水泥搅拌桩在某沿海铁路软土路基的应用研究

郭 彦 荣

(中铁武汉勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉　430074)



水泥搅拌桩在某沿海铁路软土路基的应用研究

郭 彦 荣

(中铁武汉勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉430074)

结合某沿海铁路的工程概况，分析了该工程的地基处理要求，采取了水泥搅拌桩复合地基加固处理方案，并进行了钻芯取样、单桩竖向抗压静载荷以及复合地基载荷检验，验证了水泥搅拌桩在该工程中的适用性。

水泥搅拌桩，单桩承载力，复合地基，工后沉降

0　引言

福建湄洲湾南岸铁路支线位于福建省泉州市湄洲湾南岸，全线软土分布广泛、厚度不均匀、指标低，在此类软弱地基上修建铁路，在设计过程中需要根据实际地质情况选择适合的设计方案和地基处理方法以满足铁路路基的稳定性及沉降要求，并在施工前选择有代表性的场地进行试验性施工，以检验设计参数和地基处理效果[1，2]。

1　概述

1.1工程概况

本文选取福建湄洲湾南岸铁路支线DK25+951～DK26+049段的地基处理设计对水泥搅拌桩在本工程中的适用性进行研究论述。该段位于辋川镇后坑村与东桥镇北湖村之间，路基全长98.00 m，均以填方通过，填高6.17 m～6.32 m。测段属滨海海积平原地貌，局部为剥蚀残丘，地面标高3.41 m～3.73 m。测段内为旱地，地形平坦开阔。测区内居民点较多，有乡村碎石便道、混凝土道路穿越其间，交通条件较好。

各地层的物理力学指标见表1。

表1　岩土物理力学性质指标推荐值

该段位于7度地震区，地震动峰值加速度0.10g～0.15g，需考虑震害对工程的影响。测区段内环境水中氯离子对混凝土结构环境作用等级为L2～L3；按化学侵蚀环境判断，环境水对混凝土结构具酸性侵蚀、硫酸盐侵蚀和二氧化碳侵蚀，环境作用等级均为H1。

1.2地基处理要求[3]

1)TB 10001—2005铁路路基设计规范第7.1.5条：地基表层为软弱土层，静力触探比贯入度Ps值应大于1.0 MPa，或地基基本承载力σ0应大于0.12 MPa。

2)TB 10001—2005铁路路基设计规范第7.6.2条的工后沉降要求：工后沉降量不应大于30 cm。

3)TB 10106—2010铁路工程地基处理技术规程表3.2.4-1中关于路堤稳定安全系数的要求(具体见表2)。

表2　路堤稳定安全系数

2　水泥搅拌桩复合地基设计

根据本项目地层分布情况，选择水泥搅拌桩复合地基进行加固处理，并选取DK26+031断面作为具有代表性的路基横断面进行检验计算，如图1所示。

2.1水泥搅拌桩单桩承载力特征值计算

1)按搅拌桩桩身强度计算单桩承载力特征值。

JGJ 79—2012建筑地基处理技术规范公式7.7.3如下：

Ra=ηfcuAp。

2)按桩周摩擦力计算单桩承载力特征值。

JGJ 79—2012建筑地基处理技术规范公式7.1.5-3如下：

两者相比较应取小值，同时考虑到一定不可预测因素可能对施工质量造成影响，因此确定搅拌桩单桩承载力特征取值120 kN。

2.2复合地基承载力计算

水泥搅拌桩加固后地基应属于粘结强度增强复合地基，应按JGJ 79—2012建筑地基处理技术规范公式7.1.5-2计算复合地基承载力特征值。

当搅拌桩采用直径为0.5m，单桩承载力特征值120kN，桩间距取1.1m，按正三角形布置时，复合地基承载力按上式计算为141.6kPa。

故搅拌桩的设计参数确定为单桩承载力特征值不小于120kN，复合地基承载力不小于140kPa。

2.3加固后工后沉降检算

按分层总和法对工后沉降值进行估算，经计算DK26+031断面采用水泥搅拌桩加固后工后沉降为13.5cm≤30cm，因此加固后能满足规范对软土沉降不高于30cm的相关要求。

2.4设计参数确定

经过设计计算确定，DK25+951～DK26+049段软基采用水泥搅拌桩进行加固，桩径500mm，桩间距1.1m，正三角形布置，设计桩长10.0m～11.8m，桩底穿透软土层进入持力层不小于0.5m，且要求桩身水泥土的设计强度R28≥1.13MPa，单桩承载力特征值不小于120kN，复合地基承载力不小于140kPa。

3　现场试验数据分析

在DK25+951～DK26+049段施工现场进行试验性施工，以验证水泥搅拌桩在该段的适用性。

3.1钻芯取样检验

采用工程钻机对水泥搅拌桩钻取芯样(随机取样6组)，检测桩长并对芯样的外观和完整性进行观测评价，并将取回的芯样按规范要求进行加工后，做抗压强度试验，以了解水泥搅拌桩的桩身完整性、桩长及桩身强度。检验结果见表3。

表3　钻芯取样检验结果

由表3数据可知，芯样的抗压强度均大于1.13 MPa，满足设计要求，且取芯率表明桩身连续性和完整性均为较好～好。

3.2单桩竖向抗压静载荷检验

单桩竖向抗压静载荷试验由安装在桩顶的油压千斤顶逐级加荷，千斤顶所需的反力由混凝土预制块堆重平台承担，桩顶沉降由安装在对称方向的大量程百分表测读。结果见表4(选取10号桩进行数据分析)。

表4　10号检验桩的单桩竖向静载荷试验数据汇总表

检验数据表明，该10号桩的最大沉降量2.53 mm，最大回弹量0.98 mm，回弹率38.7%，残余沉降量1.55 mm，依据《建筑基桩检测技术规范》，该桩的竖向抗压承载力特征值不小于120 kN，满足设计要求。

3.3复合地基载荷检验

选取3根(13号～15号)桩进行检验，以了解水泥搅拌桩的复合地基承载力。试验加荷方式采用分级维持荷载沉降相对稳定法，承载板尺寸为边长1.1 m正方形板，面积1.21 m2[4]。结果如表5所示。

表5　复合地基承载力特征值取值结果汇总表

依据《建筑地基处理技术规范》，经复合地基载荷检验可判定所检桩的复合地基承载力特征值不小于140 kPa，满足设计要求。

4　结语

在铁路路基的设计中，不仅要考虑地基承载力的需求，同时也要严格控制沉降。通过试验性施工结果的分析表明，采用水泥搅拌桩复合地基对福建地区软土地基进行处理，在保证施工质量的前提下，能够很好的控制铁路路基地基沉降变形及工后沉降，是比较经济有效的地基处理措施[5]。

[1]马克生，梁仁旺，白晓红.水泥搅拌桩复合地基承载力的试验确定[J].岩石力学与工程学报,2004(15)：8-9.

[2]韩志霞，崔俊杰.客运专线铁路路基沉降控制的若干问题[J].铁路工程学报，2009(2)：20-22.

[3]龚晓南.高等土力学[M].杭州：浙江大学出版社，1996.

[4]JGJ 79—2012，建筑地基处理技术规范[S].

[5]《地基处理手册》编写委员会.地基处理手册[M].第2版.北京：中国建筑工业出版社，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

郭彦荣(1983- )，女，工程师

TU472.36

A