雙向水泥砂漿攪拌樁在軟地基中的應用技術分析

■何見春，潘忠義，李馨芝

■1.中國水利水電第四工程局有限公司基礎處理工程分局，四川 成都 610091;2.甘肅省電力投資集團公司房地產公司，甘肅 蘭州 730010

雙桿雙向水泥砂漿攪拌樁是利用水泥和砂子作為固化劑，通過特制的攪拌機械設備，就地在地基深處將軟土和固化劑晉進行攪拌，使土體與固化劑發生物理化學反應，形成具有整體性、穩定性和強度較高的水泥砂漿加固體。并且由于鉆桿是同心雙桿雙向同時正反向轉動，這樣就能充分發揮地基土體與加固體兩部分的承擔荷載的潛能有效改善復合地基的承載特性。

1 工程概況

新建貴陽至廣州鐵路站前工程GGTJ－12標段肇慶東貨場起訖里程為HGDK0+000～HDK4+001.9，沿線魚塘密布，地質概況主要由厚層及深厚層淤泥、淤泥質黏土和粉質黏土構成，施工條件較差，設計為軟土路堤。該段路基設置水泥砂漿攪拌樁約4.5萬根，共約45萬延米。該工程設計樁徑為0.5m，樁間距1.2m～1.8m不等，樁長區間在4m～18m，樁平面按正三角形布置。主材水泥采用P.042.5號普通硅酸鹽水泥，水泥數量60kg/m，砂采用粒徑小于2mm的細砂，砂數量24kg/m。根據該工程概況結合現場實際情況，多方論定后決定采用雙桿雙向水泥砂漿攪拌樁工藝進行地基處理。

2 工法特點

(1)擾動小。特制設備采用同心雙桿，在正反向旋轉攪拌下鉆時能使土體均勻受力，減少了下鉆過程中的摩擦阻力，能達到樁位穩定擾動小。

(2)動力強大。由于采用了雙向攪拌樁動力箱體，攪拌時多個葉片正轉，多個反轉，使得土體攪拌更加均勻，形成的樁體更加均勻密實，強度高，斷樁幾率低，成樁性能明顯優于普通水泥砂漿攪拌樁。

(3)便于管理。由于采用了兩噴兩攪施工工藝，不需要復攪復噴，一次成樁，大大降低了人為因素對施工質量的影響同時節約了成本。

(4)經濟性。由于雙桿雙向的特性，在施工過程中便于管理，不需要重復施工，加上兩噴兩攪的施工工藝，能夠讓加固劑和土體重復攪拌有效控制了施工成本，降低了工程造價。

3 工藝原理

該攪拌樁是采用水泥砂漿作為固化劑，采用了兩噴兩攪施工工藝，不需要復攪復噴，一次成樁，降低地基土的塑性指數和物理力學性質指標，提高了樁體無側限抗壓強度。該工藝由于采用了雙向攪拌樁動力箱體，攪拌時多個葉片正轉，多個反轉，使得土體攪拌更加均勻，形成的樁體更加均勻密實，強度高，斷樁幾率低，成樁性能明顯優于普通水泥砂漿攪拌樁，同時在淤泥質土、淤泥層中成樁強度顯著提高，經室內實驗室配合比試驗確定配合比為0.6∶1∶0.4，強度要求28天無側限抗壓強度不小于 1.5Mpa。

利用自身特制的成樁機械的作為機架，由鉆機底部操作的動力系統，通過外鉆桿傳遞動力至鉆桿頂部配備的專用傳動箱，同時帶動內鉆桿正反向旋轉，在內鉆桿底部設置噴漿口，并在雙鉆桿底部安裝雙層帶鉆頭旋轉葉片。在攪拌過程中多個葉片正轉，多個反轉，使得土體攪拌更加均勻，形成的樁體更加均勻密實，強度高，斷樁幾率低，可確保成樁質量和樁體強度，而且多向攪拌同過下鉆噴漿和提鉆噴漿就能完成一根樁，大幅度縮短成樁時間。

4 質量控制措施

施工前應進行成樁工藝性試驗(不少于2根)，施工開始后應及時進行復合地基承載力試驗，以確認設計參數。施工過程中應注意以下問題

(1)施工機具設備性能及工藝應滿足噴漿均勻性、樁的連續完整性及加固深度的要求。

(2)嚴格控制攪拌機鉆頭下沉和提升速度、供漿與停漿時間，控制下鉆深度、噴漿高程及停漿面。單樁噴漿量應符合設計要求。樁端必須原位噴漿攪拌一定時間，確保成樁質量。

(3)成樁過程中，如因故停漿.繼續施工時必須重疊接樁，接樁長度不得小于0.5m。若停機超過3h，應拆卸輸漿管路，清洗干凈，在原樁位旁邊補樁。

(4)攪拌機械應配置自動記錄儀，且處于檢定有效期內。

(5)配制好的漿液不得離析，供漿必須連續，固化劑與外摻劑的用量、泵送漿液時間必須有專人記錄。

(6)隨時檢查施工記錄，如有不合格樁或異常情況，應及時采取補樁或其他處理措施。

(7)施工中溢出的漿液應回收處理，防止污染環境。

5 經濟效益分析

本工法雙桿雙向水泥砂漿攪拌樁設計水泥摻入量為60kg/m，與同類的工法相比，每米能減少水泥量2.4kg，本工法工程(雙桿雙向水泥砂漿攪拌樁)共有 45萬延米，共節約水泥量為450000×2.4=1080000kg，按照當地水泥價格427元/噸計算，可節約資金:1080000×427元/噸 ÷1000kg/噸=461160元。

6 工程監測與結果評介

為確保施工質量的優越性，及時配合檢測單位和施工單位檢測組對施工進行全過程質量控制與監控測量。水泥砂漿28d無側限抗壓強度不小于1.5Mpa，單樁豎向抗壓承載力要求為:當樁長≤8m時，其單樁承載力特征值不小于90KN，當樁長＞8m時，其單樁承載力特征值不小于240KN。對于部分水泥砂漿攪拌樁進行檢測，分區域按照2‰隨機抽取測樁，檢測結果如下:

6.1 靜載荷試驗

在施工完成28天內，要對樁頂進行保護不能有任何機械行走走，齡期到達檢查要求后，按檢測規范要求進行單樁豎向抗壓靜荷載試驗檢測。試驗結束后，觀察其沉降值及回彈值，沉降值檢測范圍:加載至最后一級完成前，最大沉降不超過40mm。回彈值取15% －18%。

(1)單樁豎向抗壓靜荷載試驗檢測結果

通過對雙桿雙向水泥砂漿攪拌樁單樁豎向抗壓靜荷載試驗檢測結果表明，當樁長＞8m時，其單樁豎向抗壓承載力特征值滿足設計要求。

圖1 靜荷載試驗檢測曲線圖

表1 單樁豎向抗壓靜荷載試驗檢測結果匯總表

(2)取芯檢驗

在成樁28天后，挖開樁頂覆蓋層，露出樁頭在樁徑的1/4處，根據樁長要在樁體不同深度取3個試樣。取芯完成后要用水泥砂漿灌筑封閉的孔洞。

6.2 水泥砂漿樁鉆芯強度檢驗

通過對雙桿雙向水泥砂漿攪拌樁鉆芯檢測結果表明，芯樣完整，斷面吻合，樁長滿足設計要求，芯樣28d無側限抗壓強度均大于1.5Mpa，滿足設計要求(如表2)。

表2 鉆芯檢測28d無側限抗壓強度結果

7 總結

通過檢測結果分析，單元工程質量要求100%，優良率100%，施工符合設計和規范要求。通過分析認為該工法的先進性和實用性都取得了顯著的效益和成績，施工全過程處于安全、穩定、快速、優質的可控狀態，無安全生產事故發生，同時也得到了各方的好評，為總工期的計劃任務打下了堅實的基礎。

［1］TB10218－2008.鐵路工程基樁檢測技術規程.［S］.中國鐵道出版社.2008.1.

［2］JGJ79－2002.建筑地基處理技術規范.［S］.中國建筑工業出版社.2002.

［3］GB50007－2002.建筑地基基礎設計規范.［S］.中國建筑工業出版社.20.