軟基處理方法的探討——釘型雙向水泥土攪拌樁法

羅天右 郭興春

(河南 鄭州 450000)

在軟土地基上修建高等級公路時首先必須對軟基進行處理，以達到加快施工進度、提高地基承載力、增加地基穩定性及減小工后沉降等目的。目前軟土地基處理方法有很多種，各種方法均有其優缺點，根據現場地質情況和施工條件選擇合理的處理方法。例如，塑料排水板預壓法施工周期長、PHC高壓預應力管樁、注漿樁、素混凝土鉆孔樁雖然效果更好但費用昂貴，其他如振動沉管法(素混凝土灌注樁、Y型樁、薄壁管樁等)存在質量難控制、有擠土振動等不良影響。而水泥攪拌樁具有施工簡單、快速、振動小、擠土效應弱、無公害等優點，并能有效地控制軟土地基的穩定性，減少和控制沉降量的特點，主要用于加固淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高且地基承載力不大于120kPa的地基，也是近年來發展起來的在軟弱地基處理和基坑支護中應用比較廣泛的一種方法。

釘型雙向水泥土攪拌樁施工功法通過在鄭盧高速公路洛寧至盧氏段LSTJ－6標段的成功應用，并經過技術人員的攻關和施工經驗總結，形成的施工方法。對我們在以后的軟土地基處理中提供了寶貴的施工經驗。本工程軟基處理段位于LSTJ－6標段k105+450～k105+550范圍內。地面高程在340m～342m之間。路基地處楊溝河老河道，土質為淤泥，深度大于6米，設計施工方法為釘型雙向水泥土攪拌樁施工方法對此處進行軟基處理。

1 施工方法的特點

1.1 同心雙軸。確保施工過程中，鉆桿的垂直與穩定。

1.2 雙軸雙向旋轉。雙軸雙向旋轉帶動兩組攪拌葉片同時雙向旋轉，能夠保證水泥漿在樁體中的摻入量，不會出現冒漿現象;同時能夠保證樁身水泥土充分攪拌均勻，確保成樁質量和樁身質量。

1.3 雙軸同心兩組攪拌葉片同時雙向旋轉。僅需兩攪一噴，使功率提高一倍以上。

1.4 施工機具簡單。施工設備可利用常規水泥攪拌樁設備的動力傳動系統、鉆桿以及鉆頭進行加工改裝，易于廣泛推廣。

1.5 充分利用軟土。利用深層攪拌機現場將土體和水泥固化劑強制進行攪拌，充分利用軟土，避免了大量的挖掘和棄土。

1.6 對周圍環境污染。在加固過程中對周圍土體無擾動，施工時無振動、無噪音、對周圍環境無污染。

2 施工工藝

2.1 工藝原理

釘型雙向深層水泥土攪拌樁處理軟土地基系指利用水泥等材料作為固化劑，通過特制的雙向攪拌機械，在軟基深層處將軟土和固化劑強制攪拌，由固化劑和軟土間產生一系列的物理和化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的水泥土攪拌樁。這種水泥土攪拌樁與樁周土體一起組成復合地基，從而達到地基承載力提高，減少地基沉降的目的。

2.2 施工工藝圖

釘型雙向深層水泥土攪拌樁及固化粉煤灰施工工藝圖

2.2.1 施工場地平整，標示樁孔位置，對軸線和樁位進行復檢，并同監理單位辦好簽證手續。

2.2.2 樁機進場就位、對中調平。原材料進場檢測。

2.2.3 按設計確定的配合比拌制水泥漿。

2.2.4 進行打樁流程，同時嚴格按照設計及規范確定的速度升降攪拌機。

2.2.5 移位。重復上述步驟，再進行下一根樁的施工。

2.2.6 滿足檢測條件時進行樁體的質量檢測，之后進行樁頂以上部分的固化粉煤灰填筑施工。

3 施工技術

3.1 施工前準備工作

3.1.1 施工前根據地質資料和設計文件，了解現場的地質情況、水文情況、土層土質情況，根據設計文件的要求，確定合理可行的施工順序。

3.1.2 搞好“三通一平”查明并確定場施工地內自來水管道、高壓燃氣管道和左幅通訊線桿的位置和標高，采取必要措施，以免因施工而破壞。

3.1.3 認真做好測量、放樣工作。復核臨近的導線點，并加固、加密、保護好控制點。在施工場地附近增設臨時水準點，并符合相應等級精度要求。用全站儀測放出道路中線和水泥土攪拌樁樁位，并用木樁標記、定位。施工范圍內的管道、線桿應在相應距離做好探溝或標記。

3.1.4 對水泥土攪拌樁的水泥土配合比做出強度驗證試驗。對于設計給出的水灰比范圍，應根據現場實際施工情況做出調整，以得出最佳的水灰比，并做出相應的水泥漿比重結果，以便現場施工控制。進場的原材料應及時、準確的抽樣檢測，并做好原材料的存放、保護，嚴禁使用不合格原材料。

3.2 施工步驟

釘形水泥土雙向攪拌樁施工步驟圖

a步驟:攪拌機就位。攪拌機到指定樁位并對中。

b步驟:噴漿下沉。使攪拌機沿導向架向下切土，同時開啟送漿泵向土體噴水泥漿，兩組葉片同時正、反向旋轉(外鉆桿逆時針旋轉，內鉆桿順時針旋轉)切割、攪拌土體，攪拌機持續下沉，直到擴大頭設計深度。

c步驟:施工下部樁體。改變內、外鉆桿的旋轉方向，將攪拌葉片收縮到下部樁體直徑。噴漿切土下沉。兩組葉片同時正、反向旋轉切割、攪拌土體，攪拌機持續下沉，直到設計深度，在樁端應就地持續噴漿攪拌10秒以上。

d步驟:提升攪拌。攪拌機提升、關閉送漿泵，兩組葉片同時正、反向旋轉攪拌水泥土，直至擴大頭地面標高。

e步驟:伸展葉片。改變內外鉆桿的旋轉方向，將攪拌葉片伸展至擴大頭徑。提升攪拌。提升鉆桿，兩組葉片同時正、反向旋轉攪拌水泥土，直到地表。

f步驟:切土下沉。攪拌機沿導向架向下切土，同時開啟送漿泵，向土體噴水泥漿，兩組葉片同時正、反向旋轉切割、攪拌土體，攪拌機持續下沉，直到擴大頭設計深度。

g步驟:提升攪拌。關閉送漿泵，兩組葉片同時正、反向旋轉攪拌水泥土，直到地表，完成單樁施工。

4 質量控制

4.1 施工過程控制

4.1.1 施工前應確定灰漿泵輸漿量、灰漿經輸漿管到達攪拌機噴漿口的時間和起吊設備提升速度等施工參數，擴大樁頭部分采用二噴四攪工藝，下部樁體采用一噴二攪工藝，并根據設計要求通過工藝性成樁試驗確定施工工藝。

4.1.2 當水泥漿液到達出漿口后，應噴漿攪拌30s，與樁端土充分攪拌后，再開始提升攪拌頭。

4.1.3 攪拌機預攪下沉時不宜沖水，當遇到硬土層下時，方可適量沖水，但應考慮沖水對樁身強度的影響。

4.1.4 施工時如因故停漿，應將攪拌頭下沉至停漿點以下0.5m出，待恢復供漿時再噴漿攪拌提升。若停機超過三小時，宜先拆卸輸漿管路，并妥加清洗。

4.1.5 當攪拌樁頂接近設計標高時，應特別注意樁頭的施工質量，樁頂1—1.5m范圍內增加噴漿攪拌一次。同時攪拌自地面以下1m噴漿攪拌樁提升出地面時，宜慢速;當噴漿口至樁頂標高時，宜停止提升，繼續攪拌10—20s，以保證樁頭密實均勻。

4.2 樁身質量檢測

4.2.1 釘形水泥土雙向攪拌樁成樁7天后采用淺部開挖觀察樁體成型情況和攪拌均勻程度，并可檢驗樁身直徑，作好記錄，檢查頻率為1‰，且不少于3根。

4.2.2 釘形水泥土雙向攪拌樁成樁28天后應進行標準貫入試驗和取芯進行室內無側限抗壓強度測試。為保證試塊尺寸，鉆孔直徑不小于108mm。檢驗樁數就在隨機抽取總數的5‰，且不少于3根。對釘形水泥土雙向攪拌樁擴大頭部分宜在小直徑樁外取芯，通過芯樣對樁長、擴大頭長度、強度、均勻行等綜合評價。

4.3 承載力檢測

4.3.1 釘形水泥土雙向攪拌樁復合地基承載力檢驗采用復合地基靜載試驗和單樁載荷載試驗。

4.3.2 載荷試驗必須在樁身強度滿足荷載試驗條件，并宜在成樁28天后進行。檢驗數量為總樁數的1‰－2‰，且每個單項工程不少于3點。

5 環境保護措施

5.1 施工場地布設符合相關環保要求。施工現場的布設減少占用土地，強化環保管理，定期進行環境檢查，做到文明施工。工地干凈衛生，盡量減少對周圍綠化環境的影響和破壞。

5.2 職業危害的防護措施。施工現場主要的職業危害有噪聲、粉塵、接觸等，為保證職工身體健康，減少職業病的發生。

5.3 廢渣的堆積和廢棄不影響排灌系統與排灌設施。

5.4 對廢土方的堆放點統籌安排，堆放點不壓蓋植被，盡可能選擇荒地。及時對棄土堆放進行整理成形。

6 經驗總結

通過釘型雙向深層水泥土攪拌樁施工方法代替預應力管樁施工方法總結到，釘型雙向深層水泥土攪拌樁是利用土被鉆頭原地旋轉攪拌并與固化劑進行拌合后成樁，不會對周圍土體及附近構造物產生擠壓和振動;能充分利用軟土，避免了大量挖掘和棄土;施工過程中無噪音、污染，對周圍環境無不良影響;應用了路堤樁工作受力的特點，可代替價格昂貴的預應力管樁等剛性樁處理軟基路段降低工程造價，對軟土地基處理深度比較深的地段施工具有重要的推廣應用意義。