《粉喷桩处理海河堤岸滑坡应用实例.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《粉喷桩处理海河堤岸滑坡应用实例.doc（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、粉喷桩处理海河堤岸滑坡应用实例作者：郭连营 戚蓝 上传：文心竹 来源： 2006-06-19 10:47摘要：在水利工程中，堤防对地基的承载力要求不高，水泥粉喷桩复合地基能够有效解决堤防软基的低承载力问题。本文结合工程实例，介绍了利用水泥粉喷桩的抗剪强度，提高堤防边坡抗滑稳定性的成功经验。 关键词：粉喷桩 软基 抗剪强度 边坡稳定性 1.概述粉喷桩加固地基为复合地基中的一种，是将水泥粉通过深层搅拌机与地基中土强制拌和，使水泥与水、土发生水化、固化反应，形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩，以达到加固地基的目的。在堤防软基中，土的含水量都比较高，水泥粉喷桩比水泥搅拌桩具有更好的加固效果。
2、在天津市海河干流治理工程中的古河道坍塌段加固中采用了粉喷桩技术，收到了良好的效果。天津市海河干流1999年治理工程复堤施工中，位于东丽区崔家码头村上游50m处，约100m长堤坡发生塌滑。后经地质勘察，塌滑堤段位于海河古河道上。古河道中淤泥质粘土层厚8m，抗剪强度指标极低。经比较采用粉喷桩加固堤基，桩径500mm，桩长12m，桩中心距1.5m，共1100根。堤基加固投资33万元。堤基加固工程于2000年3月15日开工，4月5日完工，历时20天。2.施工中堤坡稳定性复合古河道段地层物理力学指标见表1。表中第土层为古河道新近沉积层，饱和流塑状，工程性质较差。堤防施工滑动前深层抗滑稳定计算采用简化Bi
3、shop法，土的抗剪指标采用饱和快剪平均值。计算结果见图1。由图可见，穿过软弱土层有一组安全系数非常接近的滑动带。此滑动带与实际发生的塌滑现象相吻合。表1 古河道段堤基土物理力学指标平均值土层号土层名称土层平均厚度（m）含水量（%）孔隙比标贯击数（击）凝聚力（kPa）摩擦角（）压缩模量（MPa）承载力基本值（kPa）素填土4.029.20.8433011.54.080淤泥质粘土8.042.11.22.4104.03.060粉质粘土8.131.50.894208.05.261103.布桩计算地基的破坏均由于荷载的增加，地基土的抗剪能力不足而发生塑性变形，以至整体失稳破坏。堤防地基破坏一般发生在堤
4、基中最薄弱的可能滑动面，当滑动面上阻滑力不足以抵抗下滑力时即发生剪切破坏。因此，堤防中的地基加固应以提高堤基土的抗剪强度为目的。本工程中采用粉喷桩加固古河道新近沉积的淤泥质粘土软弱层，以提高其抗剪强度。堤基计算按竖向荷载布桩，然后复核计算堤基加固后的堤防边坡抗滑整体稳定性。本工程中堤身素填土在海河滩地高程0.00m以上。故高程0.00m以上土的自重荷载应作为复合地基容许承载力基本值。考虑堤防塌滑后上部素填土已松动，桩顶高程做到3.00m，桩底进入粉质粘土层1.0m。复合地基容许承载力基本值计算公式：（1）1式中 复合地基承载力基本值（kPa），计算取120kPa;面积置换率；桩的截面积（m2）
5、，按搅拌头直径计算，取D=0.5m;桩间天然地基土承载力基本值（kPa），本工程取60kPa；桩间土承载力折减系数,取0.5;单桩竖向承载力基本值（kN）;（2）（3）取现场加固土与水泥的配比试验，一定配比时在标准养护条件下，90d龄期的无侧限抗压强度（kPa）;强度折减系数，取0.3；桩周第i层土的摩阻力基本值（kPa）,本工程中淤泥质粘土取8kPa，粉质粘土取12kPa;桩周第i层土的厚度(m)；桩的周长（m）；桩端天然地基土承载力基本值（kPa）;桩端天然地基土承载力折减系数，可取00.5，本工程取0。计算步骤：按公式（3）计算单桩竖向承载力基本值。按公式（2）计算粉喷桩所需90d无侧限
6、抗压强度，并根据加固土的室内配比试验确定水泥掺入比。若水泥掺入比过大，或加固土的抗压强度值达不到计算所需值，则按室内试验所得合理水泥掺入比下的90d无侧限抗压强度以公式（2）确定单桩竖向承载力基本值。按公式（1）计算面积置换率m，并布桩。经计算，本工程粉喷桩面积置换率8.7%，矩形布桩，桩径0.5m，桩长12m，桩中心距1.5m，桩体90d无侧限抗压强度1.5MPa，水泥掺入比15%。堤基加固后堤防设计断面如图2。4.堤基加固后堤坡抗滑稳定验算堤基加固后堤坡深层抗滑稳定计算仍采用简化Bishop法。堤基加固后土层的抗剪强度指标采用加权平均值，计算公式如下：（4）（5）式中，、分别为水泥土的凝聚
7、力及内摩擦角，取室内试验值的小值平均值150kPa及20；、分别为桩间土的凝聚力及内摩擦角，取室内饱和快剪试验值的小值平均值。由于淤泥质粘土固结缓慢，不考虑加固后桩间土抗剪强度的提高。堤基加固后堤坡抗滑稳定安全系数如表2。堤坡抗滑稳定性满足规范要求。表2 堤基加固后堤坡抗滑稳定安全系数工况条件安全系数完建期河道水位-1.00m1.13正常运用期河道水位1.00m1.38水位骤降河道水位由4.10m降到3.10m1.275.加固后堤防沉降计算按照堤防设计规范，堤防沉降量为堤身沉降量与堤基沉降量之和。本工程中堤身高度仅为6m，高程0.00m3.00m有水泥粉喷加固，高程3.00m6.00m施工完成
8、后堤身内部应力一般小于施工时压实应力，堤身土基本不再发生固结变化，堤身沉降量可以忽略不计。故堤防沉降量即为堤基沉降量。堤基沉降量由水泥土复合地基的沉降量和下部未加固的土层的沉降量组成，即。沉降计算采用分层总和法。计算有效深度至地基附加应力为地基土自重应力的10%处。将高程0.00m以下有效深度内土层分为n层，其中1nc层为复合地基内的土层，nc+1n层为复合地基下天然土的分层，则有计算公式：（6）2式中，计算桩顶（高程0.00m）的附加压力（kPa）；、分别为桩顶下第i层和第i-1层到桩顶的距离（m）；、分别为桩顶下第i层和第i-1层内平均附加应力系数，查布士表；第i层地基土的压缩模量（MPa
9、）;（7）、分别为复堤前、后地基中第i层土的平均竖向总应力（kPa）；、查室试验内压缩曲线，对应于、的孔隙比；粉喷桩区的复合变形模量，设计中采用加权平均值(MPa)，即（8）3粉喷桩桩体变形模量，由室内试验，桩体在工作应力范围内应力应变为线性关系，为恒定值，取100MPa。算得，S1=1.15cm，S2=2.38cm，总沉降量S=3.53cm。6.检测结果粉喷桩施工完成28d后，抽取4%桩体做脉冲反射波法低应变检测，检测结果类桩占61.4%， 类桩占38.6%。无明显缺陷或严重缺陷的、类桩，桩身较完整。地基加固90d后取一棵桩做连续抽芯检测，水泥土搅拌均匀，芯样坚硬，平均抗压强度2.2MPa。
10、7.结语该古河道段堤防经多年运行，效果较好。由工程的成功实例可总结如下：（1）粉喷桩加固堤防软土地基，特别是含水量较大的淤泥质土地基，具有较好的效果，能够有效提高地基的承载力及抗剪强度。（2）在有详细的地质勘察及土工试验的基础上，地基沉降计算能够满足工程需要。（3）对于诸如河道堤防等对地基承载力及沉降要求相对不高的建筑物地基处理，粉喷桩工艺以其施工速度快、对环境影响小、工程造价低的优点，具有相当高的性价比。参考文献：1天津市工程建设标准.岩土工程技术规范DB29-20-2000.中国建筑工业出版社.2001.75。2顾晓鲁等.地基与基础.1993年12月第二版.中国建筑工业出版社，1993.520。3黄力平等.水泥土桩复合地基的沉降计算.岩土工程师,1995(1):13。
