解析钉形水泥土双向搅拌桩的软基处理技术

■贾宏波 ■四川西南交大土木工程设计有限公司南京分公司，江苏 南京 210012

1 工程地质和水文概况

本工程坐落在某市，在经由某河段时，河岸地表上有一层较为厚重的淤泥质粉质粘土，其软土厚度在九米到十二米之间，并且此土层中还夹杂着一定含量的细碎沙石，整体河岸的承载能力在60 千帕至80 千帕，从道路施工角度看其工程地质条件较差，地基软土较厚导致路基承载力低，需对路基进行加固处理。

2 加固机理

钉形水泥土双向搅拌桩对现行水泥土搅拌桩成桩机械的动力传动系统、钻杆以及钻头进行改进，采用同心双轴钻杆，在内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆口，在外钻杆上安装反向旋转叶片，通过外杆上叶片反向旋转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土的作用。

与其他搅拌桩相比，其显著的优势是可以将水泥浆的运动范围限制在两组叶片当中以杜绝水泥浆向上反出气泡，从而使得装体内的水泥浆的分布非常均匀并且也有利于搅拌以保证了水泥桩能够均匀地沉降，进而保证成型后水泥桩的质量良好。此外，双向搅拌桩还可以对搅拌叶片根据实际需要进行设置，最常用的方法是能够让叶片自由伸缩在地面下方做成扩大头，形成如同钉子一般的钉形搅拌桩。

3 钉形水泥土双向搅拌桩施工技术

3.1 施工前准备工作

在钉形水泥土双向搅拌桩施工之前，首先要将水泥桩的整体上的位置进行详细的布局，采用正三角形布置，间距1.8 米，过渡段间距采用2.0 米。然后，根据实际需要确定各个施工参数以及施工所用的工具。

3.2 具体施工工艺

(1)首先将主要设备钉形双向搅拌机固定到适宜的位置上，具体做法是将该设备固定到需要制定桩的地方并且调整设备保证设备作业主线和桩位的中心线在同一直线上，如果施工作业的地方的地表土质比较松软导致设备不能在施工场地上作业，就要先用适当的土料建筑一个有相应承载能力的平台，然后在将设备投放到指定的施工地点。⑵对设备进行相关的设定，具体做法是将作业状态调整到双向搅拌桩施工作业下，接着对搅拌叶进行展开，展开的幅度调整到最大值;机械向地表土壤行进的过程中要随着导向架的轨道逐步深入;在叶轮开始作业进行强制性的切土时将送浆泵调整到工作状态，然后经由下面固定连接在叶片上的喷嘴向土壤中浇筑水泥浆液，在水泥浆旋转到半圈的时候通过上面的也轮组进行旋转性的搅拌，最终使得水泥浆和土壤相互接触并融合最终粘合在一起，从而达到固化的效果。在上下两组片同一时间的正向、反向旋转切割和搅拌操作下能够保证搅拌机可以正常向下行进并沉淀，最终完成扩大头端的“搅喷拌”工作任务。⑶在扩大头底面位置处，通过反旋转外钻杆，调整搅拌桩机叶轮工作半径，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。⑷搅拌机提升、关闭送浆泵，搅拌叶片保持下部桩成旋转方向，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至扩大头与下部桩体的交界处，保持送浆泵关闭状态，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。⑸将以上四个作业步骤重新操作一遍以完成一个根桩的全部操作过程。⑹终止搅拌机等各项设备的运行，准备对下一根桩进行施工。

4 注意事项

(1)钉形水泥土双向搅拌桩桩距偏差±50mm，垂直度偏差不大于1%。

(2)如果施工已经进行而结果发生喷浆量不充足，一定要在该水泥桩附近补钉一根水泥桩，此处注意补钉的水泥桩的各项指标要与正常设计指标持平。

(3)如果施工作业的对象是直径比较大的钉形水泥桩，为了保证其水泥桩过度段沉降均匀质量良好，要在扩大头下方一到二米内降低搅拌机下沉速度和提升速度以便于保证在该桩段内能够有足量的水泥浆液和相应的搅拌量。

(4)严格按照设计要求配制浆液，水泥浆水灰比0.5～0.6，地基含水量高者取小值。钉形水泥土搅拌扩大头桩径1.0m，长3m;下部桩径50cm，进入持力层不小于0.5m;重度控制在1.73g/cm3，扩大头部分搅拌桩水泥渗入量参考值为220kg/m，下部搅拌桩水泥渗入量参考值为55kg/m。

(5)对于水泥浆的浇筑一定要做到连贯有序，并且要保证水泥浆和土质的混合要非常均匀。如果发生意外事件导致必须停工处理而导致的水泥浆停送，要把搅拌机的钻头调整到停送水泥浆前一米的位置上，等到水泥浆的供应正常以后再继续进行施工。如果水泥浆的停送时间再三小时以上，必须将输浆管道清洗后再继续施工以免水泥浆液硬化导致输浆管管不通畅而无法正常作业。

(6)水泥桩的作业战线比较长且工作量非常大，所以一定要注意全桩的水泥浆灌注要保持均匀且避免出现水泥夹心的现象。此外，还要注意通过各个环节的操作衔接来保证输浆管道通畅以避免断浆状况的发生，当管道堵塞状况已然发生必须及时终止动力泵工作进行处理，并且要保证再开工时搅拌钻要向下深入一米之后才能正常工作以避免断桩状况出现。

5 工程质量检验

5.1 质量检验

⑴在检查时间上，由于成桩需要用较长的时间，所以其质量检查要在浇筑水泥桩的整个过程中不间断地进行，并且做好各个检查阶段的记录。在检查数量上，要对每一根水泥桩进行全程检查。检查的核心内容是作业搅拌机提升和下沉的速度、内部和外部钻杆的钻速以及水泥浆的用量等等，此外水泥桩的实际长度和钉制单桩的时间也是考察的重点内容之一。

⑵关于桩身的检查要在不同时间进行不同程度的检查，成桩七天后要应用浅部开挖的方法对桩体的成形状况进行检查，主要检验其搅拌的均匀性以及水泥桩的直径，该项检查的数量要在三根以上，并且保证检查的覆盖率要保证在千分之一;成桩28 天以后要根据相关的行业标准进行取芯实验，其试验内容主要是无侧限压强度和抗压强度实验，该项检查的数量要在三根以上，并且保证检查的覆盖率要保证在千分之一;压强的平均值要大于0.8 兆帕且最小值要大于0.5 兆帕。此处需要注意，在质检的过程中扩大头部分最好在较小直径桩外面进行取芯，经由对芯样的实验结果对水泥桩的长度、桩头的强度以及均匀性进行全面的测评。

⑶关于水泥桩承载能力的检验，运用复合地基静载试验以及单桩载荷试验来进行，该项目中的参考标准是复合地基承载力120kPa，单桩承载力标准值250kN。复合地基承载力试验必须在桩身强度满足荷载试验条件，并在搅拌桩完成28d 后进行，该项检查的数量要在三根以上，并且保证检查的覆盖率要保证在千分之一到千分之二。

6 结语

综上所述，钉形水泥土双向搅拌桩的加固机理要比一般的搅拌桩有诸多的优势，同时其施工工艺和质量检验中也有较多的技术要求和注意事项。通过实践经验表明，该搅拌桩在软基处理技术方面有重要的作用，所以关于该技术的深入研究对于本行业的发展方面有深远的意义。在该技术的加固原理上可以总结出科学技术和原理在施工技术与施工作业设备的改进中有非常大的影响，所以相关的科研工作者要将专业的基础技术知识与实际工作相结合以加大研究力度和成效，从而促进市政行业的长远发展。

［1］罗大生，肖超，张可能，陈星光.深层水泥土双向搅拌桩强度试验研究［J］.矿冶工程2012(01).