趙佳權(quán)

（錦州鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧 錦州 121000）

營(yíng)口港仙人島港區(qū)疏港鐵路地處遼寧省南部地區(qū)，是連接國(guó)鐵沈大鐵路與營(yíng)口港的一條濱海疏港鐵路，該地區(qū)海岸線(xiàn)地質(zhì)條件相對(duì)較差，多為淤泥質(zhì)粘土，承載力多在50～80kPa之間，未經(jīng)處理不能滿(mǎn)足鐵路路基填筑要求。

1 軟土地基病害機(jī)理

軟土是指在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，具有含水率大、孔隙比大、壓縮性高、強(qiáng)度低等特點(diǎn)的黏性土。工程特征表現(xiàn)為觸變性、流變性、高壓縮性、高靈敏度、低透水性以及不均勻性等。主要是由于地基土壤密度小，承載力低，鐵路軟土地基的壓縮變形致使路堤產(chǎn)生不均勻沉降，致使路基的整體性被破壞。因此鐵路路基在荷載作用下易產(chǎn)生整體的滑動(dòng)失穩(wěn)的趨勢(shì)。破壞形式表現(xiàn)為，穿越地基軟弱層的圓弧整體失穩(wěn)破壞。

2 鐵路軟土地基的一般加固方法以及適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 換填墊層法

施工方法簡(jiǎn)單，但是只適用于地表以下軟土層厚度小于3m的軟土地段；

2.2 預(yù)壓排水固結(jié)法

施工方法相對(duì)復(fù)合地基方法簡(jiǎn)單，但施工組織設(shè)計(jì)需要留出足夠的預(yù)壓期；

2.3 復(fù)合地基加固法

碎石樁、水泥攪拌樁及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁等樁處理方法。施工速度較快，加固效果較好，但是投資相對(duì)較高，且施工質(zhì)量難保證，施工后的檢測(cè)工作較困難。而且目前采用的樁體處理軟土地基有如下缺點(diǎn)：

碎石樁的加固地基的原理是在地基中設(shè)置碎石樁，形成復(fù)合地基以提高地基承載力和減少沉降。碎石樁具有良好的透水性，在鐵路荷載的作用下地基土固結(jié)，工后沉降較大，另外碎石樁屬于散體材料，其樁體承載力取決于樁周土能提供的側(cè)限力，所以當(dāng)?shù)鼗撂峁┑膫?cè)限力較小時(shí)，采用碎石樁處理軟土地基，地基承載力提高幅度較小，甚至?xí)a(chǎn)生堆樁的現(xiàn)象。

水泥攪拌樁是利用水泥深層攪拌機(jī)將固化劑（水泥漿外摻一定的摻和劑）與地基土強(qiáng)制就地?cái)嚢栊纬伤嗤翗?，由于水泥攪拌樁的成樁過(guò)程都在地下，水泥漿與土是否攪拌均勻，水泥樁的整體性很難把握，特別是遇到粘性地基土，土粘鉆,很難攪拌。

預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁是通過(guò)打樁機(jī)將預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁錘入地基土中，通過(guò)擠密和置換原理形成復(fù)合地基，由于直接錘擊鋼筋混凝土管樁，成樁過(guò)程中容易斷樁、截樁，另外采用預(yù)應(yīng)力鋼筋和高標(biāo)號(hào)混凝土，樁體成本太高，不利于大面積推廣使用。

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3 混凝土管樁加固鐵路軟土地基介紹

3.1 混凝土管樁樁體介紹

混凝土管樁加固鐵路軟土地基是采用工廠預(yù)制混凝土管樁，管內(nèi)填筑合格C組填料，管外附著一層干燥壓縮膨脹土膜，并用塑料網(wǎng)格固定，通過(guò)打樁機(jī)沖擊管樁孔，同時(shí)擠密周?chē)翆樱缓髮⒒炷凉軜洞蛉霕犊變?nèi)，由于混凝土管樁與管樁孔間有打樁機(jī)管壁的厚度差值，故樁體與管孔間有縫隙，管樁外壁的干燥壓縮膨脹土膜就是解決縫隙的方法，原理是膨脹土遇水膨脹，正好填充縫隙，管樁和擠密后的地基形成復(fù)合地基，達(dá)到加固軟土地基的目的。在鐵路軟土地基處理過(guò)程中，樁處理中的單樁容許承載力有兩個(gè)計(jì)算指標(biāo)，即材料本體的單樁承載力和樁周摩擦力及置換面積產(chǎn)生的單樁承載力，驗(yàn)算時(shí)取兩者最小值。C30混凝土管樁材料本體的單樁容許承載力遠(yuǎn)大于樁周摩擦力及置換面積產(chǎn)生的單樁承載力，故管樁替代預(yù)應(yīng)力混凝土管樁樁體處理軟土地基完全可行。

3.2 混凝土管樁加固軟土地基設(shè)計(jì)

混凝土管樁加固軟土地基是依靠擠密后的土體和混凝土管樁構(gòu)成復(fù)合地基，從而達(dá)到加固軟土地基的目的。本方法的優(yōu)點(diǎn)是：加固地基效果好；施工后檢測(cè)方法簡(jiǎn)單；投資較其它樁體處理節(jié)省；施工質(zhì)量最易控制。

3.3 混凝土管樁施工工藝

①清理施工現(xiàn)場(chǎng)，布置樁位；

②施工機(jī)具就位，使沉管垂直對(duì)準(zhǔn)樁位；

③進(jìn)行沉管，成樁孔，將混凝土管樁打入沉管內(nèi)，拔出沉管。

④灑少量水，成樁完成。

⑤鋪設(shè)加筋墊層，加筋墊層采用5%水泥穩(wěn)定碎石，厚度為0.4～0.6m,中間加鋪鋼塑土工格柵。

3.4 混凝土管樁附圖3.5設(shè)計(jì)工程實(shí)例

營(yíng)口港仙人島港區(qū)疏港鐵路位于遼寧省營(yíng)口市蓋州境內(nèi)，是連接沈大鐵路與營(yíng)口港仙人島港區(qū)的疏港鐵路，在疏港鐵路的末端為濱海地段，地質(zhì)條件相對(duì)較差，屬軟土地基地段，巖土類(lèi)型為粘土、淤泥質(zhì)粘土，天然地基承載力為50kpa，厚度為6～8m。需要處理軟土地基的面積為23000m2，根據(jù)鐵路工程地基處理技術(shù)規(guī)范，該軟土地基地段需采用多向水泥攪拌樁處理，水泥攪拌樁處理軟土地基成本相對(duì)較高，而且工后檢測(cè)難度較大。針對(duì)本項(xiàng)目，分別采用水泥攪拌樁和混凝土管樁加固軟土地基做如下設(shè)計(jì)方案比選：

3.5.1 軟土地基土層參數(shù)表（表1）

3.5.2 方案比選

Ⅰ方案：多向水泥攪拌樁加固軟土地基

通過(guò)水泥攪拌樁單樁承載力驗(yàn)算，水泥攪拌樁的單樁承載力為128kpa，復(fù)合地基承載力為135kpa，滿(mǎn)足鐵路路基基底承載力要求，水泥攪拌樁樁體按正方形布置，加固間距1.0m×1.0m,單根樁長(zhǎng)為9m，總樁長(zhǎng)為207000延長(zhǎng)米，水泥攪拌樁單價(jià)為56元/延長(zhǎng)米，總投資為1159萬(wàn)元。

Ⅱ方案：混凝土管樁加固軟土地基

通過(guò)混凝土管樁單樁承載力驗(yàn)算，混凝土管樁的單樁承載力為628kpa，復(fù)合地基承載力為131kpa，滿(mǎn)足鐵路路基基底承載力要求，混凝土管樁樁體按正方形布置，加固間距2.5m×2.5m,單根樁長(zhǎng)20m，總樁長(zhǎng)為73600延長(zhǎng)米?；炷凉軜秵蝺r(jià)為120元/延長(zhǎng)米，總投資為736萬(wàn)元。

3.5.3 投資比較

綜上所述，混凝土管樁與水泥攪拌樁相比較，加固后效果基本相同，但投資節(jié)省276萬(wàn)元，混凝土管樁施工較易控制，工后檢測(cè)特別方便，故采用混凝土管樁加固軟土地基方案。

結(jié)語(yǔ)

根據(jù)以上混凝土管樁加固軟土地基的情況，可以得出以下結(jié)論：

1）混凝土管樁處理軟土地基方案可行，方法簡(jiǎn)便，軟土地基承載力可以達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

2）通過(guò)該方法處理軟土地基，具有設(shè)備簡(jiǎn)單，樁體取材方便，地基加固效果明顯，同時(shí)管樁成本相對(duì)其它樁體成本較低，對(duì)工程造價(jià)控制，節(jié)約投資具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

3）混凝土管樁加固軟土地基是一種可廣泛推廣應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)型軟土地基加固方法。

4）混凝土管樁與預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁相比，混凝土管樁打樁時(shí)不需要直接錘擊樁體本身，減少了預(yù)應(yīng)力鋼筋的配置，同時(shí)混凝土的標(biāo)號(hào)由C60調(diào)整到了C30，樁體成本減少了一大半。

[1]J1078-2010，鐵路工程地基處理技術(shù)規(guī)程[S].

[2]J158-2006，中華人民共和國(guó)鐵道部鐵路特殊路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]J447-2005，中華人民共和國(guó)鐵道部鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]JGJ94-2008，中華人民共和國(guó)建設(shè)部建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[5]，GB50007-2002，中華人民共和國(guó)建設(shè)部建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].