釘型水泥土雙向攪拌樁在濱海地區 公路軟基處理中的應用

(廈門中平公路勘察設計院有限公司， 福建 廈門 361008)

軟土地基地質問題不僅在工程建設中需要考慮，而且在學術界也受到廣泛關注。根據公路行業標準對軟土地基的定義，一般表現弱抗壓力強度、承載力低的軟弱土層是軟土地基。大多數有機質土壤被定義為軟土地基。由于軟土自身的承載力低，大量的巖石和土壤在擠壓下大量的沉降，通常會給道路工程帶來極大的危害。如果在施工過程中對軟基土質處理不當，會對公路的建設和使用產生不良影響及一系列的后續問題。由于濱海道路靠近海岸線，土壤含水量含鹽份高、有機質含量和軟土分布較廣而且厚度分布不均勻等特點，導致工程性質較差濱海實施道路工程難度較大。因此采用有效的措施來應對軟土地基，在工程中是至關重要的一環起著重要作用。以水泥攪拌樁工藝為基礎改進而來釘型水泥土雙向攪拌樁已在軟土地基工程的處理中得到廣泛使用。

1、濱海公路地質特征

近海岸土壤鹽分比內陸土壤含量普遍偏高，而土壤主要是淤泥、腐殖質和植物根系，含有較多的有機成分，具有強度低、壓縮特性高、力學性能差、厚度不均和厚度較深等特點。隨著人們對使用土地面積需求的增長，為緩解土地資源稀缺不足問題，通過圍海造陸等形式為濱海公路建設提供了大量的土地。用于圍海造陸的吹填土一般是來自沿海輪船航道和港口池地的疏浚淤積泥土，通過水力吹填逐漸形成現今可以看到的陸域場地。通過此種方式形成的陸域含水率高達 80%以上，強度及承載力極低是公路行業標準所定義的非常典型軟土地基。軟土地質自下而上分為淤泥質粉質粘土、淤泥、淤泥質粘土。軟土具有較高的延展特性、流動性強、自身的水含量高、土壤間孔隙大，工程操作難度大等特點。采用何種地基處理方式可以使道路深厚軟土路基滿足其車輛運行承載能力，是在建設中需要重點考慮的問題。

釘型水泥土雙向攪拌樁是一種有效處理軟基方式，其通過水泥作為主劑和固化劑，使用水泥攪拌樁機將土壤和水泥土注入充分攪拌，經過一系列物理化學反應，軟土硬化，提高基礎強度。

2、釘型水泥土雙向攪拌樁的工作機理及特點

螺旋式雙向水泥土攪拌樁是在傳統的水泥攪拌樁技術基礎上進行的升級改進版。基于同心雙軸鉆桿，在內鉆桿上設置噴漿口，并且內、外管分別安裝可以正、反方向旋轉的葉片。在施工時通過安置在外管和內管上葉片的快速旋轉，達到同時雙向攪拌水泥土作用。在均勻攪拌水泥的同時，又均勻的在樁體中分布，大大提高樁的質量。攪拌葉片雙向旋轉，水泥漿與土充分有效融合，不僅使樁更均勻，水泥漿充分利用，樁身強度增強，提高復合地基承載力，也堵住了水泥漿的上冒運行方式避免浪費。而且在釘形水泥土攪拌樁的運行過程中，由動力系統驅動分別安裝在同心鉆桿內外 2套攪拌水泥土的攪拌葉片的擴展，使樁截面上部混合葉片也正、反向旋轉展開形成的類似釘子形狀的水泥土攪拌樁。在相同條件下，樁身強度可提高30%以上，施工工期縮短1/3，經濟效益顯著提高。

圖1 釘型水泥土雙向攪拌樁流程圖 圖片來自網絡

3、釘型水泥土雙向攪拌樁和普通樁比較

釘型水泥土雙向攪拌樁是在傳統工藝上進行改進，不需要廢棄舊有設備重新購買，技術易于推廣。而且其工藝流程操作使用并不復雜，原施工人員可以在短期指導下即可進行施工。使用釘型水泥土雙向攪拌樁不僅可以有效的提升作業效率、提高工程質量的同時，而且還可以大大節約裝備購置、人工雇傭等成本。

常規樁（單向攪拌）由于攪拌葉片不管順時針旋轉還是逆時針轉動，都在相同的面上對土體進行切割，因而無法通過攪拌實現土體均勻，形成層狀水泥土攪拌體，導致樁身強度低。相比下釘型水泥土雙向攪拌樁的可以更均勻的使土體混合。

與柱體樁相比較釘型樁的受力更為合理。對于較低的軟土壓力隨著深度的增加逐漸減弱，上層土壤，和樁釘設計的“大、小”型雙向水泥攪拌樁復合地基的直徑，與自上而下的壓力使樁壓力更好的匹配更加均勻合理。由于擴大頭作用相當于增加土層置換率，可以增大樁間距，相應減少樁數。同時，由于頭部的膨脹有一個類似的“帽”，擴大了受力面積，攪拌樁頂部所需的厚度可以相應減小。

施工成本更經濟。由于樁間距增大，樁數減少，軟土處理單位面積的工程量減少，墊層厚度增加，直接節約了施工成本，且隨著處理深度的增加，這種優勢更加突出。在相同條件下，樁身強度可提高30%以上，施工工期縮短1/3，經濟效益顯著提高。

4、具體建設問題及解決辦法

濕噴樁質量的影響主要因素是土壤條件、水泥、施工技術的，結合施工現場準備的地質條件，再加上施工現場的地質條件各有不同、人為因素造成的前期準備不足、施工工藝參差不齊以及手工設備不全等等原因都會造成濕噴樁的成樁質量的不穩定。

4.1 工作要求

施工過程的管理是困難的，只有施工單位自檢人員的管理是不夠的，因此需要參與建設項目的業主，負責監督，監督和其他共同的利益相關者，建立相應的監督體系，成立質量檢查小組，在各階段，及時的監督，現場問題及時糾正和處理。

濕噴樁施工中，水泥、石膏粉的貯存必須經監理部門和內部方及會員共同料區進行清查，并在送料三簽名確認后，及時登記水泥、石膏粉臺賬。自檢人員要檢查每一堆泥漿的比例，并確保每一堆泥漿都用完了。檢查每樁的垂直度，使錘的直線處于垂直標記控制的范圍內，垂直度偏差應小于1%。現場人員應及時、填寫原始記錄并登記水泥、石膏粉的會計、異常現象及時停止，并向上級匯報。

4.2 注意測試樁的連接

我們必須高度重視樁樁施工環節其是單位確定各種技術參數、施工前的地質條件的重要組成部分，它是在正式施工前根據設計要求，確定技術測試樁的比例。針對樁操作人員掌握的難點，改進鉆頭鉆進硬土；確定當前的變化程度；確定水泥漿體密度；確定合適的運輸方式。

5、結論

釘型水泥土雙向攪拌樁是一種新型的復合地基處理方式：可以有效地克服傳統水泥攪拌樁攪拌不均勻、易縮頸、斷樁的缺陷，有效提高了樁身質量和單樁承載力；并通過雙向攪拌的正反向刀片裝置實現樁身變截面，技術上有較大的提高與創新，提高了復合地基承載力。此外，該工藝在大大提高了項目的質量同時，節省了項目時間，降低了項目成本，可廣泛應用到軟土質的地基整治及處理中。

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