釘形水泥土雙向攪拌樁軟土地基處理處理技術應用

【摘 要】結合工程實際，介紹了雙向攪拌樁施工工藝，針對施工質量控制問題進行了詳細的探討。介紹了施工實踐過程中如何采取措施來控制施工質量，并進行了總結。

【關鍵詞】雙向攪拌樁；施工工藝；質量控制；總結

1 前沿

釘形水泥土雙向攪拌樁是東南大學交通學院劉松玉教授研制出一種新型水泥土攪拌樁，最大樁徑可達1.3m，最大處理深度可達到26m。釘形水泥土雙向攪拌樁克服了傳統水泥攪拌樁水泥漿沿樁體垂直分布不均勻、樁體攪拌不夠均勻、有效樁長和有效處理深度大大減小等弊端，其路堤荷載下的工作性狀、復合地基承載力和樁身質量均較常規攪拌樁有較大提高，尤其是可在需要增強承載力的部位進行變截面設計，使加固效果更加顯著。釘形水泥土雙向攪拌樁是對現有設備進行改造，用同心雙軸的鉆桿作為裝置，把可伸縮的正向、反向旋轉的葉片分別安裝在內鉆桿和外鉆桿上，通過攪拌葉片的伸縮，使樁身上部截面擴大而形成的釘子性狀的水泥土攪拌樁。本文介紹了北沿江高速公路馬鞍山至巢湖段釘形水泥土雙向攪拌樁的施工情況，介紹了施工工藝，并對施工質量控制問題進行了總結。

2 工程概況

本工程為北沿江高速公路馬鞍山至巢湖段，雙向攪拌樁主要用于一般路堤段處理，試驗段位置：K4+114.7～K4+275.3段往大樁號方向第51-53排。樁徑為100cm，布設間距為2.6m，處理深度為7-8m，擴大頭樁徑100cm，高度4m，下部樁體樁徑50cm，樁長8m。

2.1 地質條件

本次試樁位置在K4+114.7～K4+275.3范圍內進行，該段地質揭露厚度12.1～18.5m，軟土厚度較大，縱向分布變化不大，軟土含水量平均為43.8%，孔隙比平均為1.272，側壁摩阻力標準值為20～25kPa，承載力基本容許值為70～80kPa，壓縮系數平均為0.71MPa，工程性質差，上覆硬殼層厚1.1～3.8米，承載力基本容許值為100～120kPa，側壁摩阻力標準值30～35kPa，工程性質差，下臥土層工程性質一般，承載力一般。

2.2 施工參數

攪拌樁的布樁形式：雙向攪拌樁布置按正三角形布置。根據現場土體取樣結合工程地質勘查報告，該段取樣土體天然密度1.803g/cm3，試樁所打設的施工參數見表1，并按表中參數進行雙向攪拌樁的試樁。

3 施工工藝

3.1 施工程序

（1）攪拌機的位置安放：移機對中；（2）噴漿下沉：打開攪拌機開關，保證攪拌機可以沿導向架切土，并且打開送漿泵的開關，向土體上添加水泥漿，兩組葉片正向和反向旋轉同時進行，其中外鉆桿負責逆時針方向進行旋轉，內鉆桿負責順時針方向旋轉進行切割、攪拌土體，攪拌機一直保持下沉到擴大頭的設計深度；（3）施工下方的樁體：改變內以及外鉆桿各自的旋轉時針方向，攪拌葉片進行收縮，一直到通到樁體的下底直徑；噴漿切土下沉：兩組葉片中的正向旋轉和反向旋轉切割以及攪拌土體功能同時進行，攪拌機一直不斷往下沉至設計的深度，保證樁端持續的噴漿攪拌十秒以上；（4）提升攪拌：攪拌機的提升以及關閉他的送漿泵，兩組葉片的正向旋轉和反向旋轉同時進行攪拌水泥土，到達擴大頭底面的標準高度；（5）伸展

葉片：把內鉆桿和外鉆桿的旋轉方向進行變換，把攪拌葉片伸展到擴大頭徑的位置；加大攪拌：提升鉆桿，兩組葉片同時正向以及反向旋轉來對水泥土進行攪拌，直到地表或設計樁頂標高以上50cm；（6）重復第2～5步驟；（7）關閉送漿泵，移至下一樁位。

3.2 質量控制

試樁施工前3天，進行機械設備的調試工作。經調試后機械各部件均正常工作準備進行試樁作業。若存在機械故障，則馬上安排維修人員維修。試樁開鉆之前，用水清洗整個管道，檢查管道中有是否堵塞，等到水排盡后才可以下鉆。對輸漿管經常檢查，不得泄漏或堵塞，管道長度不得大于60m。定期檢查鉆頭，保持鉆頭直徑誤差在-1～+3cm之間。

嚴格按照設計要求配制水泥漿液。通過計量設備準確稱取水泥及水用量，充分攪拌后，測水泥漿的比重，測定的比重值作為試樁標準值，根據該標準值控制水泥漿的濃度。

為保證樁體達到規定的水泥摻入量，試樁采用過程和總量雙控。為便于每根樁水泥計量，試樁均采用袋裝水泥。過程控制根據試樁水泥摻入量、水泥漿比重，結合試樁區段土體的濕密度，計算泥漿泵的段漿量，通過段漿量確定雙向攪拌樁的鉆進速度，泥漿泵流量可以通過試樁調整活塞往復工作量頻率來實現，另外根據標定的摻入量。

總量控制根據水泥摻入量及試樁位置土的濕密度計算樁長設計深度范圍內的水泥總用量以及根據水泥漿比重確定水泥用量，當成一根樁時使用水泥的總量應符合實際要求。水泥攪拌容器按施工配合比計算出每盤加水量在水筒內做出標記、水泥加料準確、攪拌均勻，時間不少于2.5min，并經過篩后使用，制備好的漿液不得離析，泵送必須連續。

為了保證每米樁的摻和量，水泥漿量復合設計的要求，每臺機械都應該安裝電腦的記錄儀。并且現場還應該配備水泥漿的比測量定儀，可以隨時檢查水泥水灰的比例能否達到設計要求。

土體攪拌充分，嚴格控制下沉速度，工作速度控制0.5-0.8m/min范圍內，釘形雙向攪拌樁下部樁基攪拌速度適當加大，使原狀土必須全部破碎，其目的是讓水泥漿液均勻攪拌。

漿液不能離析，嚴格按照預定的比例制作水泥漿液，為了防止灰漿的離析，必須攪拌半分鐘再把漿液倒入存漿桶。

水泥土攪拌樁運行時，鉆頭的加大的速度采用0.7-1.0m/min，他的垂直度誤差不能大于1%。

斷漿現象不能發生在壓漿階段，保證輸漿管道的不堵塞，整個樁的注漿必須保證均勻，不可以有夾心層。一旦管道堵塞現象發生，馬上停止泵的運行。處理完事后，把攪拌鉆具的高度下江一米后才可以注漿，然后恢復到正常的運行，以防斷樁。

為保證試樁樁長能滿足精度要求，鉆桿長度必須標定。試樁前用鋼尺對鉆桿進行標定。

樁垂直度控制：為保證樁體垂直，將鉆機平面調平以使鉆桿導向對地面保持垂直，確保樁垂直度誤差小于1.0%。垂直度的控制方法：在主機上掛吊錘，控制吊錘與鉆桿上、下、左、右的距離一致進行控制。若在試樁的過程中，樁垂直度誤差大于1%時，則通過調整樁機四周的四個油缸，進行樁垂直度調整，無法調整時，可廢樁并在原樁位側新增一個樁。

樁深度控制：成樁深度除考慮設計及試樁確定深度外，還應視實際地層變化、工作電流高低和下沉速度快慢等具體情況進行施工。必要時應及時報請業主及現場監理人員共同確定。

整個制漿過程中確保邊噴漿、邊攪拌、邊提升連續性作業、并經常觀察輸漿管脈動情況，以及有關儀表和集料斗中漿量變化，以判斷管路是否暢通，噴漿是否正常。最后一次提升攪拌時采用慢速提升，提升速度0.7-0.8m/min，當噴漿口達到樁頂標高時，宜停止提升，攪拌數秒。

4 施工質量檢測

4.1 試驗結果

通過對雙向攪拌樁取芯進行無側限抗壓強度檢測，現場取芯芯樣基本完整，斷口吻合，顏色差異較小。芯樣主要呈水泥塊狀圓柱體。針對不同水泥摻量，14%的水泥摻量下抗壓強度取得較好的效果，同時離散性也較低，可滿足施工質量的要求并兼顧經濟性。在0.48的水灰比下樁身取芯達到的平均抗壓強度最高，離散性也較低，可滿足施工質量的要求并兼顧均勻性，是相對較合理的取值。

表2 單樁復合地基承載力試驗

各試驗點結果匯總表施工過程更能容易控制，能夠提高機械利用率，可以縮短施工時間，可以進行推廣。

對應的施工參數如下：水泥漿比重：1.75；工作提升速度0.9m/min；鉆進速度0.7m/ min；段漿量16.76L/10cm，噴漿量55L/ min；1m樁徑水泥每米用量198.5kg，工作管道壓力0.2-0.4MPa。

外觀鑒定結果：（1）樁體的整體圓且勻，沒有縮頸以及回陷；（2）均勻的攪拌，凝體沒有松散現象；（3）群樁的樁頂齊，間距十分均勻。

5 小結

雙向攪拌樁作為一種成熟的軟基處理技術對樁周土體的擾動大幅度降低，質量、進度、安全均滿足設計、施工要求，在本工程得到了廣泛的應用。總結如下：

（1）雙向攪拌樁設備可通過對常規的設備改裝，適應性強便于推廣；

（2）上層葉片的逆時針方向攪拌的目的是通過改變漿液上冒途徑來阻止冒漿現象的產生。確保樁體中的存在的水泥量，加大水泥漿均勻的分布著；

（3）正方向和反方向的旋轉葉片同時開啟，控制水泥漿于兩組葉片中，目的是保證把水泥土攪勻，確保高質量的成樁，尤其是需要保證水泥土攪拌樁深層樁體的優質質量；

（4）考慮到樁周土體的擾動范圍和擾動的程度，雙向水泥土攪拌樁施工和常規樁相比，是比較小的。由同時進行正方向和反向葉片旋轉、切割以及攪拌，可以把工作效率提高一倍以上。