水泥攪拌樁在某沿海鐵路軟土路基的應用研究

郭 彥 榮

(中鐵武漢勘察設計研究院有限公司，湖北 武漢　430074)

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水泥攪拌樁在某沿海鐵路軟土路基的應用研究

郭 彥 榮

(中鐵武漢勘察設計研究院有限公司，湖北 武漢430074)

結合某沿海鐵路的工程概況，分析了該工程的地基處理要求，采取了水泥攪拌樁復合地基加固處理方案，并進行了鉆芯取樣、單樁豎向抗壓靜載荷以及復合地基載荷檢驗，驗證了水泥攪拌樁在該工程中的適用性。

水泥攪拌樁，單樁承載力，復合地基，工后沉降

0　引言

福建湄洲灣南岸鐵路支線位于福建省泉州市湄洲灣南岸，全線軟土分布廣泛、厚度不均勻、指標低，在此類軟弱地基上修建鐵路，在設計過程中需要根據實際地質情況選擇適合的設計方案和地基處理方法以滿足鐵路路基的穩定性及沉降要求，并在施工前選擇有代表性的場地進行試驗性施工，以檢驗設計參數和地基處理效果[1，2]。

1　概述

1.1工程概況

本文選取福建湄洲灣南岸鐵路支線DK25+951～DK26+049段的地基處理設計對水泥攪拌樁在本工程中的適用性進行研究論述。該段位于輞川鎮后坑村與東橋鎮北湖村之間，路基全長98.00 m，均以填方通過，填高6.17 m～6.32 m。測段屬濱海海積平原地貌，局部為剝蝕殘丘，地面標高3.41 m～3.73 m。測段內為旱地，地形平坦開闊。測區內居民點較多，有鄉村碎石便道、混凝土道路穿越其間，交通條件較好。

各地層的物理力學指標見表1。

表1　巖土物理力學性質指標推薦值

該段位于7度地震區，地震動峰值加速度0.10g～0.15g，需考慮震害對工程的影響。測區段內環境水中氯離子對混凝土結構環境作用等級為L2～L3；按化學侵蝕環境判斷，環境水對混凝土結構具酸性侵蝕、硫酸鹽侵蝕和二氧化碳侵蝕，環境作用等級均為H1。

1.2地基處理要求[3]

1)TB 10001—2005鐵路路基設計規范第7.1.5條：地基表層為軟弱土層，靜力觸探比貫入度Ps值應大于1.0 MPa，或地基基本承載力σ0應大于0.12 MPa。

2)TB 10001—2005鐵路路基設計規范第7.6.2條的工后沉降要求：工后沉降量不應大于30 cm。

3)TB 10106—2010鐵路工程地基處理技術規程表3.2.4-1中關于路堤穩定安全系數的要求(具體見表2)。

表2　路堤穩定安全系數

2　水泥攪拌樁復合地基設計

根據本項目地層分布情況，選擇水泥攪拌樁復合地基進行加固處理，并選取DK26+031斷面作為具有代表性的路基橫斷面進行檢驗計算，如圖1所示。

2.1水泥攪拌樁單樁承載力特征值計算

1)按攪拌樁樁身強度計算單樁承載力特征值。

JGJ 79—2012建筑地基處理技術規范公式7.7.3如下：

Ra=ηfcuAp。

2)按樁周摩擦力計算單樁承載力特征值。

JGJ 79—2012建筑地基處理技術規范公式7.1.5-3如下：

兩者相比較應取小值，同時考慮到一定不可預測因素可能對施工質量造成影響，因此確定攪拌樁單樁承載力特征取值120 kN。

2.2復合地基承載力計算

水泥攪拌樁加固后地基應屬于粘結強度增強復合地基，應按JGJ 79—2012建筑地基處理技術規范公式7.1.5-2計算復合地基承載力特征值。

當攪拌樁采用直徑為0.5m，單樁承載力特征值120kN，樁間距取1.1m，按正三角形布置時，復合地基承載力按上式計算為141.6kPa。

故攪拌樁的設計參數確定為單樁承載力特征值不小于120kN，復合地基承載力不小于140kPa。

2.3加固后工后沉降檢算

按分層總和法對工后沉降值進行估算，經計算DK26+031斷面采用水泥攪拌樁加固后工后沉降為13.5cm≤30cm，因此加固后能滿足規范對軟土沉降不高于30cm的相關要求。

2.4設計參數確定

經過設計計算確定，DK25+951～DK26+049段軟基采用水泥攪拌樁進行加固，樁徑500mm，樁間距1.1m，正三角形布置，設計樁長10.0m～11.8m，樁底穿透軟土層進入持力層不小于0.5m，且要求樁身水泥土的設計強度R28≥1.13MPa，單樁承載力特征值不小于120kN，復合地基承載力不小于140kPa。

3　現場試驗數據分析

在DK25+951～DK26+049段施工現場進行試驗性施工，以驗證水泥攪拌樁在該段的適用性。

3.1鉆芯取樣檢驗

采用工程鉆機對水泥攪拌樁鉆取芯樣(隨機取樣6組)，檢測樁長并對芯樣的外觀和完整性進行觀測評價，并將取回的芯樣按規范要求進行加工后，做抗壓強度試驗，以了解水泥攪拌樁的樁身完整性、樁長及樁身強度。檢驗結果見表3。

表3　鉆芯取樣檢驗結果

由表3數據可知，芯樣的抗壓強度均大于1.13 MPa，滿足設計要求，且取芯率表明樁身連續性和完整性均為較好～好。

3.2單樁豎向抗壓靜載荷檢驗

單樁豎向抗壓靜載荷試驗由安裝在樁頂的油壓千斤頂逐級加荷，千斤頂所需的反力由混凝土預制塊堆重平臺承擔，樁頂沉降由安裝在對稱方向的大量程百分表測讀。結果見表4(選取10號樁進行數據分析)。

表4　10號檢驗樁的單樁豎向靜載荷試驗數據匯總表

檢驗數據表明，該10號樁的最大沉降量2.53 mm，最大回彈量0.98 mm，回彈率38.7%，殘余沉降量1.55 mm，依據《建筑基樁檢測技術規范》，該樁的豎向抗壓承載力特征值不小于120 kN，滿足設計要求。

3.3復合地基載荷檢驗

選取3根(13號～15號)樁進行檢驗，以了解水泥攪拌樁的復合地基承載力。試驗加荷方式采用分級維持荷載沉降相對穩定法，承載板尺寸為邊長1.1 m正方形板，面積1.21 m2[4]。結果如表5所示。

表5　復合地基承載力特征值取值結果匯總表

依據《建筑地基處理技術規范》，經復合地基載荷檢驗可判定所檢樁的復合地基承載力特征值不小于140 kPa，滿足設計要求。

4　結語

在鐵路路基的設計中，不僅要考慮地基承載力的需求，同時也要嚴格控制沉降。通過試驗性施工結果的分析表明，采用水泥攪拌樁復合地基對福建地區軟土地基進行處理，在保證施工質量的前提下，能夠很好的控制鐵路路基地基沉降變形及工后沉降，是比較經濟有效的地基處理措施[5]。

[1]馬克生，梁仁旺，白曉紅.水泥攪拌樁復合地基承載力的試驗確定[J].巖石力學與工程學報,2004(15)：8-9.

[2]韓志霞，崔俊杰.客運專線鐵路路基沉降控制的若干問題[J].鐵路工程學報，2009(2)：20-22.

[3]龔曉南.高等土力學[M].杭州：浙江大學出版社，1996.

[4]JGJ 79—2012，建筑地基處理技術規范[S].

[5]《地基處理手冊》編寫委員會.地基處理手冊[M].第2版.北京：中國建筑工業出版社，2000.

The application research on cement mixing pile in a coastal railway soft soil foundation

Guo Yanrong

(ChinaRailwayWuhanSurveyandDesignInstituteLimitedCompany,Wuhan430074,China)

Combining with the engineering general situation of a coastal railway, this paper analyzed the engineering foundation treatment requirements, using the cement mixing pile composite foundation reinforcement scheme, and made core boring sampling, single pile vertical compression static load and composite foundation load test, verified the applicability of the cement mixing pile in the engineering.

cement mixing pile, single pile bearing capacity, composite foundation, post-construction settlement

1009-6825(2016)08-0100-03

2016-01-05

郭彥榮(1983- )，女，工程師

TU472.36

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