雙向水泥攪拌樁在地鐵車輛段軟基處理中的應(yīng)用

湯 梅 芳

(中鐵二院華東勘察設(shè)計有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310004)

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雙向水泥攪拌樁在地鐵車輛段軟基處理中的應(yīng)用

湯 梅 芳

(中鐵二院華東勘察設(shè)計有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310004)

采用雙向水泥攪拌樁對杭州地鐵2號線蜀山車輛段庫外碎石道床區(qū)軟土地基進行了處理，介紹了雙向水泥攪拌樁的設(shè)計標準，并對其施工技術(shù)及質(zhì)量檢驗要求進行了闡述，通過施工質(zhì)量檢驗表明：其單樁承載力及復(fù)合地基承載力均能滿足設(shè)計要求，地基處理效果較好。

雙向水泥攪拌樁，地鐵車輛段，軟基處理

大量工程實踐表明，普通水泥攪拌樁在具備較多優(yōu)越性的同時，也存在一些應(yīng)用上的弊端，主要表現(xiàn)為成樁質(zhì)量難以保證及處理深度偏淺[1,2]，以至于在應(yīng)用中出現(xiàn)了不少的問題。劉松玉教授等針對常規(guī)水泥攪拌樁施工中存在的問題，在充分研究水泥攪拌樁的加固機理、影響成樁質(zhì)量和樁身質(zhì)量因素的基礎(chǔ)上，研制出雙向水泥攪拌樁及其施工工藝，并通過現(xiàn)場試驗研究，論證了雙向水泥攪拌樁具有優(yōu)越的工程特性及較大的社會經(jīng)濟效益。本文從杭州地鐵蜀山車輛段實際工程出發(fā)，介紹了雙向水泥攪拌樁的具體設(shè)計參數(shù)及地基加固效果，可為今后類似工程提供借鑒。

1 工程概況

蜀山車輛段與綜合基地位于蕭山區(qū)朝陽村以南地區(qū)，工程場地西面及北面緊靠既有鐵路，分別為浙贛線(單線)以及浙贛線貨車外繞線(雙線)。場地東面為南門江，場地的北部有西蜀山，中部有一條南門江的支流橫穿。場地內(nèi)多為農(nóng)田和水塘，靠近西蜀山和南門江的支流有(姚家畈村)兩處較為集中的民居和小型廠房，段址所處地域地勢較平坦，既有地面標高為4.3m左右，場坪標高為6.80 m，填土高度約為2.5 m。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

地下水位埋深0 m～3.4 m，屬于中性～弱堿性水。

擬建場地抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度為0.05g，設(shè)計地震分組為一組，設(shè)計特征周期為0.45。場地地基土為軟弱土。

3 雙向水泥攪拌樁設(shè)計

1)設(shè)計標準。

a.荷載。列車及軌道荷載標準：蜀山車輛段列車荷載和軌道靜載(包括鋼軌、軌道及道床)。

表1 地基土主要物理力學(xué)性質(zhì)

按地鐵B型車最大軸重14 t計算，軌道和列車荷載換算土柱高度為2.1 m，荷載分布寬度為3.4 m。路基填方：本車輛段碎石道床區(qū)的平面尺寸約為120 m×380 m，路基填方約為2.5 m，屬于大面積堆載，地基土的應(yīng)力分布基本呈矩形，地基變形的影響深度超出常規(guī)荷載作用下的影響深度。

b.沉降計算壓縮層深度。按計算層底面的附加應(yīng)力與有效自重應(yīng)力之比不大于0.2控制。

c.沉降控制標準。碎石道床工后沉降控制標準：一般地段工后沉降不大于200 mm，道岔區(qū)工后沉降不大于100 mm，沉降速率均不大于50 mm/年。

d.路基穩(wěn)定控制標準。不考慮軌道及列車荷載作用時，穩(wěn)定安全系數(shù)不小于1.20，考慮軌道及列車荷載作用時，穩(wěn)定安全系數(shù)不小于1.10。

2)設(shè)計結(jié)果。

根據(jù)計算分析，未經(jīng)處理的天然地基在上述荷載作用下總沉降將達到852 mm，根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗分析工后沉降也將達512 mm，無法滿足碎石道床區(qū)工后沉降200 mm的要求。

為避免地基工后沉降及不均勻沉降，決定采用雙向水泥攪拌樁對車輛段軟弱地基進行處理。雙向水泥攪拌樁設(shè)計參數(shù)如下：樁徑0.5 m、樁間距1.2 m、正三角形布置、樁長25 m、置換率為0.156。水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，設(shè)計初定的摻灰量不小于被加固濕土質(zhì)量的15%，水泥漿水灰比為0.5～0.6，雙向水泥攪拌樁經(jīng)質(zhì)量檢驗合格后，樁頂設(shè)置0.6 m厚碎石墊層夾兩層土工格柵。雙向水泥攪拌樁平面圖見圖1，路基坡腳節(jié)點示意圖見圖2，剖面圖見圖3。

4 雙向水泥攪拌樁技術(shù)要求及質(zhì)量檢驗要求

1)技術(shù)要求。

本工程采用4攪2噴工藝施工，水泥摻量不小于15%，水泥漿水灰比為0.5～0.6。鉆桿下沉速度0.5 m/min～0.8 m/min；提升速度0.7 m/min～1.0 m/min；內(nèi)鉆桿轉(zhuǎn)速不小于50 r/min；外鉆桿轉(zhuǎn)速不小于70 r/min；下沉?xí)r噴漿壓力0.25 MPa～0.40 MPa。

2)質(zhì)量檢驗。

a.雙向水泥攪拌樁成樁7 d后采用淺部開挖觀察樁體成型情況和攪拌均勻程度，檢查數(shù)量為總樁數(shù)的1‰，且不少于3根。

b.雙向水泥攪拌樁成樁28 d后應(yīng)進行標準貫入試驗和取芯

室內(nèi)無側(cè)限抗壓強度試驗，其無側(cè)限抗壓強度不得小于1.2 MPa。為保證試塊尺寸，鉆孔直徑不小于108 mm。檢驗數(shù)量為總樁數(shù)的2‰，且不少于3根。

c.雙向水泥攪拌樁單樁承載力不小于120 kN，復(fù)合地基承載力不小于120 kPa。荷載試驗必須在樁身強度滿足荷載試驗條件，并宜在成樁28 d后進行。檢驗數(shù)量為總樁數(shù)的2‰，且每個單項工程不少于3個點。

5 雙向水泥攪拌樁復(fù)合地基加固效果分析

1)根據(jù)現(xiàn)場取芯及芯樣的抗壓強度試驗結(jié)果，樁長能符合設(shè)計要求，且芯樣的抗壓強度為1.3 MPa～1.9 MPa；根據(jù)對現(xiàn)場17根單樁豎向抗壓靜荷載試驗，單樁豎向抗壓承載力均能滿足要求。

2)根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，經(jīng)雙向水泥攪拌樁處理后的地基，地基穩(wěn)定后的累計沉降為21.0 mm，能滿足路基工后沉降的要求。

6 雙向水泥攪拌樁樁身折減系數(shù)分析

普通水泥攪拌樁的樁身強度折減系數(shù)為0.25～0.33，本工程通過現(xiàn)場載荷試驗可知，雙向水泥攪拌樁的單樁承載力能達到120 kN以上，樁身強度折減系數(shù)可達到0.51。

7 結(jié)語

通過上述實際工程實例分析可知，雙向水泥攪拌樁相比常規(guī)水泥攪拌樁具有樁身質(zhì)量均勻、深部樁體質(zhì)量較好、樁體強度較高等優(yōu)點。

通過現(xiàn)場的地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，雙向水泥攪拌樁加固地鐵車輛段碎石道床區(qū)軟基的效果比較明顯，可為類似工程提供參考。

[1]段繼偉，龔曉南，曾國熙.水泥攪拌樁的荷載傳遞規(guī)律.巖土工程學(xué)報，1994，16(4)：1-8.

[2]劉和元，劉松玉.超長水泥土攪拌樁復(fù)合地基性狀研究.東南大學(xué)學(xué)報，1999，29(2):63-69.

[3]劉松玉，席培勝，儲海巖，等.雙向水泥攪拌樁加固軟土地基試驗研究.巖土力學(xué)，2007，28(3)：560-564.

[4]金宗川，顧國榮，韓黎明，等.大面積堆載作用下軟土地基變形特性.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2005，24(6):1056-1060.

Application of double-action soil-cement mixing pile in soft ground treatment

Tang Meifang

(CREECEastChinaSurveyandDesignCo.,Ltd,Hangzhou310004,China)

This paper made treatment to outer bank macadam track bed area soft foundation of Hangzhou metro Line 2 Shushan depot using bidirectional cement mixing pile, introduced the design standard of bidirectional cement mixing pile, and elaborated its construction technology and quality inspection requirements, through the construction quality inspection showed that the single pile bearing capacity and composite foundation bearing capacity both could meet the design requirements, the foundation treatment effect was good.

bidirectional cement mixing pile, metro depot, soft foundation treatment

1009-6825(2015)01-0082-02

2014-10-28

湯梅芳(1980- )，女，碩士，工程師

TU473.1

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