淺談釘型樁地基處理技術措施

胡小敏

（中鐵十二局集團第三工程有限公司 ，山西 太原 030000 ）

行業內都知道國內常見的軟土路基處理方法由排水固結法、注漿加固法、加筋法、置換法、擠密法及強夯法。為推廣新技術，驗證地基處理措施，為類似地質情況地基處理積累經驗，基于這種目的，我們采用釘型樁施工工藝。

1 工程概況

新建連云港至鹽城鐵路VI 標段線位于位于濱海平原區，其屬軟土地區，地質狀況復雜，地層變化頻繁。水文情況，地表河流縱橫交錯，河道密集，地下水豐富。

2 釘型樁工作機理

釘形樁它是利用水泥等材料做為固化劑，就地將地基土和固化劑強制攪拌，使地基土硬結成具有整體性、水穩性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基承載力，消減沉降。

釘形樁工作機理 ：

利用現有的雙向水泥攪拌樁或沉管灌注樁等通用設備上，配上專用的雙向攪拌樁動力箱體設備與多功能鉆頭，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（灰）口，在外鉆桿上裝置反向旋轉葉片，經過外鉆桿上葉片反向旋轉過程中的壓漿效果和正反旋轉葉片同時雙向攪拌水泥土的效果，阻斷水泥漿上冒，把水泥漿控制在兩組葉片之間，保證水泥漿在樁體中均勻分布，保證成樁質量，外鉆桿葉片為可伸縮葉片，在施工過程中，利用土體的主被動土壓力差，使鉆桿上葉片打開或收縮，樁徑隨之變大或變小，形成釘形樁，猶如一顆顆釘子釘在地基之上，使得地基軟土置換率加大，承載力面積增大，復合地基承載力更強，樁間距減小，投資減少。釘形樁受力模型見圖2.1。

3 釘型樁的施工工藝參數

在釘型樁樁施工前，需通過工藝性試驗驗證所確定的配合比、水灰比是否合適，掌握下鉆、提升的困難程度，確定下鉆、提升速度；確定單位時間注漿量、每延米注漿量（水泥摻量）等數據。

3.1 施工工藝

(1) 平整場地：清除施工場地內地表附著物，做好場地內的防排水措施。

(2) 樁位放樣：按照設計圖紙的樁位在現場進行布樁。

(3) 釘形樁工藝性流程，見圖3.1。

a、釘型樁機樁機定位，移動到指定樁位并對中；

b、啟動釘型樁施工機械，調整攪拌葉片完全展開至擴大頭直徑，機械沿導向架向下觸土，下面一組葉輪旋轉強制切土，同時開啟送灰泵及空壓機，通過固連在葉片上的噴嘴向土體中噴水泥，促使水泥就地黏附在旋轉產生空隙的土中旋轉到半周，上面一組葉輪旋轉攪拌，把土與水泥攪拌混合一起，保證噴灰均勻。

c、在擴大頭底面位置處，通過反向旋轉外鉆桿，調整攪拌機葉輪工作半徑，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，調整噴灰速度和噴灰量，向土體中旋噴水泥。下面葉輪旋轉切土并噴灰，上面葉輪旋轉攪拌保證噴漿均勻，攪拌樁機持續下沉至根部樁底設計標高，完成根部樁的“攪、噴、拌”過程。

d、關閉送灰泵，只開啟空壓機、準備樁機提升，攪拌葉片保持下部樁成樁時的旋轉方向，兩組葉片同時正反向旋轉攪拌水泥土，通過在鉆機架上提前標明的尺度上確定下部的外鉆桿葉片位于擴大頭端標高以下0.5m 左右處。

e、保持空壓機開啟狀態，改變外鉆桿的旋轉方向，同時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。

f、g、復噴擴大頭位置。

h、關閉攪拌機械移位至下一樁位。

3.2 釘型樁施工參數

釘型樁漿液拌制需嚴格控制水泥用量，通過工藝性實驗，我們得出在沿海淤積土施工地層條件下，每延米噴灰量為擴大頭189.5kg/m,下部58.5kg/m，在擴大頭范圍鉆進速度為0.8m/min,下部為1m/min,提升過程中擴大頭為0.8m/min,下部為1m/min；內鉆桿轉速≥50r/min；外鉆桿轉速≥50r/min；下沉時噴漿壓力0.25 ～0.40MPa。,正反旋轉葉片直徑不小于設計值。

4 釘型樁樁施工的優點

釘型樁地基處理與傳統水泥攪拌樁相比具有以下優點：

采用釘型樁地基處理時，具有施工速度快，施工質量易于控制，經濟性較高，且更有利于現場文明施工控制等優勢。

①施工工效快：與傳統水泥攪拌樁“兩噴四攪”相比，釘型樁樁擴大頭以下部分采用“一噴四攪”只需要噴漿攪拌下沉、提升一次，施工工藝在成樁時間上節省一半。

②釘型樁擴大頭部分猶如一顆顆釘子釘在地基之上，使得地基軟土置換率加大，承載力面積增大，復合地基承載力更強，樁間距可以適當加大，從而節約投資。

③強度提高：由于葉片的同時正反向旋轉，阻斷了水泥漿上冒途徑，并且使固化劑與土體就地充分攪拌，不在出現層狀的水泥漿攪拌體，水泥土強度大幅度提高。

④擾動小：同心雙軸同時正反向旋轉，使土體對葉片產生的水平旋轉力相互平衡，降低了施工對樁周體的作用，樁周土擾動小。

⑤易于推廣：使用常規固化劑，機械操作簡單，施工人員接受短期指導即可施工。

5 釘型樁施工中注意事項及常見問題的解決

釘型樁施工過程中常見問題及處理辦法見下表。

常見問題 發生原因 處理方法下沉困難、電流值高、電機跳閘電壓偏低 調高電壓土質硬、阻力大 增大動力頭功率遇大塊石等障礙物 挖除障礙物下沉困難、電流正常 土質粘性大，箱體自重小 增加自重或提高轉速土體與鉆頭同步旋轉 灰土濃度大 重新設定配合比攪拌葉片角度設置不恰當 調整鉆頭上葉片角度鉆至設計深度而漿桶內有剩余或不夠輸漿管內有水泥或輸漿管堵塞 管道用水沖洗灰漿泵輸出量偏小或偏大 調整灰漿泵輸出量投料量不準確 重新計數投料量事故樁 機械故障及電路故障 3 小時內，鉆桿下沉0.5m 3 小時以上，重新打樁提升困難 機架傾斜較大 調整機架的垂直度

6 試驗及質量檢驗

連鹽鐵路VI 標段釘型樁共8802 根，在成樁28d 后任意抽取總樁數的2‰分別進行取芯檢測及單樁載荷試驗，通過對現場芯樣的目測，釘型樁在本地區施工樁體是連續的，水泥與土攪拌較均勻，對芯樣進行無側限抗壓試驗，強度均大于1.5Mpa，滿足設計要求。地基承載力采用單樁平板載荷試驗檢測，承重加載均達到設計值的2 倍，在加載過程中均未出現極限荷載，p-s 曲線平緩無明顯陡降段，地基承載力滿足設計要求。

7 結語

通過對連鹽鐵路VI 標段軟土路基地基加固工程中釘型樁實際應用和施工質量檢測，驗證了采用釘型樁樁施工工藝與方法。釘型樁具有施工工效高、能夠克服傳統地基處理樁基存在的攪拌不均勻等問題，同時對現場安全文明施工能夠得到有效保障。釘型樁依據自身擴大頭特點，通過試驗檢測，樁體自身強度及軟土地基承載力明顯提高，且由于其間距大，承載力易保證，綜合成本較雙向水泥攪拌樁等地基處理樁基費用更低，勢必在后續建設中大量使用。