釘形水泥土雙向攪拌樁施工技術(shù)在茅洲河界河段綜合整治工程中的應(yīng)用研究

田佳平

水利部長江水利委員會陸水樞紐工程局 湖北 赤壁 437300

前言

釘形水泥土雙向攪拌樁是指在水泥土攪拌成樁過程中，由動力系統(tǒng)分別帶動同心雙軸鉆桿，內(nèi)、外兩組攪拌葉片同時正、反旋轉(zhuǎn)攪拌，通過攪拌葉片的伸縮使樁身上部截面擴大而形成的類似釘子形狀的水泥土攪拌樁[1]。

釘形水泥土雙向攪拌樁施工技術(shù)，在水利工程施工中運用相對較少。茅洲河界河綜合整治工程借鑒釘形水泥土雙向攪拌樁施工技術(shù)，處理海堤段堤基，經(jīng)實踐檢驗，科學(xué)性、先進性和經(jīng)濟性已在工程中得到證明[2]，軟土堤基的高路堤的穩(wěn)定和沉降處理效果明顯優(yōu)于常規(guī)的水泥攪拌樁。

1 工程概況

茅洲河界河段綜合整治工程是關(guān)乎兩岸防洪安全的關(guān)鍵性工程，被列為珠三角地區(qū)實現(xiàn)“四年大發(fā)展”目標的十大工程之一。其中（東莞部分）總長約11.88km，工程概算總投資8.66億元。防洪潮標準為百年一遇，堤防工程的級別為1 級。

該工程靠近入海口堤段地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要為雙層或多層結(jié)構(gòu)軟土堤基，處理采用釘形水泥土雙向攪拌樁復(fù)合地基技術(shù)施工，攪拌樁長一般22～27m左右，攪拌樁的樁徑為1000mm/600mm（大頭/小頭），釘形水泥土雙向攪拌樁擴大頭部份布置在中部，擴大頭樁徑1000mm，樁長6m；釘形水泥土雙向攪拌樁上部樁徑600mm，樁長3m；下部樁徑600mm，平均樁長13～18m，樁底進于持力層 2.0m，矩形布置，樁間距2m×2m。釘形水泥土雙向攪拌樁工程量共30萬延米。

2 工程地質(zhì)

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查和鉆探揭露地層分析，堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)大致分為雙層結(jié)構(gòu)（Ⅱ）及多層結(jié)構(gòu)（Ⅲ）二大類。雙層結(jié)構(gòu)（Ⅱ）：堤基由上下兩種性狀土層組成，上層為軟弱的淤泥質(zhì)土層，下層為可塑——硬塑黏性土層，呈軟土——黏性土結(jié)構(gòu)。多層結(jié)構(gòu)：

在這些結(jié)構(gòu)類型中，地基上分布有軟土、沉降變形量較大，工程地質(zhì)條件較差，多層結(jié)構(gòu)類堤基夾有砂層，存在滲透穩(wěn)定問題。

3 施工要點

3.1 施工準備

（1）施工現(xiàn)場準備。充分利用業(yè)主規(guī)劃的用地范圍內(nèi)進行主要臨時設(shè)施的布置，盡量利用荒地、河灘地。搞好場地的路通、水通、電通即三通一平，路基承載力應(yīng)滿足大貨拖掛卡車通行的要求。

（2）施工技術(shù)準備。認真組織技術(shù)人員熟悉設(shè)計圖紙、施工規(guī)范規(guī)程，查閱地質(zhì)勘察資料，充分了解施工地段的土質(zhì)情況。編制施工組織設(shè)計、專項施工方案。施工前測量人員先校核施工圖紙，按圖紙確定樁基工程的位置和標高。

（3）人員、材料、機械準備。根據(jù)施工進度計劃安排，組織有類似施工經(jīng)驗熟練操作工人上崗 。勞動力根據(jù)不同工種分為不同班組，根據(jù)計劃安排和工序穿插，充分利用有效時間和空間，合理安排作業(yè)班次。

水泥選用R42.5級的普通硅酸鹽早強型水泥，施工前應(yīng)現(xiàn)場取原狀土樣做室內(nèi)15%、18%、20%三組摻灰量無側(cè)限抗壓強度試驗。水灰比為0.5～0.6，擴大頭每米攪拌樁水泥用量暫定為220kg/m，下部每米攪拌樁水泥用量暫定為60kg/m。

攪拌樁機采用濕噴滾筒式樁機搭配雙向攪拌動力箱體（配套兩臺電機），內(nèi)外鉆桿分別由一臺電機通過雙向攪拌箱體提供動力。

3.2 施工程序與工藝流程

（2）工藝流程

①攪噴方式：釘形水泥土雙向攪拌樁中部（擴大頭）采用四攪三噴，上部和下部采用二攪一噴施工工藝，下沉速度0.5～0.8m/min，提升速度0.7～1.0m/min，下沉噴漿壓力0.25～0.4MPa。

②二攪一噴：①樁機就位；②切土攪拌。啟動攪拌機，改變內(nèi)外鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向，使葉片收縮至上部、下部樁體設(shè)計直徑，兩組葉片同時正、反向旋轉(zhuǎn)，切割攪拌土體，直至設(shè)計深度；③噴漿。在樁底持續(xù)噴漿攪拌不少于10秒；④提升攪拌。關(guān)閉灰漿泵，提升攪拌機，兩組葉片同時正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直至地表或樁頂以上50cm；重復(fù)步驟d提升攪拌至樁頂，完成上部樁頭。

③四攪三噴：①樁機就位；②擴徑攪拌切土。葉片伸展到擴大頭設(shè)計直徑，使攪拌機沿導(dǎo)向架向下切土，兩組葉片同時正、反向旋轉(zhuǎn)，切割攪拌土體，直到擴大頭設(shè)計深度；③噴漿。同時開啟灰漿泵向土體噴水泥漿；④擴徑提升攪拌。改變內(nèi)外鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向，使葉片伸展至擴大頭直徑，直至擴大頭頂部，關(guān)閉灰漿泵，并檢查攪拌葉片是否伸展至擴大頭直徑；⑤噴漿。開啟灰漿泵，兩組葉片同時正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土；⑥攪拌下沉。開啟灰漿泵，兩組葉片同時正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直至擴大頭設(shè)計深度；⑦提升攪拌。關(guān)閉灰漿泵，提升攪拌機，兩組葉片同時正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直至擴大頭頂部。

4 結(jié)束語

釘形水泥土雙向攪拌樁施工具有變截面結(jié)構(gòu)，與地基中應(yīng)力傳遞規(guī)律相一致，使加固體的受力更加合理，達到更佳的復(fù)合效果，且具有攪拌均勻、擾動小等施工技術(shù)特點，茅洲河界河段綜合整治工程海堤段采用釘形水泥土雙向攪拌樁復(fù)合地基技術(shù)施工，經(jīng)實踐檢驗，科學(xué)性、先進性和經(jīng)濟性已在工程中得到證明，軟土堤基的高路堤的穩(wěn)定和沉降處理效果明顯優(yōu)于常規(guī)的水泥攪拌樁，對類似二層或多層軟基處理水利工程有一定的借鑒和指導(dǎo)作用，具有廣泛推廣應(yīng)用前景。