双向水泥土搅拌桩在铁路专用线工程中的应用

文章编号：1009-6825（2012）34-0099-03

SHANXI

山西

ARCHITECTURE

建筑

Vol．38No．34Dec．2012

·99·

双向水泥土搅拌桩在铁路专用线工程中的应用

杨文平

（神华包神铁路有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯017000）

要：以新建塔然高勒煤矿铁路专用线工程为例，介绍了双向水泥土搅拌桩复合地基，通过现场搅拌桩单桩复合地基静载试验，

确定复合地基承载力，验证地基处理效果，并对该种地基处理方法进行评述，为双向水泥土搅拌桩在铁路专用线软弱土地基工程摘

中的应用积累了经验。关键词：软弱土，双向水泥土搅拌桩，静载荷试验，承载力中图分类号：U416．1

文献标识码：A

神华集团塔然高勒矿区配套铁路运煤专用线是为了开发“三

西”煤炭基地东胜煤田塔然高勒矿区而修建的运煤专用铁路，自包神铁路韩家村站接轨，向北与既有包神线并行2km后，向西跨越大罕台川，沿色连、高头窑、红庆梁、油房壕、泊江海子井田边界到达神华杭锦能源公司塔然高勒煤矿。专用线沿途经过鄂尔多斯市东胜区、达拉特旗、杭锦旗三个旗区，正线长78．06km。该线路西段地形较平缓，东段地形较复杂，冲沟较发育。沿线地形总体上呈现西高东低的特点，其间线路所经过的泊江海子地势平缓有多处季节性湿地分布，其中GDK57+210～GDK58+580低洼，

段就位于该低洼地段，地层主要为粉砂、粉土和粘土等松散土层，原始地基承载力很差，线路以填方通过时，需对地基进行加固。设计采用双向水泥土搅拌桩，桩顶设0．5m碎石垫层，垫层内铺设一层高强（高性能）聚酯双向土工格栅。

0引言

水泥土搅拌法是处理软弱地基的一种成熟方法，它利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在利用固化剂和土体地基中就地将原状软弱土和固化剂强制搅拌，之间产生的一系列物理—化学反应，使软弱土硬结成具有整体

［1］性、水稳定性和一定强度的优质地基。双向水泥土搅拌桩是指在水泥土搅拌桩成桩过程中，由动力系统带动分别安装在内、外

嵌套同心钻杆上的两组搅拌叶片同时正、反向旋转搅拌水泥土而形成的水泥土搅拌桩。该技术将水泥土搅拌桩的成桩机械的钻杆改进为同心双轴钻杆，内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆口，外钻杆上安装反向旋转叶片，通过外杆上叶片反向旋转过程中的压浆作用和正方向旋转叶片同时双向搅拌水泥土的作用，阻隔水泥浆上冒途径，保证水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀，确保成桩质量

［2，3］

。

1地质条件

櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅的个别异常情况分析及处理措施如下：

1）基坑东侧地下管道较多，东北角场地地势较低，降雨期多次在东北角形成积水，并造成基坑支护结构变形过大，根据现场

设计采取增加一排（两桩一锚）预应力锚索措施，有效实际情况，

地控制了基坑变形。

2）南侧场地第一层预应力锚索成孔、注浆过程，发生轻微沉降变形，主要原因为场地地层为杂填土，土质结构松散，二次注浆量过大、注浆后引起地面沉降。采取措施：成孔、注浆采取隔孔施工，严格按照设计要求控制注浆量施工。

3）东北侧第二层预应力锚索场地地层为细砂层，个别锚索成孔过程发生孔内涌砂现象，引起局部地面沉降。采取措施：严格

管内成孔工艺，成孔后及时下放预应力锚索，并及采取套管跟进、时注浆。

4）对监测过程发现的预应力锚索应力损失情况，第一次张拉

锁定3d～5d，进行二次补张。

7结语

本工程设计将桩顶标高设置于地面以下4．5m～6．5m，并且采取了放坡、土钉防护措施，提高了结构安全度，有效的减少了工程造价。

施工过程严格按信息化施工、动态设计原则，对工程施工过程发现的问题及时、有效地采取相应措施，确保了整个工程结构安全，取得了较好的经济效益。参考文献：

［1］GB50010-2010，S］．混凝土结构设计规范［［2］JGJ120-99，S］．建筑基坑支护技术规程［

［3］GB50086-2001，S］．锚杆喷射混凝土支护技术规范［

Theusingofdeepfoundationpitpileanchor

supportingengineeringinShanxiTsinghuaSciencePark

XUBiao

（ShanxiConstructionEngineering（Group）GeneralCorporationFoundationBranchCompany，Taiyuan030002，China）

Abstract：CombiningwiththesiteenvironmentandgeologicalconditionsofShanxiTsinghuaScienceParkengineering，thepaperintroducedtheseparatelyelaboratedtheconstructionparametersandtechnicalrequirementsofusingofdeepfoundationpitpileanchorsupportinginthisproject，

boredpileandpre-stressedanchorcable，anddescribedindetailtogroundwatercontrolmeasuresandemergencymeasures，providedreferenceforfuturesimilarprojects．

Keywords：deepfoundationpit，pileanchorsupporting，boredpile，pre-stressedanchorcable

24收稿日期：2012-09-作者简介：杨文平（1985-），男，助理工程师

·100·

第38卷第34期2012年12月

山西建筑

工点位于泊江海子低洼地带，为冲洪积平原区，地势稍有起线路以填方通过，最大边坡高约8．61m。岩性特征详述如下：伏，每级加载量为40kPa，最大加载量为320kPa（水泥加载共分8级，

土搅拌桩复合地基承载力设计值的2倍）。加载采用手动油泵及

1）粉砂：褐黄色，稍密～中密，稍湿，矿物成分主要以石英、长石油压千斤顶加载。表层夹少量植物根系，层厚约2．0m，Ⅰ级松土，σ0=150kPa。2．3．3荷载与沉降值测量为主，

2）粉土：灰黑色，稍湿，松散～稍密，含云母、氧化铁和有机质，荷载值通过压力表测量读取；试桩沉降量则通过承压板四边层厚1．0m～4．0m，Ⅱ级普通土，σ0=120kPa。3）粘土：褐黄色，硬塑，含云母、氧化铁，层厚2．0m～3．0m，对称架设的位移传感器自动传输至静载荷测试分析仪记录（所有

位移传感器均用磁性表座固定于基准梁上）。

Ⅱ级普通土，σ0=140kPa。4）细砂岩：褐黄色，全风化，结构已破坏，矿物成分主要以石英、

长石为主，风化呈散沙状，手捏易碎，Ⅲ级硬土，σ0=250kPa。该地区地下水主要为第四系孔隙潜水，地下水位埋深在5m～6m。土壤最大冻结深度为2．04m。

2水泥土搅拌桩的现场施工2．1

设计参数

设计采用水泥土搅拌桩，桩长4．0m～8．0m，桩径0．6m，桩

间距1．3m，正三角形交错布置。采用双向水泥土搅拌法（湿法）施工，水泥采用P．O42．5级普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比为0．45～0．55，水泥用量每米不少于65kg，以两喷四搅或三喷六搅为宜，每次搅拌为全桩长。复合地基承载力不小于160kPa。

2．2

双向水泥土搅拌桩施工程序

搅拌桩的施工程序主要分为：

1）测量放线：用全站仪放出拟施工搅拌桩中心位置，并用木

桩标记；2）移位、

对中：移动搅拌机至拟施工的桩位，将钻机中心与施工桩位中心对中，并调整钻机水平，保证搅拌机导向架垂直；3）切土下沉：启动搅拌机，开动旋转叶片，使搅拌机沿导向架垂直向下切土，同时开启送浆泵向土体喷送事先配制好的水泥浆。搅拌机两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直至设计深度；4）搅拌提升：关闭浆泵，提升搅拌机，两组叶片同时正反向旋转重复搅拌水泥土，直到地表或设计标高以上50cm；5）重复喷射钻进搅拌；6）重复搅拌提升，完成水泥土双向搅拌桩单桩施工；7）成桩完毕，

移位。2．3水泥土搅拌桩复合地基静载荷试验

在水泥土搅拌桩成桩28d后，现场随机选取桩间距为1．3m，

桩径为0．6m，桩长分别为4．0m，6．0m，8．0m三根水泥土搅拌桩进行单桩复合地基静载荷试验。

2．3．1

检测设备

现场检测仪器及设备：静载荷测试分析仪、

油压千斤顶、油泵、承压板、精密压力表、位移传感器、磁性表座、

20t吊车、60个沙袋（1t）、Ⅰ18工字钢若干等。单桩复合地基静载荷试验加荷系统示意图如图1所示。

沙袋次梁千斤顶主梁位移传感器承压板试桩混凝土支墩图1单桩复合地基静载荷试验加荷系统示意图2．3．2

试桩加载

将试桩周围整平并用角磨机磨平试桩桩顶后，在试桩坑铺设50mm～150mm的中粗砂垫层，轻轻拍实找平。将直径为1．37m的承压圆板放置在桩顶正上方，并使之与桩顶密贴。承压板上放置千斤顶，千斤顶上设置主、次梁，其上再堆载配重（沙袋），最大

堆载重量600kN。本次现场试验采用慢速维持荷载法

［5，6］

。现场3试桩复合地基静载荷试验及分析计算3．1

复合地基承载力特征值的确定方法

按JGJ79-2002建筑地基处理技术规范附录A规定，复合地

基承载力特征值的确定［5］

：

1）当压力—沉降曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变形值确定。水泥土搅拌桩复合地基，可取s/b或s/d（s为载荷试验承压板的沉降量；b和d分别为承压板宽度和直径，当其值大于2m时，按2m计算）等于0．006所对应的压力，但按相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大加载压力的一半；2）试验点的数量不应少于3点，当满足其极差不超过平均值的30%时，可取其平均值为复合地基承载力特征值。

3．2

水泥土搅拌桩单桩复合地基静载荷试验结果

水泥土搅拌桩单桩复合地基静载荷试验数据表见表1；试验

p—s曲线如图2所示，测试结果见表2。

表1

水泥土搅拌桩单桩复合地基载荷试验数据表

荷载/kPa

桩号04080120

160200

240280320沉降量/mm

4-70．001．012．815．388．1711．0813．9216．7220．419-90．001．042．774．556．399．0012．8716．6021．0614-5

0．00

0．70

1．80

2．63

4．45

7．93

11．05

14．13

18．25

荷载p/kPa40801201602002402803202mm-7/s10149-9降沉1814-522图2水泥土搅拌桩单桩复合地基p—s曲线表2

水泥土搅拌桩单桩复合地基载荷试验测试结果

桩号桩间距桩径桩长设计承载试验最大最大荷载时对最大回弹回弹率

mmm力/kPa荷载/kPa应沉降量/mm量/mm%4-71．30．68．0≥160

32020．411．105．399-91．30．66．0≥16032021．061．085．1314-5

1．3

0．6

4．0

≥160

320

18．25

0．93

5．10

3．3单桩复合承载力特征值的确定

根据图2可以看出，三条曲线均平缓光滑且无明显陡降段。根据规定，上述三根试验桩的复核地基承载力特征值可按相对变形值确定，即s/d=0．006时所对应的压力。本次试验所用承压板的直径为1．37m，可得出s=8．22mm。从表1中，利用线性内插原理推算可以得出，

三根试验桩在沉降量为8．22mm时承受的荷载均大于160kPa，但依据JGJ79-2002建筑地基处理技术规范附录A规定，三根试验桩的单桩复合地基承载力特征值应为

160kPa。

根据3组单桩复合地基载荷试验，可得出试验场区单桩复合地基承载力特征值为160kPa。

4结语

1）通过试验段随机进行的三根水泥土搅拌桩单桩复合地基

的静载荷试验以及对试验数据的分析计算，确定了该实验段水泥

第38卷第34期2012年12月

文章编号：1009-6825（2012）34-0101-02

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山西

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建筑

Vol．38No．34Dec．2012

·101·

真空联合堆载预压中孔压监测研究

白

摘

雪

（宁夏公路工程监理咨询公司，宁夏银川750002）

要：在阐述孔压监测重要性的基础上，结合实际工程的监测数据分析了孔压的变化规律，并解释了其产生的原因，同时针对孔

提出了一些控制要点，为孔压监测的进一步研究提供参考。隙水压力计的埋设，

关键词：真空联合堆载预压，孔隙水压力监测，埋设工序，控制要点

中图分类号：TU413．7文献标识码：A

0引言

［1］

分布于胶州湾及其沿岸。地区的软土主要为滨海相成因，

真空联合堆载预压在处理软土地基时抽真空和堆载同时进行，相比较于堆载预压大大缩短路堤预压时间；同时很多工程利用本身路堤的自重作为将路基堆载和路堤填筑两道工序合并，堆载，经济节省。正是因为这些优点，该项处理技术已经越来越广泛的被运用于公路软基处理中。

真空联合堆载预压施工中常规监测包括真空度、表层沉降、分层沉降、边桩位移、测斜、孔隙水压力、水位。孔隙水压力监测判断土体是其中一项非常重要的检测内容；用来控制填土速率，的整体稳定性；反算固结系数，进而推断土体强度增长，确定荷载分级施加的时机和大小。

1．2加固方案

由于场区路基下部软土工程地质性质差，不能直接满足地基

因此采用真空联合堆载预压进行软基处理。塑变形及特定要求，

料排水板间距1．0m，正方形布置，打设深度10m～17m；砂垫层

并在试验中对厚度50cm。以抽真空及3m高的填土联合预压，

真空度、孔隙水压力和沉降进行观测。经过真空联合堆载预压加

固后的路基预压结束后地基土体的平均固结度大于90%。

2孔隙水压力监测重要性

11．1

工程地质概况与加固方案工程地质概况

［2］

首先从真空联合堆载预压的加固机理来看，在真空荷载及堆载的联合作用下，土体中产生超静孔隙水压力。在排水条件

随着时间发展，土体中水被排出，超静孔隙水压力逐步消散，下，

土体中有效应力逐步增大，直至超静孔隙水压力完全消散。这一过程称为固结；即加固处理的全过程。由此可见孔隙水压力是贯穿始终的一个重要部分，其变化规律可以展现地基加固处理的全过程。

其次从施工监测中的可控性来看，通常施工过程中总是采用

但施工单位真空监测膜下真空度来控制抽真空力度及开泵情况，

探头的埋设位置及真空表的准确性大大制约了其对施工的控制

能力。孔隙水压力的监测就不同了，它是由第三方监测，孔隙水压

2008．

［2］黄德富．双向搅拌桩在京沪客运专线路基处理中的应用

［J］．路基工程，2009（3）：57-61．［3］中交铁道勘察设计院有限公司．新建塔然高勒煤矿铁路专

Z］．用线工程设计施工图［［4］张延杰，王旭，蒋代军，等．粉喷桩技术在加固松软土地基

J］．低温建筑技术，2011（2）：101-103．中应用［［5］JGJ79-2002，S］．建筑地基处理技术规范［

青岛某沿海公路工程路基下面原为软土层，含水量大，强度

低，属于高压缩或中等压缩性软土。该软路基路段在上部填土，路面结构及使用荷载作用下，将产生较大沉降。场区各段地层岩性特征简述如下：①人工填土。②素填土：主要由碎石、砂土、粘风化岩石碎屑组成，一般2m～3m。填土年限2年～10年，性土、

松散～稍密。③海积层软土：灰黑色淤泥、亚粘土、亚砂土、粉细砂、含有机质，结构松散，具臭味，沿胶州湾海岸淤泥增厚。青岛土搅拌桩单桩复合地基承载力特征值为160kPa，满足新建塔然高勒煤矿铁路专用线工程复合地基承载力不低于160kPa的设计要求。

2）双向水泥土搅拌桩在施工过程中具有振动弱、噪声低、水泥土搅拌均匀、选材方便、操作简单及费用低等优势。同时通过现场试验，证明该方法处理软弱土地基效果良好，能够大幅度提具有明显的社会效益和经济效益。高地基承载力，参考文献：

櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅［1］龚晓南．地基处理手册［M］．北京：中国建筑工业出版社，［6］JGJ106-2003，S］．建筑基桩检测技术规范［

Onapplicationofbidirectionaldeepmixingcement-soilcolumnsinrailwayspeciallines

YANGWen-ping

（ShenhuaBaotou-ShenmuRailwayCo．，Ltd，Erdos017000，China）

Abstract：Takingthenewly-builtTarangaolecoalminerailwayprojectastheexample，thepaperintroducesthecompositefoundationforthebidi-rectionaldeepmixingcement-soilcolumns，identifiestheloadingcapacityofthecompositefoundationbyhavingthestaticexperimentofthesin-gle-pilecompositefoundationofthefieldmixingcolumn，provesthefoundationtreatmenteffect，andindicatesthefoundationtreatmentmethod，soastoaccumulatesomeexperiencefortheapplicationofthebidirectionaldeepmixingcement-soilcolumnsinfoundationprojectswithsoftsoila-longtherailwayspeciallines．

Keywords：softsoil，bidirectionaldeepmixingcement-soilcolumns，staticloadingexperiment，loadingcapacity

25收稿日期：2012-09-作者简介：白雪（1982-），女，助理工程师