解析釘形水泥土雙向攪拌樁的軟基處理技術

■賈宏波 ■四川西南交大土木工程設計有限公司南京分公司，江蘇 南京 210012

1 工程地質和水文概況

本工程坐落在某市，在經由某河段時，河岸地表上有一層較為厚重的淤泥質粉質粘土，其軟土厚度在九米到十二米之間，并且此土層中還夾雜著一定含量的細碎沙石，整體河岸的承載能力在60 千帕至80 千帕，從道路施工角度看其工程地質條件較差，地基軟土較厚導致路基承載力低，需對路基進行加固處理。

2 加固機理

釘形水泥土雙向攪拌樁對現行水泥土攪拌樁成樁機械的動力傳動系統、鉆桿以及鉆頭進行改進，采用同心雙軸鉆桿，在內鉆桿上設置正向旋轉葉片并設置噴漿口，在外鉆桿上安裝反向旋轉葉片，通過外桿上葉片反向旋轉過程中的壓漿作用和正反向旋轉葉片同時雙向攪拌水泥土的作用。

與其他攪拌樁相比，其顯著的優勢是可以將水泥漿的運動范圍限制在兩組葉片當中以杜絕水泥漿向上反出氣泡，從而使得裝體內的水泥漿的分布非常均勻并且也有利于攪拌以保證了水泥樁能夠均勻地沉降，進而保證成型后水泥樁的質量良好。此外，雙向攪拌樁還可以對攪拌葉片根據實際需要進行設置，最常用的方法是能夠讓葉片自由伸縮在地面下方做成擴大頭，形成如同釘子一般的釘形攪拌樁。

3 釘形水泥土雙向攪拌樁施工技術

3.1 施工前準備工作

在釘形水泥土雙向攪拌樁施工之前，首先要將水泥樁的整體上的位置進行詳細的布局，采用正三角形布置，間距1.8 米，過渡段間距采用2.0 米。然后，根據實際需要確定各個施工參數以及施工所用的工具。

3.2 具體施工工藝

(1)首先將主要設備釘形雙向攪拌機固定到適宜的位置上，具體做法是將該設備固定到需要制定樁的地方并且調整設備保證設備作業主線和樁位的中心線在同一直線上，如果施工作業的地方的地表土質比較松軟導致設備不能在施工場地上作業，就要先用適當的土料建筑一個有相應承載能力的平臺，然后在將設備投放到指定的施工地點。⑵對設備進行相關的設定，具體做法是將作業狀態調整到雙向攪拌樁施工作業下，接著對攪拌葉進行展開，展開的幅度調整到最大值;機械向地表土壤行進的過程中要隨著導向架的軌道逐步深入;在葉輪開始作業進行強制性的切土時將送漿泵調整到工作狀態，然后經由下面固定連接在葉片上的噴嘴向土壤中澆筑水泥漿液，在水泥漿旋轉到半圈的時候通過上面的也輪組進行旋轉性的攪拌，最終使得水泥漿和土壤相互接觸并融合最終粘合在一起，從而達到固化的效果。在上下兩組片同一時間的正向、反向旋轉切割和攪拌操作下能夠保證攪拌機可以正常向下行進并沉淀，最終完成擴大頭端的“攪噴拌”工作任務。⑶在擴大頭底面位置處，通過反旋轉外鉆桿，調整攪拌樁機葉輪工作半徑，攪拌葉片調整為樁下部直徑，攪拌樁機沿導向架再次向下觸土，葉輪被帶動反向旋轉強制切土，調整噴漿速度和噴漿量，向土體中旋噴水泥漿。⑷攪拌機提升、關閉送漿泵，攪拌葉片保持下部樁成旋轉方向，兩組葉片同時正反向旋轉攪拌水泥土，直至擴大頭與下部樁體的交界處，保持送漿泵關閉狀態，改變外鉆桿的旋轉方向，將外鉆桿攪拌葉片打開到擴大頭端樁體直徑攪拌樁機提升，兩組葉片同時旋轉攪拌水泥土，直到內鉆桿下面的一組葉片位于大樁樁頂。⑸將以上四個作業步驟重新操作一遍以完成一個根樁的全部操作過程。⑹終止攪拌機等各項設備的運行，準備對下一根樁進行施工。

4 注意事項

(1)釘形水泥土雙向攪拌樁樁距偏差±50mm，垂直度偏差不大于1%。

(2)如果施工已經進行而結果發生噴漿量不充足，一定要在該水泥樁附近補釘一根水泥樁，此處注意補釘的水泥樁的各項指標要與正常設計指標持平。

(3)如果施工作業的對象是直徑比較大的釘形水泥樁，為了保證其水泥樁過度段沉降均勻質量良好，要在擴大頭下方一到二米內降低攪拌機下沉速度和提升速度以便于保證在該樁段內能夠有足量的水泥漿液和相應的攪拌量。

(4)嚴格按照設計要求配制漿液，水泥漿水灰比0.5～0.6，地基含水量高者取小值。釘形水泥土攪拌擴大頭樁徑1.0m，長3m;下部樁徑50cm，進入持力層不小于0.5m;重度控制在1.73g/cm3，擴大頭部分攪拌樁水泥滲入量參考值為220kg/m，下部攪拌樁水泥滲入量參考值為55kg/m。

(5)對于水泥漿的澆筑一定要做到連貫有序，并且要保證水泥漿和土質的混合要非常均勻。如果發生意外事件導致必須停工處理而導致的水泥漿停送，要把攪拌機的鉆頭調整到停送水泥漿前一米的位置上，等到水泥漿的供應正常以后再繼續進行施工。如果水泥漿的停送時間再三小時以上，必須將輸漿管道清洗后再繼續施工以免水泥漿液硬化導致輸漿管管不通暢而無法正常作業。

(6)水泥樁的作業戰線比較長且工作量非常大，所以一定要注意全樁的水泥漿灌注要保持均勻且避免出現水泥夾心的現象。此外，還要注意通過各個環節的操作銜接來保證輸漿管道通暢以避免斷漿狀況的發生，當管道堵塞狀況已然發生必須及時終止動力泵工作進行處理，并且要保證再開工時攪拌鉆要向下深入一米之后才能正常工作以避免斷樁狀況出現。

5 工程質量檢驗

5.1 質量檢驗

⑴在檢查時間上，由于成樁需要用較長的時間，所以其質量檢查要在澆筑水泥樁的整個過程中不間斷地進行，并且做好各個檢查階段的記錄。在檢查數量上，要對每一根水泥樁進行全程檢查。檢查的核心內容是作業攪拌機提升和下沉的速度、內部和外部鉆桿的鉆速以及水泥漿的用量等等，此外水泥樁的實際長度和釘制單樁的時間也是考察的重點內容之一。

⑵關于樁身的檢查要在不同時間進行不同程度的檢查，成樁七天后要應用淺部開挖的方法對樁體的成形狀況進行檢查，主要檢驗其攪拌的均勻性以及水泥樁的直徑，該項檢查的數量要在三根以上，并且保證檢查的覆蓋率要保證在千分之一;成樁28 天以后要根據相關的行業標準進行取芯實驗，其試驗內容主要是無側限壓強度和抗壓強度實驗，該項檢查的數量要在三根以上，并且保證檢查的覆蓋率要保證在千分之一;壓強的平均值要大于0.8 兆帕且最小值要大于0.5 兆帕。此處需要注意，在質檢的過程中擴大頭部分最好在較小直徑樁外面進行取芯，經由對芯樣的實驗結果對水泥樁的長度、樁頭的強度以及均勻性進行全面的測評。

⑶關于水泥樁承載能力的檢驗，運用復合地基靜載試驗以及單樁載荷試驗來進行，該項目中的參考標準是復合地基承載力120kPa，單樁承載力標準值250kN。復合地基承載力試驗必須在樁身強度滿足荷載試驗條件，并在攪拌樁完成28d 后進行，該項檢查的數量要在三根以上，并且保證檢查的覆蓋率要保證在千分之一到千分之二。

6 結語

綜上所述，釘形水泥土雙向攪拌樁的加固機理要比一般的攪拌樁有諸多的優勢，同時其施工工藝和質量檢驗中也有較多的技術要求和注意事項。通過實踐經驗表明，該攪拌樁在軟基處理技術方面有重要的作用，所以關于該技術的深入研究對于本行業的發展方面有深遠的意義。在該技術的加固原理上可以總結出科學技術和原理在施工技術與施工作業設備的改進中有非常大的影響，所以相關的科研工作者要將專業的基礎技術知識與實際工作相結合以加大研究力度和成效，從而促進市政行業的長遠發展。

［1］羅大生，肖超，張可能，陳星光.深層水泥土雙向攪拌樁強度試驗研究［J］.礦冶工程2012(01).