗輸漿管 = 2 * GB3 使噴漿口球閥間隙適當(dāng)攪拌鉆頭和混合土同步旋轉(zhuǎn) = 1 * GB3 灰漿濃度過大 = 2 * GB3 攪拌葉片角度不適宜 = 1 * GB3 重新標(biāo)定漿液水灰比 = 2 * GB3 調(diào)整葉片角度或更換鉆頭5 河道(hdo)工程軟基處理(chl)中的水泥攪

11、拌樁技術(shù)(jsh)應(yīng)用效果5.1 噴漿水泥攪拌樁場(chǎng)地適應(yīng)性分析水泥攪拌樁對(duì)場(chǎng)地適應(yīng)性有很高的要求，如 = 1 * GB3 場(chǎng)地內(nèi)有無大塊石和樹根； = 2 * GB3 土的含水量； = 3 * GB3 土的有機(jī)質(zhì)含量； = 4 * GB3 地下水的PH值； = 5 * GB3 土的塑性指數(shù)。樂清灣港區(qū)北區(qū)河道工程場(chǎng)地地質(zhì)條件如表4所示：場(chǎng)地地質(zhì)條件概況表表4項(xiàng) 目有無障礙物土的含水量土的有機(jī)物含量地下水PH值土的塑性指數(shù)淤泥質(zhì)粘土無48.2%無6.720.7%淤 泥無68.1%無6.824.6%淤 泥無65.6%無6.823.2%根據(jù)上述場(chǎng)地地質(zhì)條件，場(chǎng)地三個(gè)土層五個(gè)地質(zhì)條件對(duì)水泥攪拌樁的適用

12、性分析如下所示： = 1 * GB3 、場(chǎng)地內(nèi)無障礙物水泥攪拌樁可以順利打設(shè)； = 2 * GB3 、土的含水量在布置水泥攪拌樁的范圍內(nèi)； = 3 * GB3 、土中無有機(jī)物含量，不會(huì)影響水泥的水化反應(yīng)而影響其加固土的強(qiáng)度； = 4 * GB3 、水泥攪拌樁處理的淤泥地質(zhì)土層地下水的PH值為弱酸性，不會(huì)侵蝕水泥攪拌樁； = 5 * GB3 、土體的塑性指數(shù)相對(duì)較小，不會(huì)影響水泥攪拌樁的成樁質(zhì)量。故本河道工程軟土地基處理采用噴漿水泥攪拌樁較適用。5.2 噴漿水泥攪拌樁技術(shù)在樂清灣港區(qū)北區(qū)河道工程應(yīng)用效果根據(jù)(gnj)相關(guān)水泥土抗剪強(qiáng)度采用直接快剪和三軸不排水剪切試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定，其試驗(yàn)結(jié)果如表5所示

13、。水泥土(nt)直剪試驗(yàn)結(jié)果表表5天然土樣試驗(yàn)水泥摻量aw(%)水泥土齡期T(d)水泥土試驗(yàn)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu(kpa)抗剪強(qiáng)度無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu(kpa)抗剪強(qiáng)度黏聚力C(kpa)內(nèi)摩擦角(o)黏聚力C(kpa)內(nèi)摩擦角(o)371414102863316126.510901124271311528131528932根據(jù)上述試驗(yàn)表明：當(dāng)水泥土(nt)的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu在0.61MPa3MPa的范圍內(nèi)，其黏聚力c與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu的20%30%之間，其內(nèi)摩擦角變化在20o30o之間。查找相關(guān)資料表明，濱海相沉積淤泥經(jīng)處理形成水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1000kpa（90d），7d水泥土強(qiáng)度為

14、標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的30%，30d為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的60%。根據(jù)地基處理手冊(cè)（第三版）（龔曉楠主編），按下式計(jì)算復(fù)合土體強(qiáng)度：式中： 天然土體強(qiáng)度指標(biāo)，計(jì)算中取快剪指標(biāo)； 樁身強(qiáng)度指標(biāo)； m土體置換率。本工程計(jì)算土體指標(biāo)根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)勘察資料進(jìn)行選用。水泥摻入量可根據(jù)要求選用7%20%，現(xiàn)初步擬定水泥摻入量為15%，該河道工程軟基處理過程中，水泥土抗剪強(qiáng)度采取抗壓強(qiáng)度的20%，為200kpa，內(nèi)摩擦角取定20o。水泥攪拌樁樁間距為1.3m，攪拌樁面積置換率m取16.7%，加固區(qū)位于淤泥層內(nèi)，該土層加固后復(fù)合土體強(qiáng)度指標(biāo)如表6所示。加固(ji )區(qū)內(nèi)復(fù)合土體強(qiáng)度表表6土層編號(hào)土層名稱快 剪固 快抗剪強(qiáng)度C（kpa

15、）內(nèi)摩擦角（o）抗剪強(qiáng)度C（kpa）內(nèi)摩擦角（o）-1淤泥質(zhì)粘土40.26.140.511.7-2淤 泥35.27.537.210.3-3淤 泥37.78.439.912.0設(shè)計(jì)計(jì)算取值37.06.938.511.2有關(guān)水泥土抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)表明(biomng)，當(dāng)水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu在0.613.0MPa的范圍內(nèi)，其黏聚力比天然土的大1020倍，內(nèi)摩擦角增加一倍左右。通過水泥攪拌樁在不同處理位置、不同處理范圍和不同處理深度進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，綜合考慮(kol)工程投資，水泥攪拌樁在河道擋墻底側(cè)位置，寬9.1m范圍，處理深度為16m，樁間距為1.3m，其河道整體穩(wěn)定能滿足規(guī)范要求。地基基礎(chǔ)經(jīng)過水泥攪拌樁處理后，整體抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果如下圖所示。圖4 水泥攪拌樁處理后非常運(yùn)行工況整體穩(wěn)定 6 結(jié)語：樂清灣港區(qū)北區(qū)河道工程的軟土地基地質(zhì)條件較適合應(yīng)用噴漿水泥攪拌樁，在該工程施工過程中應(yīng)用水泥攪拌樁技術(shù)，應(yīng)用效果非常的好，為了確保施工質(zhì)量，還應(yīng)當(dāng)注意每個(gè)施工環(huán)節(jié)，按照設(shè)計(jì)程序和要求進(jìn)行施工操作。參考文獻(xiàn)： 1張巍巍 曲志會(huì).淺談水泥攪拌樁技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用J科技與企業(yè)，2012（20）. 2王桂敏.深層攪拌(jiobn)樁技術(shù)在