趙光營

地鐵車輛段施工后受到車輛荷載、各區(qū)域功能差異等影響，對地基強(qiáng)度和承載力要求不同，此外，站場土方的填筑量較大，常常導(dǎo)致車輛段施工后發(fā)生較大的沉降。以地鐵車輛段路基地基加固工程為例，研究了軟弱地層地鐵車輛段路基地基加固關(guān)鍵技術(shù)，探討了旋噴樁和預(yù)應(yīng)力管樁加固技術(shù)在軟弱地層地鐵車輛段路基地基中的應(yīng)用，分析了預(yù)應(yīng)力管樁的加固效果，可為類似工程提供技術(shù)支撐。

地鐵車輛段需承受列車的動荷載，若加固不到位，會產(chǎn)生較大的工后沉降，影響地鐵正常運(yùn)營。李聰通過換填的手段對路基進(jìn)行加固，研究了石灰的含量與加固效果的關(guān)系。甘愛明采用換填的形式對路基進(jìn)行加固，換填材料選擇巖石土混合料，達(dá)到了對路基加固的效果。張秋月根據(jù)車輛段各部分功能及用途的不同對路基沉降要求不同的原則，對車輛段進(jìn)行劃分區(qū)域，對不同區(qū)域采取不同的加固手段。張旭生通過高預(yù)應(yīng)力管樁對老黏土地區(qū)車輛段進(jìn)行加固，達(dá)到了較好的加固效果。李春劍等通過水泥土攪拌樁、CFG樁和級配砂石換填對粉砂土層、黏土層地基進(jìn)行加固，成功控制了工后沉降。趙夕朝通過石灰渣對黏性土路基進(jìn)行改良，通過改變石灰渣摻量以達(dá)到路基所需的承載力和強(qiáng)度。

綜上所述，為使車輛段路基達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度和承載力，現(xiàn)有研究主要對換填、加固和改良進(jìn)行了一定的研究，但淤泥質(zhì)軟土地層采用換填、水泥攪拌樁和預(yù)制樁等方法研究較少。本文依托杭州某軟土地層地鐵車輛段路基加固工程為背景，研究了軟弱土層地鐵車輛段路基加固方案，為類似工程提供參考。

一、工程概況及地質(zhì)條件

1.工程概況

某地鐵車輛段停車場周邊環(huán)境主要為建筑物和道路，南側(cè)為農(nóng)村自有建筑物，東側(cè)、北側(cè)和西側(cè)均為道路。其中，蓬達(dá)路、永盛路均為規(guī)劃道路，協(xié)東線為7m寬既有道路。地塊內(nèi)分布有南北橫穿地塊的東橋?yàn)?，地塊東部有杭州天緣布藝有限公司，西側(cè)分布有兩條110kv 高壓線。場址中部及北側(cè)有部分民居房屋及工廠需要拆遷。地鐵車輛段平面見圖1。

圖1 某地鐵車輛段周邊環(huán)境

2.工程地質(zhì)條件

地鐵車輛段場地標(biāo)高為4.67m～5.54m，平均為4.85m。地鐵車輛段土層主要性質(zhì)見表1。

表1 土層參數(shù)表

二、軟弱土層車輛段路基加固施工技術(shù)

1.旋噴樁加固技術(shù)

由于車輛段下部存在深厚軟弱土層，且站場土方的填筑量較大，若不對土體進(jìn)行加固，則會產(chǎn)生加大的沉降。針對部分站場及線路地基承載力不足的區(qū)域，采用旋噴樁對地基進(jìn)行加固，施工應(yīng)嚴(yán)格控制水泥摻量，根據(jù)土層性質(zhì)，采用水泥漿液的水灰比為1.2。采用正方形形式布置旋噴樁，間距取1.5m，直徑為0.5m，旋噴樁樁長為30m，在旋噴樁上部設(shè)置500mm砂礫石墊層，并在里面設(shè)置一層土工格室，旋噴樁布置平面及剖面見圖2～3。

圖2 旋噴樁加固平面布置圖

高壓旋噴樁水泥摻入量應(yīng)大于140kg/延米，水與石灰比值取0.8～1.5。高壓旋噴樁注漿施工時應(yīng)從下往上，緩慢均衡的提升噴漿管且疊加長度應(yīng)大于0.1m，應(yīng)采取必要的措施控制壓力異常和冒漿等不利的狀況出現(xiàn)。此外，噴漿管應(yīng)在結(jié)束噴漿后立即拔出，冒漿回灌或二次注漿可有效解決旋噴樁樁頂標(biāo)高低于設(shè)計(jì)的情況。

圖3 旋噴樁加固剖面圖

旋噴樁2 8 d 齡期的物理力學(xué)參數(shù)應(yīng)滿足：fcu≥2.0MPa，Es≥80MPa，單軸載荷試驗(yàn)承載力f≥155kN。水泥與粉煤灰作為旋噴樁的凝膠材料時可減小地下水的侵蝕性，尤其應(yīng)提高粉煤灰的量。設(shè)計(jì)中土工格室片材的抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于110kN/m，伸長率應(yīng)小于10%，節(jié)點(diǎn)抗裂及剪切強(qiáng)度應(yīng)不小于80kN/m，節(jié)點(diǎn)剝離強(qiáng)度大于等于40kN/m。

2.預(yù)應(yīng)力管樁加固技術(shù)

（1）預(yù)應(yīng)力管樁加固技術(shù)

因?yàn)榈罔F車輛段下部存在深厚軟弱土層，且站場土方的填筑量較大，部分區(qū)域采用旋噴樁加固承載力無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，則采用預(yù)應(yīng)力管樁來解決車輛段部分站場及線路地基承載力不足的難題。預(yù)應(yīng)力管樁型號為PHC-B，直徑為0.5m，壁厚為0.125m，樁間距為2.4m，樁長為42～45m。預(yù)應(yīng)力管樁加固布置形式見圖4～5。

圖4 管樁加固布置形式平面圖（單位：m）

焊接可較好地解決預(yù)應(yīng)力管樁接樁不牢靠的難題，從內(nèi)而外采用三層焊接，焊接施工前應(yīng)保證無焊渣，且焊縫不應(yīng)出現(xiàn)干癟、斷開或連接不緊密的情況，焊接施工8分鐘后，管樁施工前應(yīng)檢查焊接的質(zhì)量及是否已冷卻，焊縫連接處樁體強(qiáng)度應(yīng)大于其它部位。施工中焊縫接樁不應(yīng)在硬土層前后進(jìn)行，為確保PHC管樁的質(zhì)量應(yīng)減少焊縫接樁。此外，管樁沉樁不應(yīng)出現(xiàn)間歇的情況，應(yīng)連續(xù)施工。

圖5 預(yù)應(yīng)力管樁加固剖面圖（單位：m）

項(xiàng)目使用震動錘擊式方式施工管樁，管樁上部設(shè)置碎石墊層，厚度取0.5m，在里面設(shè)置一層高強(qiáng)度土工格室，并于土工格室上面鋪設(shè)一層土工布。土工格室的片材抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于110kN/m，格室片伸長率應(yīng)小于10%，節(jié)點(diǎn)拉裂和剪切強(qiáng)度應(yīng)大于80kN/m，節(jié)點(diǎn)的剝離強(qiáng)度應(yīng)大于40kN/m。預(yù)應(yīng)力管樁的施工順序應(yīng)按照線路的中心向兩側(cè)布設(shè)，施工時，應(yīng)設(shè)置工作墊層，厚度不應(yīng)小于500mm。

（2）車輛段管樁地基加固效果分析

為保證預(yù)應(yīng)力管樁的承載力滿足要求，其持力層應(yīng)進(jìn)入⑨3中細(xì)砂層不小于2m，單樁承載力特征值fak≥988kN，對車輛段管樁承載力進(jìn)行檢測，結(jié)果見表2。

表2 預(yù)應(yīng)力管樁試驗(yàn)結(jié)果表

由表2可得：試驗(yàn)過程中，載荷試驗(yàn)加載至單樁豎向極限承載力1976kN，管樁最小沉降量為14.08mm，最大沉降量為22.92mm，數(shù)值平穩(wěn)，符合設(shè)計(jì)對于管樁沉降的要求。PHC管樁靜載荷試驗(yàn)過程中，荷載加至1976kN時，最大回彈量為8.05mm，最小回彈量為3.21mm，最大和最小回彈率分別為51%和22.8%，管樁樁體具有較好的回彈量，表明管樁樁體的完整性較好，因此，取最后施加荷載的1/2作為管樁的承載力特征值，實(shí)際管樁豎向承載力大于設(shè)計(jì)要求的988kN，管樁加固有較好的效果。

三、結(jié)語

以某車輛段路基地基加固為例，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)踐，探討了旋噴樁和預(yù)應(yīng)力管樁加固技術(shù)在軟弱地層地鐵車輛段路基地基加固中的應(yīng)用，分析了管樁對車輛段路基加固的施工效果，得到了如下結(jié)論

（1）旋噴樁對車輛段路基地基進(jìn)行加固時，采用正方形形式布置旋噴樁，間距取1.5m，水泥漿液水灰比設(shè)為1.2，旋噴樁直徑為0.5m，旋噴樁樁長為30m，在旋噴樁上部設(shè)置500mm砂礫石墊層，通過采取此方案，成功的保證了施工安全及車輛段工后沉降。

（2）采用管樁型號為PHC-B對車輛段路基進(jìn)行加固，直徑為500mm，壁厚為0.125m，間距取2.4m，管樁長度取42～45m。管樁上部設(shè)置碎石墊層，厚度取500mm，在里面設(shè)置一層高強(qiáng)度土工格室，并于土工格室上面鋪設(shè)一層土工布，通過采取此方案，成功的控制了車輛段工后沉降。

（3）通過預(yù)應(yīng)力管樁對地鐵車輛段路基地基進(jìn)行加固，滿足了地基承載力的要求，實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，預(yù)應(yīng)力管樁承載力大于結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)要求的數(shù)值，試驗(yàn)前后樁體結(jié)構(gòu)基本完整，樁體最大回彈率為51%。