水泥土搅拌桩在铁路地基处理中的应用

万广臣 朱 琦

(1.中铁工程设计咨询集团济南设计院，山东济南 250022;2.山东省交通规划设计院，山东济南 250022)

1 加固机理

水泥土搅拌桩是利用水泥(或水泥砂浆)等材料作为固化剂通过特制的搅拌机械，就地将地基土和固化剂强制搅拌，使地基土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基土强度和增大变形模量。

2 适用条件

水泥土搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土为符合以下条件之一时，应慎用:

(1)天然含水量小于30%(黄土含水量小于25%)、大于70%;

(2)地下水pH值小于4;

(3)泥炭土、有机质土以及塑性指数大于25%的黏土。

3 工程概况

3.1 工程简介

该工程为一段路基处理，位于鲁西南冲积平原，地形平坦开阔，高程32.0～35.0m，搅拌桩加固长度约120m，宽4.4～16.5m，设计桩长8m，水泥土搅拌桩加固地基横断面和平面布置分别见图1和图2。

图1 水泥土搅拌桩加固地基横断面

图2 水泥搅拌桩平面布置

3.2 工程地质和水文地质条件

表1 物理力学指标

4 参数选用及室内配合比试验

4.1 参数选取

现场拟处理的土层为第②层淤泥质粉质黏土和第③层粉土，环境类别为硫酸盐侵蚀，进行室内配比试验时选取的设计参数见表2。

表2 设计参数

4.2 室内配合比试验

水泥土搅拌桩施工前应进行室内配合比试验，并进行现场试验。主要流程如下:

现场钻孔采集软弱土样→土样密封送到实验室→按设计参数配制水泥浆→按设计参数搅拌水泥、土样→搅拌均匀的拌和土装入试模→试模放入振动台振动密实成型→2d内拆模养护→达到龄期后进行抗压强度试验。

5 工艺性试桩

5.1 试桩布置

水泥土试块达到要求后，为了确定水泥搅拌桩的各种技术参数，需进行现场试桩，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。此次试桩6根，排成2行，三角形布置，间距1.2m，桩长8.0m，桩底穿透软弱地层，进入持力层0.5m，将软弱地层全部加固，试桩布置见图3。

图3 试桩布置(单位:m)

5.2 施工工艺流程

施工采用SP-5型水泥土搅拌机，采取四喷四搅的施工工艺，施工流程如下:

桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→喷浆搅拌下钻至桩底→原位旋喷30 s→喷浆搅拌提升至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至桩底→喷浆搅拌提升至地表→成桩结束→施工下一根桩。

5.3 成桩检验

(1)轻型动力触探(N10)检验

在6根桩中3根桩按照7 d龄期的轻便触探击数做检验，轻便触探的深度一般不超过4m，测试位置一般不在桩中心，表3为轻型动力触探(N10)数成果统计，由实测数据知，均大于40击，桩身强度满足设计要求。

表3 轻型动力触探(N10)数统计

(2)现场取芯试验

取芯强度检测是在搅拌桩达到28 d龄期后，通过地质钻机，连续钻取全桩长范围内的桩芯，并对取样点芯样进行无侧限抗压强度试验，确定是否达到要求的1.2 MPa。本次取芯选用XY-100型钻机，钻机洗液为清水，金刚石钻头，双管单动岩芯管，岩芯管内外径分别为89 mm和108 mm。表4为检查项目结果。

表4 检查结果

通过试桩记录结果分析，成桩质量良好，满足设计要求。

6 竣工检验

水泥搅拌桩的大规模施工28 d后，按照规范及设计要求，需进行复合地基检测，本工程设计复合地基承载力不小于150 kPa。本次检测委托一家专业检测机构进行，从检测报告来看，水泥土搅拌桩的单桩载荷试验和复合地基载荷试验承载力全部满足设计要求。

7 结论

本工程经使用检验，采用水泥土搅拌桩处理地基对地基土的加固效果良好，达到了预期的质量、经济效益。

在该地质条件下施工的水泥土搅拌桩无侧限抗压强度、单桩载荷试验和复合地基承载力指标均符合设计要求，可供类似工程参考。

施工工艺及参数见表5。

表5 施工工艺及参数

［1］JGJ106—2003 建筑基桩检测技术规范［S］

［2］JGJ79—2002 建筑地基处理技术规范［S］

［3］TB10106—2010 铁路工程地基处理技术规程［S］

［4］GB50007—2002 建筑地基基础设计规范［S］

［5］CECS03.88 钻芯法检测混凝土强度技术规程［S］