关于软基处理新工艺钉形水泥土双向搅拌桩试桩方案的探讨

严汉东

江苏东南交通咨询监理有限公司 210018

关于软基处理新工艺钉形水泥土双向搅拌桩试桩方案的探讨

严汉东

江苏东南交通咨询监理有限公司 210018

1 工程概况

软土地基需根据其性质、厚度等，主要采取塑料排水板、钉形水泥土双向搅拌桩、浅层换填等不同的方式进行处理。钉形水泥土双向搅拌桩其施工机械相对传统的水泥土搅拌桩施工机械在动力传动、钻头、钻杆做了改进，具有就地搅拌均匀、扰动小、受力合理、工后沉降小、经济性强等优点，在徐明高速，这一新工艺得到了推广使用。下面重点针对钉形水泥土双向搅拌桩试桩方案做一个重点阐述和探讨。

2 试桩目的及相关数据

为了科学的指导施工，获取地质条件的施工参数，严格控制钉形水泥土双向搅拌桩的施工质量，在施工前，将根据设计要求进行现场工艺性试桩，应确定以下一些性能：

A、试验所确定的配合比、水灰比是否合适；同时合理选择喷浆口的位置及大小（供参考的喷嘴口的位置在叶片的2/3处，喷浆口大小按现场测定）；

B、掌握下钻、提升的困难程度，确定下钻、提升速度；

C、掌握钻头进入硬土层电流变化情况；

D、确定水泥浆液密度；

E、确定合适的输浆泵的输浆量；

F、掌握水泥浆到达喷浆口的时间、搅拌机提升、下沉、复搅提升速度等参数。

G、验证钻头叶片的角度设置；

试桩的根数和地点根据施工设计图和设计相关要求确定，试桩的施工技术参数应满足下表要求：

相钻进速度：≤1.5m/min；平均提升速度：0．8m/min～1.2m/min；搅拌速度:30r/min～50r/min；钻进时喷浆压力:0.2Mpa～0.4Mpa；叶片间距:250mm（若粘性土的Ip过大，可适当增加间距）；叶片宽度:20mm;叶片厚度,30mm叶片倾角：12°；试桩浆液配比（水泥掺量）：13%、13.5%、14%、14.5%。试桩数量为每种配比各3根。

3 钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺

3.1 施工前准备工作

考虑到受工期及路基季节性施工的影响，尽快开始对软土地基进行处理，尤其是搅拌桩的施工，可边进行试桩，边进行试验。

A、水泥土搅拌桩桩基施工前，还需在施工现场搭建水泥浆拌浆施工平台，并在平台附近搭建水泥库，做好计量设备标定和拌浆工作人员的交底工作，在开机钻进前按设计水泥浆参数进行浆液拌制。根据我公司多年的施工经验，本次试桩水灰比控制在0.50～0.60，试桩水泥浆掺灰量按照13%、13.5%、14%、14.5%。具体计算结果见附后所示。

B、试桩之前应对所涉及机械设备进行验收，合格后方可使用；对于计量设备应按规定进行标定，合格后方可投入使用；原材料（水泥）必须经检验合格后方可使用。

3.2 钉形双向搅拌水泥土搅拌施工

根据设计要求钉型双向搅拌桩施工的各项参数通过试桩来确定，一般情况下，钻进速度V<1.5m/min，平均提升速度0.8m/min～1.2m/min，搅拌速度R=30-50r/min，钻进喷浆、复搅时管道压力0.2Mpa

a、步骤一：钉形双向搅拌机桩机定位，移动到指定桩位并对中；

b、步骤二：启动双向搅拌桩施工机械，调整搅拌叶片完全展开至扩大头直径，机械沿导向架向下触土，下面一组叶轮旋转强制切土，同时开启送浆泵，通过固连在叶片上的喷嘴向土体中喷水泥浆，促使固化材料就地黏附在旋转产生空隙的土中旋转到半周，上面一组叶轮旋转搅拌，把土与浆体固化材料搅拌混合一起，保证喷浆均匀。这样两组叶片同时正反向旋转切割、搅拌土体，搅拌桩机持续下沉完成扩大头端的“搅、喷、拌”过程。

c、在扩大头底面位置处，通过反向旋转外钻杆，调整搅拌机叶轮工作半径，搅拌叶片调整为桩下部直径，搅拌桩机沿导向架再次向下触土，叶轮被带动反向旋转强制切土，调整喷浆速度和喷浆量，向土体中旋喷水泥浆。下面叶轮旋转切土并喷浆，上面叶轮旋转搅拌保证喷浆均匀，搅拌桩机持续下沉至根部桩底设计标高，完成根部桩的“搅、喷、拌”过程。

d、步骤四：关闭送浆泵、准备桩机提升，搅拌叶片保持下部桩成桩时的旋转方向，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到下部的外钻杆叶片位于扩大头端标高以下0.5m左右处，开启送浆泵，固连在叶片上的喷嘴向该处土体中复喷水泥浆，逐步提升至扩大头端，保证应力集中作用下变截面薄弱环节的安全。

e、步骤五：保持送浆泵开启状态，改变外钻杆的旋转方向，将外钻杆搅拌叶片打开到扩大头端桩体直径，喷嘴复喷水泥浆，搅拌桩机提升，两组叶片同时旋转搅拌水泥土，直到内钻杆下面的一组叶片位于大桩桩顶。

f、步骤六：关闭送浆泵、停止喷嘴喷浆，保持叶片展开大桩直径状态，搅拌桩机沿导向架再次向下触土，上下两组叶轮旋转复搅到大桩桩底面保证喷浆均匀，完成“复搅”过程。

g、步骤七：保持旋转方向，在大桩桩底面处提升搅拌桩机的导向架，再次提升“复搅”，搅拌桩机提升至地表，完成单桩施工。

h、步骤八：关闭搅拌机械移位至下一桩位。

4 双向水泥土搅拌桩质量控制措施

4.1 搅拌桩施工前，应进行试桩工艺试验（可利用工程桩），以掌握对该场地的成桩工艺及各项技术参数，在确认原定施工工艺和水泥配合比可以满足设计要求时，试桩完毕，否则应将再试，直至达到要求。成桩工艺试验应达到下列要求：

A、成桩工艺试验桩数量12根（设计要求不少于10根）满足要求。

B、满足设计要求的掺灰量和工艺要求的各项参数。

C、采用2喷4次搅拌的施工工艺，以保证搅拌的均匀程度。

D、掌握各种土质条件下：钻进下沉、钻杆提升的速度及困难程度情况，以确保合适的技术措施。

4.2 成桩后七天后采用浅部开挖观察桩体成型和搅拌均匀程度，并可检验桩身直径，作好记录，检查频率为1‰。同时可采用轻便触探器钻取桩身加固土样，观察搅拌均匀程度，根据轻便触探击数用对比法判断桩身强度。成桩28天后在监理工程师指定桩体的不同部位（桩头、桩身及桩底）钻孔取芯，为保证试块的尺寸，钻孔直径不小于108mm,检验桩数应随机抽取5‰，且不少于3根，对于扩大头部分宜在小直径桩外取芯，通过芯样对桩长、扩大头长度、强度、均匀性等综合评价。

4.3 双向搅拌桩复合地基承载力检测应采用复合地基静载试验和单桩载荷试验。载荷试验必须在桩身强度满足荷载试验条件，并宜在成桩28天后进行。检测数量为总桩数的1‰～2‰，且每个单项工程不少于3点。复合地基承载力基本值根据置换率、地质条件、单桩承载力等计算，一般应不小于150Kpa,其他质量检测标准应符合以下规定：

a、桩径不小于设计值，采用钢尺量测，检查频率≥2%。

b、桩长不小于设计值或电流、钻进速度控制值，采用钻芯取样结合施工记录检查，检查频率100%。

c、扩大头高度不小于设计值，采用钻芯取样结合施工记录检查，检查频率0.5%。

d、水泥掺入量不小于设计值，采用施工记录检查，检查频率100%。

e、水灰比采用测水泥浆比重检测，比重偏差小于5%，每台班检测不小于1次。

f、喷浆量控制，每台泵应标定一次，宜采用相关仪器记录。水泥质量须符合国家标准，采用送检方式，每2000m3检测一次。

g、根据设计图纸进行桩位放样。桩位定位平面偏差<50mm。

h、为保证桩体的垂直度，应将钻机平面调平以使钻杆导向对地面保持垂直。使其垂直度偏差<1%，钻头直径磨损量小于1cm。

4.4 双向搅拌桩施工时可能发生的问题（切土困难）及解决措施

主要可能发生在扩大头部分原地面以下2m～3m部位，分析原因主要可能有以下几个方面：

1）地质条件显示在该部位存在含砂黏土层，对搅拌头下搅产生阻力；

2）搅拌头双层叶片使下搅阻力增大；

3）电机功率不足。

5 小结

通过本次钉形水泥土双向搅拌桩试桩方案，总结掌握了该工艺相关的工艺参数及质量控制参数，这些参数得到了业主、设计、监理方认可，也为大面积施工提供了指导。

[1]软土地基搅拌桩加固法技术规范（YBJ225-91）

[2]公路工程地质勘察规范（JTJ064-98）等相关规范规定

[3]公路软土地基路堤设计与施工技术规范（JTJ017-96）

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.16.029