淺析軟土路基段釘形雙向水泥土攪拌樁施工技術

方秋洪

（飛陽建設工程有限公司， 福建 莆田 351100）

1 工程概況

廈門機場大道（原迎賓大道）位于福建省廈門市翔安區大嶝島，道路等級為二級公路兼城市主干道，全長7.1km，雙向六車道，設計時速60km/h，道路寬度56～105.5m，設計荷載為BZZ-100KN。東接機場西進場路，西接大嶝橋。本工程軟基處理采用釘形雙向水泥土攪拌樁，總樁數為295410根，樁徑為為500mm，樁間距為1.1m×1.1m，布置方式為正方形，要求樁端進入粉質粘土深度≥1m，90d無側限抗壓強度≥1.8MPa，復合地基承載力≥85kPa。根據地質勘察資料顯示，場地內的土層由上而下依次為：①素填土，主要由粘性土、碎磚和泥沙組成，層厚為4.80～8.50m；②淤泥，呈流塑狀，層厚為1.80～16.6m；③粉質粘土，層厚為1.90～5.40m；④中粗砂，呈中密狀，層厚為0.90～17.00m；⑤殘積砂質粘性土，層厚1.10～8.90m；⑥全風化花崗巖，層厚1.20～7.40m；⑦砂礫狀強風化花崗巖，層厚2.00～15.40m；⑧碎塊狀強風化花崗巖，層厚1.30～16.60m；⑨中風化花崗巖，層厚1.10～10.70m。

2 工藝原理

釘形雙向水泥土攪拌樁是將原先水泥土攪拌樁的單軸鉆桿改裝成同心雙軸鉆桿，將可自由伸縮的正反向葉片安裝在內外鉆桿上，采用動力系統直接控制旋轉葉片同時雙向進行旋轉切土攪拌，充分地攪拌水泥土，反向葉片可以有效地阻止水泥漿冒漿現象，避免水泥摻量的減少，確保水泥土攪拌均勻性；葉片的自由伸縮控制能夠實現在任意深度和位置設置擴大頭，形成變截面樁，使得水泥土攪拌樁與軟土之間產生土拱效應，從而提高路基的復合地基承載力。

3 釘形雙向水泥土攪拌樁施工技術

3.1 施工準備

采用全站儀將路基中線測放出來，然后根據路基寬度測放邊線樁，將地表上障礙物清理干凈，采用鏟車將表層草皮土清除，低洼地部分采用挖掘機進行清除，使得場地平整度滿足機械行走要求。由于現場的加固區域外的池塘水氯離子含量高，施工用水全部采用自來水。對軟土層土樣進行采集進行室內配比試驗，從而對水泥摻量、最佳水灰比和外加劑的摻量進行確定。水泥采用PO42.5R的散裝普通硅酸鹽水泥，水泥品牌為紅獅，水泥質量應滿足設計要求；現場根據需要設置4套100t的散裝水泥儲存罐，并配備4套50t的散裝水泥罐、攪拌機和CL-F10自動攪拌后臺控制箱，配備20臺SJB-18型雙軸水泥攪拌樁機和CL-M1深層攪拌樁監控儀，設置5臺250kW發電機。對所有設備的性能進行檢查，確保施工機械及設備的性能良好。

3.2 工藝性試樁

釘形雙向水泥土攪拌樁施工之前應選擇典型的軟基處理路段進行成樁試驗，根據試樁情況對樁體的水泥摻量、水灰比、噴漿壓力、電流值、葉片的角度、鉆進速度、攪拌次數、提升速度和施工工藝等施工參數進行確定，根據成樁后的質量檢測結果對無側限抗壓強度和復合地基承載力等數據進行采集，然后對各類數據進行綜合分析從而確定最佳的施工參數，為后續的大面積施工提供技術指導。

經過參建各方的討論與研究后，選擇樁號K0+120～K1+160段作為試驗段，該處軟土厚度為7.3～18.1m，釘形雙向水泥土攪拌樁樁長為8.8m，樁端進入粉質粘土層為1m，樁間距為1.1m×1.1m，水泥漿水灰比為0.55，噴漿壓力為0.4～0.6MPa，水泥摻量按照15%、18%和20%進行試樁，施工工藝采用“兩噴兩攪”進行施工，施工電流為20～30A，進入持力層電流為40～70A。每種水泥摻量各試樁3根，總共9根樁。3種水泥摻量的50d無側限抗壓強度分別為2.0MPa、2.1MPa和2.0MPa，均滿足90d無側限抗壓強度≥1.8MPa的設計要求；復合地基承載力檢測結果均為85kPa，滿足≥85kPa的設計要求；根據試樁結果可以確定水泥摻量為15%時釘形雙向水泥土攪拌樁的各項技術指標滿足設計要求。鉆進和提升速度為0.8m/min，水灰比為0.55，噴漿量為51kg/m，當攪拌至粉質粘土層時，施工電流由正常施工的20～30A突變到40A以上，并且樁機上的鋼絲繩松弛數秒后即可終止進尺。

3.3 水泥漿拌制

本工程水泥漿的比重為1.78，水灰比為0.55，水泥漿的稱重、下料和拌合均在電腦信息云監控下自動進行，水泥漿的攪拌時間≥2min，水泥漿拌制后要進行過濾再集中到集料桶，采用壓力泵和膠管將水泥漿輸送到水泥土攪拌機的噴管內，由云監控進行指導噴漿與攪拌。

3.4 施工工藝

釘形雙向水泥土攪拌樁采用施工工藝為“兩噴兩攪”。采用全站儀將樁位測量放線出來，然后移機就位，鉆桿的垂直度≤1%，樁位的偏差≤50mm。當水泥漿到達攪拌頭時即可下沉切土，內鉆桿旋轉方向為順時針，外鉆桿旋轉方向為逆時針，兩組葉片同時切割攪拌土體，噴漿壓力為0.4MPa，下沉速度為0.8m/min，直至擴大頭的設計深度；接著將兩組葉片收縮到樁徑500mm，改變葉片的旋轉方向，攪拌頭持續噴漿下沉直至設計深度，施工電流突變為40A，在樁端原位噴漿攪拌30s；然后噴漿正反向攪拌提升攪拌頭，提升速度為0.8m/min，直至擴大頭底面高程，改變兩組葉片的旋轉方向，將葉片伸展到擴大頭的尺寸，接著噴漿攪拌提升到樁頂高程以上50cm，然后移機到下一個樁位進行施工。成樁過程中如果出現停機現象，則應將攪拌頭鉆進停漿面以下50cm，等待故障排除后再繼續噴漿攪拌，如果停機時間超過3h，應采取樁旁補樁處理。

4 工程質量檢測

釘形雙向攪拌樁施工完成后7d，采用淺部開挖方法量測樁身的直徑和樁體的攪拌均勻性，檢查頻率為5%的總樁數；成樁后28d后采用雙管單動鉆機進行取芯，鉆孔直徑為108mm，取芯數量為0.5%的總樁數，取上中下三段進行無側限抗壓試驗；成樁28d后進行載荷試驗，檢測數量為0.2%的總樁數。經現場實測和試驗檢測，本工程釘形雙向水泥土攪拌樁的樁體均勻密實，樁徑≥500mm，90d無側限抗壓強度為2.2～2.6MPa，復合地基承載力為89～93kPa，工程質量滿足設計及施工規范的要求。路基施工完成后進行連續沉降觀測，每個月的沉降量均＜5mm，沉降穩定，說明軟基處理效果良好。

5 結束語

本工程的釘形雙向攪拌樁采用先進的CL-F10自動在線攪拌水泥漿系統和CL-M1電腦云監控系統進行實時動態監控，通過該系統不僅可以實時查看攪拌樁施工情況，還可以報表形式對每根樁的成樁時間、水泥用量、樁長、樁身的垂直度、下沉提升速度、葉片的角度和施工電流變化值等施工參數進行自動記錄。該系統計量準確、水泥漿性能穩定，能夠有效地控制釘形雙向攪拌樁的施工質量。經過工藝性試樁可知，本工程地質情況的水泥摻量為15%，水泥漿水灰比為0.55，鉆進和提升速度為0.8m/min，采取“兩噴兩攪”的施工工藝，即可滿足90d無側限抗壓強度≥1.8MPa和復合地基承載力≥85kPa的設計要求，為類似項目積累一定的經驗。