双向水泥搅拌桩在地铁车辆段软基处理中的应用

汤 梅 芳

(中铁二院华东勘察设计有限责任公司，浙江 杭州 310004)



双向水泥搅拌桩在地铁车辆段软基处理中的应用

汤 梅 芳

(中铁二院华东勘察设计有限责任公司，浙江 杭州 310004)

采用双向水泥搅拌桩对杭州地铁2号线蜀山车辆段库外碎石道床区软土地基进行了处理，介绍了双向水泥搅拌桩的设计标准，并对其施工技术及质量检验要求进行了阐述，通过施工质量检验表明：其单桩承载力及复合地基承载力均能满足设计要求，地基处理效果较好。

双向水泥搅拌桩，地铁车辆段，软基处理

大量工程实践表明，普通水泥搅拌桩在具备较多优越性的同时，也存在一些应用上的弊端，主要表现为成桩质量难以保证及处理深度偏浅[1,2]，以至于在应用中出现了不少的问题。刘松玉教授等针对常规水泥搅拌桩施工中存在的问题，在充分研究水泥搅拌桩的加固机理、影响成桩质量和桩身质量因素的基础上，研制出双向水泥搅拌桩及其施工工艺，并通过现场试验研究，论证了双向水泥搅拌桩具有优越的工程特性及较大的社会经济效益。本文从杭州地铁蜀山车辆段实际工程出发，介绍了双向水泥搅拌桩的具体设计参数及地基加固效果，可为今后类似工程提供借鉴。

1 工程概况

蜀山车辆段与综合基地位于萧山区朝阳村以南地区，工程场地西面及北面紧靠既有铁路，分别为浙赣线(单线)以及浙赣线货车外绕线(双线)。场地东面为南门江，场地的北部有西蜀山，中部有一条南门江的支流横穿。场地内多为农田和水塘，靠近西蜀山和南门江的支流有(姚家畈村)两处较为集中的民居和小型厂房，段址所处地域地势较平坦，既有地面标高为4.3m左右，场坪标高为6.80 m，填土高度约为2.5 m。

2 工程地质及水文地质

地下水位埋深0 m～3.4 m，属于中性～弱碱性水。

拟建场地抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为一组，设计特征周期为0.45。场地地基土为软弱土。

3 双向水泥搅拌桩设计

1)设计标准。

a.荷载。列车及轨道荷载标准：蜀山车辆段列车荷载和轨道静载(包括钢轨、轨道及道床)。

表1 地基土主要物理力学性质

按地铁B型车最大轴重14 t计算，轨道和列车荷载换算土柱高度为2.1 m，荷载分布宽度为3.4 m。路基填方：本车辆段碎石道床区的平面尺寸约为120 m×380 m，路基填方约为2.5 m，属于大面积堆载，地基土的应力分布基本呈矩形，地基变形的影响深度超出常规荷载作用下的影响深度。

b.沉降计算压缩层深度。按计算层底面的附加应力与有效自重应力之比不大于0.2控制。

c.沉降控制标准。碎石道床工后沉降控制标准：一般地段工后沉降不大于200 mm，道岔区工后沉降不大于100 mm，沉降速率均不大于50 mm/年。

d.路基稳定控制标准。不考虑轨道及列车荷载作用时，稳定安全系数不小于1.20，考虑轨道及列车荷载作用时，稳定安全系数不小于1.10。

2)设计结果。

根据计算分析，未经处理的天然地基在上述荷载作用下总沉降将达到852 mm，根据有关经验分析工后沉降也将达512 mm，无法满足碎石道床区工后沉降200 mm的要求。

为避免地基工后沉降及不均匀沉降，决定采用双向水泥搅拌桩对车辆段软弱地基进行处理。双向水泥搅拌桩设计参数如下：桩径0.5 m、桩间距1.2 m、正三角形布置、桩长25 m、置换率为0.156。水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，设计初定的掺灰量不小于被加固湿土质量的15%，水泥浆水灰比为0.5～0.6，双向水泥搅拌桩经质量检验合格后，桩顶设置0.6 m厚碎石垫层夹两层土工格栅。双向水泥搅拌桩平面图见图1，路基坡脚节点示意图见图2，剖面图见图3。

4 双向水泥搅拌桩技术要求及质量检验要求

1)技术要求。

本工程采用4搅2喷工艺施工，水泥掺量不小于15%，水泥浆水灰比为0.5～0.6。钻杆下沉速度0.5 m/min～0.8 m/min；提升速度0.7 m/min～1.0 m/min；内钻杆转速不小于50 r/min；外钻杆转速不小于70 r/min；下沉时喷浆压力0.25 MPa～0.40 MPa。

2)质量检验。

a.双向水泥搅拌桩成桩7 d后采用浅部开挖观察桩体成型情况和搅拌均匀程度，检查数量为总桩数的1‰，且不少于3根。

b.双向水泥搅拌桩成桩28 d后应进行标准贯入试验和取芯

室内无侧限抗压强度试验，其无侧限抗压强度不得小于1.2 MPa。为保证试块尺寸，钻孔直径不小于108 mm。检验数量为总桩数的2‰，且不少于3根。

c.双向水泥搅拌桩单桩承载力不小于120 kN，复合地基承载力不小于120 kPa。荷载试验必须在桩身强度满足荷载试验条件，并宜在成桩28 d后进行。检验数量为总桩数的2‰，且每个单项工程不少于3个点。

5 双向水泥搅拌桩复合地基加固效果分析

1)根据现场取芯及芯样的抗压强度试验结果，桩长能符合设计要求，且芯样的抗压强度为1.3 MPa～1.9 MPa；根据对现场17根单桩竖向抗压静荷载试验，单桩竖向抗压承载力均能满足要求。

2)根据现场监测数据，经双向水泥搅拌桩处理后的地基，地基稳定后的累计沉降为21.0 mm，能满足路基工后沉降的要求。

6 双向水泥搅拌桩桩身折减系数分析

普通水泥搅拌桩的桩身强度折减系数为0.25～0.33，本工程通过现场载荷试验可知，双向水泥搅拌桩的单桩承载力能达到120 kN以上，桩身强度折减系数可达到0.51。

7 结语

通过上述实际工程实例分析可知，双向水泥搅拌桩相比常规水泥搅拌桩具有桩身质量均匀、深部桩体质量较好、桩体强度较高等优点。

通过现场的地表沉降监测数据可知，双向水泥搅拌桩加固地铁车辆段碎石道床区软基的效果比较明显，可为类似工程提供参考。

[1]段继伟，龚晓南，曾国熙.水泥搅拌桩的荷载传递规律.岩土工程学报，1994，16(4)：1-8.

[2]刘和元，刘松玉.超长水泥土搅拌桩复合地基性状研究.东南大学学报，1999，29(2):63-69.

[3]刘松玉，席培胜，储海岩，等.双向水泥搅拌桩加固软土地基试验研究.岩土力学，2007，28(3)：560-564.

[4]金宗川，顾国荣，韩黎明，等.大面积堆载作用下软土地基变形特性.岩石力学与工程学报，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

汤梅芳(1980- )，女，硕士，工程师

TU473.1

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