雙向水泥攪拌樁在地鐵車輛段軟基處理中的應用

湯 梅 芳

(中鐵二院華東勘察設計有限責任公司，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用

湯 梅 芳

(中鐵二院華東勘察設計有限責任公司，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軟土地基進行了處理，介紹了雙向水泥攪拌樁的設計標準，并對其施工技術及質量檢驗要求進行了闡述，通過施工質量檢驗表明：其單樁承載力及復合地基承載力均能滿足設計要求，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越性的同時，也存在一些應用上的弊端，主要表現為成樁質量難以保證及處理深度偏淺[1,2]，以至于在應用中出現了不少的問題。劉松玉教授等針對常規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、影響成樁質量和樁身質量因素的基礎上，研制出雙向水泥攪拌樁及其施工工藝，并通過現場試驗研究，論證了雙向水泥攪拌樁具有優越的工程特性及較大的社會經濟效益。本文從杭州地鐵蜀山車輛段實際工程出發，介紹了雙向水泥攪拌樁的具體設計參數及地基加固效果，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朝陽村以南地區，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。場地內多為農田和水塘，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 工程地質及水文地質

地下水位埋深0 m～3.4 m，屬于中性～弱堿性水。

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

3 雙向水泥攪拌樁設計

1)設計標準。

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性質

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，地基土的應力分布基本呈矩形，地基變形的影響深度超出常規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力與有效自重應力之比不大于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，道岔區工后沉降不大于100 mm，沉降速率均不大于50 mm/年。

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

2)設計結果。

根據計算分析，未經處理的天然地基在上述荷載作用下總沉降將達到852 mm，根據有關經驗分析工后沉降也將達512 mm，無法滿足碎石道床區工后沉降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。雙向水泥攪拌樁設計參數如下：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，設計初定的摻灰量不小于被加固濕土質量的15%，水泥漿水灰比為0.5～0.6，雙向水泥攪拌樁經質量檢驗合格后，樁頂設置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，路基坡腳節點示意圖見圖2，剖面圖見圖3。

4 雙向水泥攪拌樁技術要求及質量檢驗要求

1)技術要求。

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；內鉆桿轉速不小于50 r/min；外鉆桿轉速不小于70 r/min；下沉時噴漿壓力0.25 MPa～0.40 MPa。

2)質量檢驗。

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，檢查數量為總樁數的1‰，且不少于3根。

b.雙向水泥攪拌樁成樁28 d后應進行標準貫入試驗和取芯

室內無側限抗壓強度試驗，其無側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。檢驗數量為總樁數的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。檢驗數量為總樁數的2‰，且每個單項工程不少于3個點。

5 雙向水泥攪拌樁復合地基加固效果分析

1)根據現場取芯及芯樣的抗壓強度試驗結果，樁長能符合設計要求，且芯樣的抗壓強度為1.3 MPa～1.9 MPa；根據對現場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)根據現場監測數據，經雙向水泥攪拌樁處理后的地基，地基穩定后的累計沉降為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分析

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

7 結語

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水泥攪拌樁具有樁身質量均勻、深部樁體質量較好、樁體強度較高等優點。

通過現場的地表沉降監測數據可知，雙向水泥攪拌樁加固地鐵車輛段碎石道床區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律.巖土工程學報，1994，16(4)：1-8.

[2]劉和元，劉松玉.超長水泥土攪拌樁復合地基性狀研究.東南大學學報，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，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.巖石力學與工程學報，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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