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摘要：本文结合天津蓟港铁路地基工程实践，基于现场的单桩荷载试验，研究钉形水泥土双向搅拌桩单桩承载力和桩身抗压强度。研究表明：采用更加科学的计算方法，佐证了单桩荷载试验确定单桩承载力方法的科学性。据此计算方法，研究了扩大头直径D、高度H和桩长L对单桩承载力的影响规律，且D/d（下部桩径）、H/L均存在最优值。
关键词：钉形水泥土双向搅拌桩；单桩承载力；有效桩长
中图分类号：TB473文献标识码：A
1 引言
钉形水泥土双向搅拌桩是在充分研究常规水泥土搅拌桩的加固机理和影响常规水泥土搅拌桩成桩质量和桩身质量因素的基础上，吸收了常规水泥土搅拌桩的优点，充分利用复合地基应力传递规律，并在攻克了常规水泥土搅拌桩的严重缺陷后，经多年的探索与实践发明出来的一种新型、先进的地基处理方法[1-3]。
2工程概况
蓟港铁路北塘西至东大沽扩能改造工程位于渤海湾西岸天津港附近。试桩位置为DDK17+480～DDK17+470。
表1给出了不同土层的材料参数。
表1不同土层的材料参数
Table 1Material parameters of the different soil layer
2 单根桩静荷载试验
试桩第一级加荷120KN，以后每级加荷60KN，等量加荷，加荷至600KN，加载情况及沉降观测如表2记录。
表2单桩静荷载试验结果
Table 2Results of single pile bearing capacity
由所加的荷载及对应的沉降可以得出沉降量随着负载的增大而不断增加，当负载大于300KN时，沉降增长率迅速增大，因此把300KN（单桩载荷试验时，应将单桩极限承载力除以安全系数2，即为单桩承载力[4]）作为单桩承载力是科学合理的。
3 单桩承载力计算分析比较
3.1单桩承载力试验确定
根据《钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程》苏JG/T024-2007的规定钉形水泥土双向搅拌桩单桩承载力特征值的取值，当采用单桩载荷试验时，应将单桩极限承载力除以安全系数2，得到单桩单桩承载力如表3所示。
表3单桩静荷载试验结果表
Table 3Results of single pile bearing capacity
3.2 单桩承载力计算确定
《钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程》规定：当无单桩载荷试验资料时，初步设计时可按下式进行估算。
式中各参数如规范释义。
根据规范苏JG/T024-2007计算确定单桩承载力：
根据《建筑地基处理技术规范》苏JGJ79-2002[5]中关于水泥土搅拌桩单桩承载力计算的规定有：
式中各参数如规范释义。
根据规范JGJ79-2002计算确定单桩承载力：
规范规定两者的结果取小值，则：
3.3单桩承载力比较
由试验及规范计算的单桩承载力结果对比如表4所示。
表4计算结果对比
Table 4Comparison of calculation results
由表4可以看出：规范《建筑地基处理技术规范》与规范《钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程》比较，后者计算的结果相当理想，可以作为钉形水泥土双向搅拌单桩承载力的计算。
4 单桩承载力特性研究
4.1单桩承载力与扩大头直径D的关系
分别确定扩大头直径D为0.5(常规桩)、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0m，其他条件不变。以规范《钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程》计算公式为准，得到钉形水泥土双向搅拌桩单桩承载力分別为84.28、193.82、329.45、552.62、816.42、1009.13KN，由此得出单桩承载力随直径D的增大而增大，且直径D的增大对提高单桩承载力效果是显著的，因此钉形水泥土双向搅拌桩比常规水泥土搅拌桩可以更好的解决承载力不足的问题，提高承载力，减小沉降。
4.2单桩承载力与扩大头高度H的关系
其他条件不变，分别确定扩大头高度H为0(常规桩)、2、3.5、4、6、8m，以规范《钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程》计算公式为准，得到单桩承载力分别为84.28、303.52、329.45、336.77、362.42、384.08KN，由此得出单桩承载力随扩大头高度H的增加而增大，在一定范围内增加效果是很好的，则在此范围内增加扩大头高度H可以作为提高单桩承载力的有效方法。
4.3单桩承载力与桩长L的关系
分别确定桩长6、9、12、15、18、21m，其他条件不变，以规范《钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程》计算公式为准，得到单桩承载力分别为303.14、314.53、324.80、329.45、332.24、336.05
KN，由此得出单桩承载力随桩长L的增长而增大，且随桩长增长几乎呈线性增长。而在L=12、15、18m时，其增长很小，几乎保持不变，说明从单桩承载力角度，存在一个有效桩长，本工况有效桩长L=15m。
5 结论
（1）通过实验数据和理论计算结果的对比，发现规范苏JG/T024-2007关于钉形水泥土双向搅拌桩单桩承载力的计算结果与单桩荷载试验确定的结果相差不到10%，其与规范JGJ79-2002的计算结果相比更加吻合于试验结果，更接近工程实际。
（2）单桩承载力在一定范围内随扩大头直径和高度的增加而增大，但当D/d、H/L超过某范围时单桩承载力增长率就会减小，说明D/d、H/L均存在最优值。
（3）仅从单桩承载力角度看，桩长存在一个有效桩长。
参考文献：
[1]曹德洪,刘松玉,经绯等.大直径钉形双向水泥土搅拌桩[J].公路,2010, (1):100-105.
[2]刘松玉,宫能和,冯锦林等.双向搅拌桩成桩操作方法:中国,ZL 2004 10065862.9[P].2006—9—13.
[3]刘松玉,宫能和,冯锦林等.双向搅拌机:中国,ZL 2004 10065863.3[P].2006—9—12.
[4]肖超,金福喜,罗达生等.深厚软土中钉形搅拌桩承载力特性试验研究[J].广东建材,2011, (4):127-129.
[5]江苏省建设厅.苏JGJ79-2002,建筑地基处理技术规范[S].江苏[s.n],2007.
关键词：钉形水泥土双向搅拌桩；单桩承载力；有效桩长
中图分类号：TB473文献标识码：A
1 引言
钉形水泥土双向搅拌桩是在充分研究常规水泥土搅拌桩的加固机理和影响常规水泥土搅拌桩成桩质量和桩身质量因素的基础上，吸收了常规水泥土搅拌桩的优点，充分利用复合地基应力传递规律，并在攻克了常规水泥土搅拌桩的严重缺陷后，经多年的探索与实践发明出来的一种新型、先进的地基处理方法[1-3]。
2工程概况
蓟港铁路北塘西至东大沽扩能改造工程位于渤海湾西岸天津港附近。试桩位置为DDK17+480～DDK17+470。
表1给出了不同土层的材料参数。
表1不同土层的材料参数
Table 1Material parameters of the different soil layer
2 单根桩静荷载试验
试桩第一级加荷120KN，以后每级加荷60KN，等量加荷，加荷至600KN，加载情况及沉降观测如表2记录。
表2单桩静荷载试验结果
Table 2Results of single pile bearing capacity
由所加的荷载及对应的沉降可以得出沉降量随着负载的增大而不断增加，当负载大于300KN时，沉降增长率迅速增大，因此把300KN（单桩载荷试验时，应将单桩极限承载力除以安全系数2，即为单桩承载力[4]）作为单桩承载力是科学合理的。
3 单桩承载力计算分析比较
3.1单桩承载力试验确定
根据《钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程》苏JG/T024-2007的规定钉形水泥土双向搅拌桩单桩承载力特征值的取值，当采用单桩载荷试验时，应将单桩极限承载力除以安全系数2，得到单桩单桩承载力如表3所示。
表3单桩静荷载试验结果表
Table 3Results of single pile bearing capacity
3.2 单桩承载力计算确定
《钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程》规定：当无单桩载荷试验资料时，初步设计时可按下式进行估算。
式中各参数如规范释义。
根据规范苏JG/T024-2007计算确定单桩承载力：
根据《建筑地基处理技术规范》苏JGJ79-2002[5]中关于水泥土搅拌桩单桩承载力计算的规定有：
式中各参数如规范释义。
根据规范JGJ79-2002计算确定单桩承载力：
规范规定两者的结果取小值，则：
3.3单桩承载力比较
由试验及规范计算的单桩承载力结果对比如表4所示。
表4计算结果对比
Table 4Comparison of calculation results
由表4可以看出：规范《建筑地基处理技术规范》与规范《钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程》比较，后者计算的结果相当理想，可以作为钉形水泥土双向搅拌单桩承载力的计算。
4 单桩承载力特性研究
4.1单桩承载力与扩大头直径D的关系
分别确定扩大头直径D为0.5(常规桩)、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0m，其他条件不变。以规范《钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程》计算公式为准，得到钉形水泥土双向搅拌桩单桩承载力分別为84.28、193.82、329.45、552.62、816.42、1009.13KN，由此得出单桩承载力随直径D的增大而增大，且直径D的增大对提高单桩承载力效果是显著的，因此钉形水泥土双向搅拌桩比常规水泥土搅拌桩可以更好的解决承载力不足的问题，提高承载力，减小沉降。
4.2单桩承载力与扩大头高度H的关系
其他条件不变，分别确定扩大头高度H为0(常规桩)、2、3.5、4、6、8m，以规范《钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程》计算公式为准，得到单桩承载力分别为84.28、303.52、329.45、336.77、362.42、384.08KN，由此得出单桩承载力随扩大头高度H的增加而增大，在一定范围内增加效果是很好的，则在此范围内增加扩大头高度H可以作为提高单桩承载力的有效方法。
4.3单桩承载力与桩长L的关系
分别确定桩长6、9、12、15、18、21m，其他条件不变，以规范《钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程》计算公式为准，得到单桩承载力分别为303.14、314.53、324.80、329.45、332.24、336.05
KN，由此得出单桩承载力随桩长L的增长而增大，且随桩长增长几乎呈线性增长。而在L=12、15、18m时，其增长很小，几乎保持不变，说明从单桩承载力角度，存在一个有效桩长，本工况有效桩长L=15m。
5 结论
（1）通过实验数据和理论计算结果的对比，发现规范苏JG/T024-2007关于钉形水泥土双向搅拌桩单桩承载力的计算结果与单桩荷载试验确定的结果相差不到10%，其与规范JGJ79-2002的计算结果相比更加吻合于试验结果，更接近工程实际。
（2）单桩承载力在一定范围内随扩大头直径和高度的增加而增大，但当D/d、H/L超过某范围时单桩承载力增长率就会减小，说明D/d、H/L均存在最优值。
（3）仅从单桩承载力角度看，桩长存在一个有效桩长。
参考文献：
[1]曹德洪,刘松玉,经绯等.大直径钉形双向水泥土搅拌桩[J].公路,2010, (1):100-105.
[2]刘松玉,宫能和,冯锦林等.双向搅拌桩成桩操作方法:中国,ZL 2004 10065862.9[P].2006—9—13.
[3]刘松玉,宫能和,冯锦林等.双向搅拌机:中国,ZL 2004 10065863.3[P].2006—9—12.
[4]肖超,金福喜,罗达生等.深厚软土中钉形搅拌桩承载力特性试验研究[J].广东建材,2011, (4):127-129.
[5]江苏省建设厅.苏JGJ79-2002,建筑地基处理技术规范[S].江苏[s.n],2007.