水泥搅拌桩在双林车辆段岔区软土地基处理中的应用

时间：2015-12-20 13:16:54 所属分类：交通运输经济 浏览量:

摘要:采用深层水泥搅拌桩对天津地铁1号线双林车辆段月修列检库前岔区软土地基进行处理,文章介绍了水泥搅拌桩的设计和施工,水泥搅拌桩经检测质量均合格,地基处理效果较好,为类似工程提供借鉴。 关键词:软土地基 水泥搅拌桩 质量检测 1 工程概况 天津地铁1号线

摘要:采用深层水泥搅拌桩对天津地铁1号线双林车辆段月修列检库前岔区软土地基进行处理,文章介绍了水泥搅拌桩的设计和施工,水泥搅拌桩经检测质量均合格,地基处理效果较好,为类似工程提供借鉴。

关键词:软土地基　水泥搅拌桩　质量检测

1 工程概况
天津地铁1号线双林车辆段位于地铁1号线南端终点,库前岔区有15条股道入库,道岔14组,岔区地势平坦,地面为鱼塘、沟渠,水深0.5~1.5m,地势较低,路堤最大填高2.0~3.2m。地层为软土层,自上而下为:①杂填土或素填土层厚2.5~2.9m,黄褐色,可塑;②淤泥质粘土、淤泥层厚2.9~3.1m,灰色,流塑,呈透镜体分布,基本承载力80kPa;③粉质粘土层厚2.7~3.0m,灰色,软塑~流塑,基本承载力100kPa;④粉土层厚7.0~8.3m,灰色,灰黄色,湿~很湿,中密~密实,基本承载力120kPa。地下水为第四纪孔隙潜水,高程0.32~1.91m,水位变化幅度1.0~2.0m,主要靠大气降水补给。
2 地基处理方案
月修列检库前岔区复合地基设计承载力应≮150kPa。由于天然地层不能满足承载力要求,为提高路基的承载力,同时控制路基的工后沉降,决定岔区线下路基采用水泥搅拌桩加固,桩径0.5m,桩长7.0m,加固面积As为8930m2。
3 水泥搅拌桩的设计
计算依据《建筑地基处理技术规范》(JG79—2002)。根据地质资料,桩间天然地基土的承载力特征值fs,k=80kPa,桩间土的平均摩擦力qs=10kPa,桩端天然地基土未经修正的承载力特征值qp=100kPa,桩端天然土承载力折减系数α=0.5,桩径d=0.5m,桩周长Up=1.57m,桩截面积Ap=0.196m2,桩身强度折减系数为η=0.33,桩长l=7.0m。
1)单桩承载力R=qUl+αAq=10×1.57×7+0·5×0·196×100=120kN;
2)水泥搅拌桩置换率m
因为复合地基设计承载力fsp,k平均值≮150kPa桩端为粉质粘土,桩间土承载力折减系数β取0.5,则面积置换率m:

　　3)复合地基承载力fsp,k验算;
fsp,k=mRk/Ap+β(1-m)fs,k=0·192×120/0·196+0·5×(1-0·192)×80=150kPa
　　经验算复合地基承载力满足设计要求。
4)桩身水泥土强度计算
fcuk=Rk/(ηAp)=1855·29kPa;
　　考虑水泥土桩身强度略高于桩的承载力,所以取fcuk=1900kPa。
5)单根桩的处理面积A和桩距a
A=Ap/m=0.196/0.192=1.02m2,
a=A12=1.01m。

6)桩位布置形式及数量n
库外岔区线下均采用水泥搅拌桩加固,桩顶设计高程控制在路基基床底层所铺设厚0.7m的碎石垫层中下部。沿股道中心线向两侧布置,呈方形布设,道岔处以岔心为中心向四周布置,间距1.0m。列检库前岔区布设水泥搅拌桩根数n=mAs/Ap=0.192×8930/0.196=8748根。
4 水泥搅拌桩的施工及检测
4.1 水泥搅拌桩施工
1)水泥掺入比试验采用施工现场天然软土,使用425R普通硅酸盐水泥分别选用12%、15%、18%水泥掺入比进行试验,水泥试块28d后进行无侧限抗压强度试验,试验结果见表1。根据计算90d水泥无侧限抗压强度应≮1.9MPa,28d强度可达到标准强度的60%~75%,则28d无侧限强度≮1.425MPa,采用15%的配比可满足要求。
2)施工机械采用SJB-1型深层搅拌机及HB6-3型灰浆泵。施工采用“四搅两喷”施工工艺,每延米水泥掺入量60kg,水灰比0.5,根据现场施工地层条件,按成桩试验取得的参数确定灰浆泵压力和搅拌机提升速度。粉质粘土为水泥搅拌桩的持力层,保证桩基进入持力层≮2m,确保成桩质量。
4.2 质量检测
为了检验成桩质量,在施工完成后分别采用开挖检验桩头、钻孔抽芯、平板试验等方法对搅拌桩质量进行检验。
1)在成桩后28d龄期后,对水泥搅拌桩进行开挖,结果桩头饱满,水泥土均匀,桩身坚硬,由于地层软弱不均,成桩直径略大,桩径550~600mm。
2)取芯检验。水泥搅拌桩成桩28d后,对岔区线下搅拌桩87根进行了抽芯检验,钻机采用DP-100汽车钻,采用高速回转钻进法对桩体进行连续抽芯取样,通过现场抽芯和室内芯样无侧限抗压试验结果分析,桩体灰量正常,水泥搅拌均匀,无断桩及短桩现象,芯样较硬,芯样强度满足设计要求。
3)静载荷试验。①单桩承载力荷载试验。本次试验共作了3个点的单桩静荷载试验,龄期28d,试验按《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2002)有关规定执行,试验采用慢速维持荷载法,试验结果见表2,Φ为桩直径,L为桩长。3根桩Q—S曲线(见图1)缓变(Q为极限承载力,S为位移),无明显陡降,最终沉降值较大,据规范判定3根桩竖向抗压极限承载力为240kN,满足设计要求。②复合地基承载力荷载试验。选取3根桩进行复合地基荷载试验,龄期28d,试验方法采用地锚法,荷载板尺寸为1m×1m,所得基本值均为相对变形值为0.008对应的荷载,经过野外观测和室内资料整理,检测结果见表3,由于三个试验点复合地基承载力基本值的极差<30%,取其平均值156kPa为复合地基承载力特征值,复合地基承载力满足设计要求。Q—S曲线见图2。
5 结语
深层搅拌桩适用于淤泥、淤泥质粘土、粉土等软土地基,采用深层搅拌桩处理岔区软土路基,从后期的质量检测和工后沉降来看,效果很好,提高了路基的承载力,减少了路基沉降,该工程水泥搅拌桩经过复合地基承载力检测均达到了设计要求。

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