郭 彥 榮

(中鐵武漢勘察設(shè)計(jì)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(yīng)用研究

郭 彥 榮

(中鐵武漢勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢430074)

結(jié)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(fù)合地基加固處理方案，并進(jìn)行了鉆芯取樣、單樁豎向抗壓靜載荷以及復(fù)合地基載荷檢驗(yàn)，驗(yàn)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(fù)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(biāo)低，在此類軟弱地基上修建鐵路，在設(shè)計(jì)過程中需要根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況選擇適合的設(shè)計(jì)方案和地基處理方法以滿足鐵路路基的穩(wěn)定性及沉降要求，并在施工前選擇有代表性的場地進(jìn)行試驗(yàn)性施工，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)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(shè)計(jì)對水泥攪拌樁在本工程中的適用性進(jìn)行研究論述。該段位于輞川鎮(zhèn)后坑村與東橋鎮(zhèn)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(biāo)高3.41 m～3.73 m。測段內(nèi)為旱地，地形平坦開闊。測區(qū)內(nèi)居民點(diǎn)較多，有鄉(xiāng)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(xué)指標(biāo)見表1。

表1　巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)推薦值

該段位于7度地震區(qū)，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(qū)段內(nèi)環(huán)境水中氯離子對混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境作用等級為L2～L3；按化學(xué)侵蝕環(huán)境判斷，環(huán)境水對混凝土結(jié)構(gòu)具酸性侵蝕、硫酸鹽侵蝕和二氧化碳侵蝕，環(huán)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(shè)計(jì)規(guī)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(yīng)大于1.0 MPa，或地基基本承載力σ0應(yīng)大于0.12 MPa。

2)TB 10001—2005鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范第7.6.2條的工后沉降要求：工后沉降量不應(yīng)大于30 cm。

3)TB 10106—2010鐵路工程地基處理技術(shù)規(guī)程表3.2.4-1中關(guān)于路堤穩(wěn)定安全系數(shù)的要求(具體見表2)。

表2　路堤穩(wěn)定安全系數(shù)

2　水泥攪拌樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)

根據(jù)本項(xiàng)目地層分布情況，選擇水泥攪拌樁復(fù)合地基進(jìn)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(jìn)行檢驗(yàn)計(jì)算，如圖1所示。

2.1水泥攪拌樁單樁承載力特征值計(jì)算

1)按攪拌樁樁身強(qiáng)度計(jì)算單樁承載力特征值。

JGJ 79—2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范公式7.7.3如下：

Ra=ηfcuAp。

2)按樁周摩擦力計(jì)算單樁承載力特征值。

JGJ 79—2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范公式7.1.5-3如下：

兩者相比較應(yīng)取小值，同時考慮到一定不可預(yù)測因素可能對施工質(zhì)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(fù)合地基承載力計(jì)算

水泥攪拌樁加固后地基應(yīng)屬于粘結(jié)強(qiáng)度增強(qiáng)復(fù)合地基，應(yīng)按JGJ 79—2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范公式7.1.5-2計(jì)算復(fù)合地基承載力特征值。

當(dāng)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(fù)合地基承載力按上式計(jì)算為141.6kPa。

故攪拌樁的設(shè)計(jì)參數(shù)確定為單樁承載力特征值不小于120kN，復(fù)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(jìn)行估算，經(jīng)計(jì)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(guī)范對軟土沉降不高于30cm的相關(guān)要求。

2.4設(shè)計(jì)參數(shù)確定

經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算確定，DK25+951～DK26+049段軟基采用水泥攪拌樁進(jìn)行加固，樁徑500mm，樁間距1.1m，正三角形布置，設(shè)計(jì)樁長10.0m～11.8m，樁底穿透軟土層進(jìn)入持力層不小于0.5m，且要求樁身水泥土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度R28≥1.13MPa，單樁承載力特征值不小于120kN，復(fù)合地基承載力不小于140kPa。

3　現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

在DK25+951～DK26+049段施工現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn)性施工，以驗(yàn)證水泥攪拌樁在該段的適用性。

3.1鉆芯取樣檢驗(yàn)

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

表3　鉆芯取樣檢驗(yàn)結(jié)果

由表3數(shù)據(jù)可知，芯樣的抗壓強(qiáng)度均大于1.13 MPa，滿足設(shè)計(jì)要求，且取芯率表明樁身連續(xù)性和完整性均為較好～好。

3.2單樁豎向抗壓靜載荷檢驗(yàn)

單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)由安裝在樁頂?shù)挠蛪呵Ы镯斨鸺壖雍?，千斤頂所需的反力由混凝土預(yù)制塊堆重平臺承擔(dān)，樁頂沉降由安裝在對稱方向的大量程百分表測讀。結(jié)果見表4(選取10號樁進(jìn)行數(shù)據(jù)分析)。

表4　10號檢驗(yàn)樁的單樁豎向靜載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表

檢驗(yàn)數(shù)據(jù)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(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》，該樁的豎向抗壓承載力特征值不小于120 kN，滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3復(fù)合地基載荷檢驗(yàn)

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

表5　復(fù)合地基承載力特征值取值結(jié)果匯總表

依據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》，經(jīng)復(fù)合地基載荷檢驗(yàn)可判定所檢樁的復(fù)合地基承載力特征值不小于140 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

4　結(jié)語

在鐵路路基的設(shè)計(jì)中，不僅要考慮地基承載力的需求，同時也要嚴(yán)格控制沉降。通過試驗(yàn)性施工結(jié)果的分析表明，采用水泥攪拌樁復(fù)合地基對福建地區(qū)軟土地基進(jìn)行處理，在保證施工質(zhì)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(jīng)濟(jì)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(fù)合地基承載力的試驗(yàn)確定[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2004(15)：8-9.

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

[3]龔曉南.高等土力學(xué)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，1996.

[4]JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)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(yè)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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