李峰

（廣東省水利水電第三工程局有限公司，廣東東莞 523710）

0 引言

釘形水泥土雙向攪拌樁是一種地基處理新技術(shù)，它結(jié)合了雙向水泥土攪拌樁和變截面水泥土攪拌樁兩項施工技術(shù)，并因其自身的優(yōu)點在道路的軟基加固處理中有著廣泛的應(yīng)用。為了更好的應(yīng)用此項攪拌樁技術(shù)，就需要重視此項技術(shù)的應(yīng)用，并采用措施保障施工質(zhì)量?；诖?，本文就釘形水泥土雙向攪拌樁在市政道路軟基加固中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，對有關(guān)方面的需要能有一定幫助。

1 工程概況

本文選擇的研究對象為某市政道路，全長共11 km，其主要選擇城市I級的次干路工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以及堤路結(jié)合的方式建設(shè)，在道路中廣泛分布著場地軟土、水塘、農(nóng)田以及溝渠，在工程的地質(zhì)層中有兩層不良地質(zhì)，一是水塘和溝渠表層，二是淤泥質(zhì)的粉質(zhì)粘土～粘土。軟土的土層具有流動性、高壓縮性、觸變性以及不均勻性的特點，道路的填方高度約為5～6 m，水塘里的填方高度約為8 m，具體是高填方的軟土路堤。

道路工程底層主要是人工填土層和第四系的全新統(tǒng)沖積層，其土層構(gòu)成從上到下具體是：

（1）2層土層主要為素填土，顏色是灰褐色，較濕潤，主要以可塑性的粘性土壤為主，土中夾雜有植物的根莖以及少量的碎石塊，土質(zhì)不均勻，土層的厚度約為2～13.5 m，并在整個市政府道路中分布。

（2）3層土層主要為淤泥，顏色是灰黑色，多為流塑狀，土中夾雜著少量的生物殘骸，有機(jī)物質(zhì)較多，土層多分布在魚塘與河床的表層，土層厚度約為 0.2～1.5 m。

（1）1層土層主要為粉質(zhì)粘土，顏色是灰黃色～灰褐色，較濕潤，土壤為可塑性～軟塑性，土層中存在少量的灰白色鋁土以及黑色的氧化物斑，局部有薄層的粉土，土層的厚度約為1～9 m，并在整個市政府道路中分布。

（2）2層土層主要為淤泥質(zhì)的粉質(zhì)粘土～粘土，顏色是灰色～灰褐色，土壤為可塑性～軟塑性，飽和，局部有粘土，夾雜著粉砂、砂土以及腐殖質(zhì)，土層的厚度約為0.6～15 m，并在整個市政府道路中分布。

（3）2層土層主要為細(xì)砂夾雜著粉質(zhì)黏土，顏色是灰色和青灰色，土壤稍密～中密，飽和，局部有粉質(zhì)粘土，土層的厚度約為9～35 m，并在整個市政府道路中分布。表1是土層的物理力學(xué)指標(biāo)，在樁號的K8+720—K9+028路段的軟土地基中主要選擇釘形雙向水泥土攪拌樁（25 m）對其加固處理，讓路基的承載力與沉降情況能滿足工程施工的要求。

2 釘形水泥土雙向攪拌樁

2.1 施工原理

釘形水泥土雙向攪拌樁主要是結(jié)合了變截面與雙向水泥土的攪拌技術(shù)來提高其施工質(zhì)量，其中雙向水泥土的攪拌樁技術(shù)是指通過改裝攪拌樁的傳動系統(tǒng)，有雙動力的裝置來代替單動力的裝置，然后使用同心的雙軸鉆桿，并在內(nèi)鉆桿中安置正向的旋轉(zhuǎn)葉片，而外鉆桿則安置反向的旋轉(zhuǎn)葉片，讓鉆桿內(nèi)外的旋轉(zhuǎn)方向正好相反，然后進(jìn)行雙向攪拌，避免水泥漿出現(xiàn)上冒的情況，保證水泥土攪拌均勻。變截面的攪拌樁技術(shù)主要是將伸縮葉片代替攪拌葉片，然后在樁長的深度范圍中，利用旋轉(zhuǎn)的伸縮葉片來形成各種直徑樁體，并在樁體上部將旋轉(zhuǎn)伸縮葉片張開，形成擴(kuò)大頭（釘形攪拌樁）。釘形水泥土雙向攪拌樁和普通的攪拌樁對比，其樁身的質(zhì)量均勻，功效較高，能提高土體上部分地基強(qiáng)度，避免路基沉降過快，且增大了樁體的距離，降低工程成本[1]。

表1 土層的物理力學(xué)指標(biāo)

2.2 施工工藝

“4攪3噴”是釘形水泥土雙向攪拌樁在擴(kuò)大頭的部分常用的施工工藝，而在擴(kuò)大頭下面的下部樁身則常用的施工工藝是“2攪1噴”，圖1是攪拌樁的具體施工工藝：

圖1 施工工藝

釘形水泥土雙向攪拌樁的施工工藝具體為：（1）定位樁機(jī)。主要步驟是施工放樣、定位，然后將打樁機(jī)直接移到指定的樁位上，并保證其對中。（2）切土下沉。主要步驟為先啟動水泥土攪拌機(jī)，讓伸縮葉片一直張開到擴(kuò)大頭的設(shè)計直徑為止，然后讓攪拌機(jī)沿著導(dǎo)向架進(jìn)行向下的切土，然后使用灰漿泵朝著土體噴灑水泥漿，讓葉片朝著正反方向旋轉(zhuǎn)，從而對攪拌土體進(jìn)行切割，直至擴(kuò)大頭的設(shè)計寬度為止。（3）縮徑的切土下沉。主要步驟為先將內(nèi)外鉆桿旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行改變，讓伸縮葉片收縮，并收縮到下部樁體的設(shè)計直徑為止，讓葉片朝著正反方向旋轉(zhuǎn)，從而對攪拌土體進(jìn)行切割，直至下部樁體的設(shè)計深度為止，然后在樁底進(jìn)行持續(xù)的噴灑水泥漿，攪拌時間至少為10 s。（4）提升攪拌。主要步驟為關(guān)閉灰漿泵之后，提升攪拌機(jī)的工作效率，讓葉片朝著正反方向旋轉(zhuǎn)以對水泥土進(jìn)行攪拌，直到擴(kuò)大頭的底面。（5）擴(kuò)徑以提升攪拌。主要步驟為先將內(nèi)外鉆桿旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行改變，讓伸縮葉片一直張開到擴(kuò)大頭的設(shè)計直徑為止，啟動灰漿泵，讓葉片朝著正反方向旋轉(zhuǎn)以對水泥土進(jìn)行攪拌，當(dāng)其達(dá)到地表或者樁頂上的50 cm處時，將灰漿泵進(jìn)行關(guān)閉，保證攪拌的葉片擴(kuò)大到擴(kuò)大頭的直徑中。（6）攪拌下沉。主要步驟為擴(kuò)大灰漿泵之后，讓葉片朝著正反方向旋轉(zhuǎn)以對水泥土進(jìn)行攪拌，直至擴(kuò)大頭的設(shè)計深度為止。（7）提升攪拌。主要步驟為關(guān)閉灰漿泵之后，提升攪拌機(jī)的工作效率，讓葉片朝著正反方向旋轉(zhuǎn)以對水泥土進(jìn)行攪拌，直到地表或者樁頂上的50 cm處。（8）樁頂處理。主要步驟為在樁頂?shù)?～1.5 m范圍里進(jìn)行2次的噴灑水泥土以及攪拌。人工進(jìn)行攪拌[2]。

3 釘形水泥土雙向攪拌樁的施工

本文市政府道路建設(shè)施工中的釘形水泥土雙向攪拌樁主要采取正三角形的布置方式，樁體之間的距離為1.8 m，設(shè)計的樁長是25 m，下部樁體的直徑是0.6 m，擴(kuò)大頭的直徑是1 m，長度是4 m。對于釘形水泥土雙向攪拌樁的施工要求為：在施工后的28 d進(jìn)行樁身抽芯取樣檢驗，保證其抗壓的強(qiáng)度在1.0 MPa以上，復(fù)合地基的承載力應(yīng)該在120 kPa以上，由于攪拌樁多使用復(fù)合的硅酸鹽水泥（PC32.5），用量占濕土質(zhì)量 12～15%，所以在現(xiàn)場進(jìn)行配比實驗時，水灰比為0.45～0.5。

3.1 工程施工難點

由于攪拌樁的處理深度通常小于20 m，所以為了保障成樁質(zhì)量，在施工時通常將處理的深度選擇為15 m，如果設(shè)計的樁長為25 m時，即是選擇釘形水泥土雙向攪拌樁，但是在施工上還是有較大的難度，主要是因為：（1）對于釘形水泥土雙向攪拌樁的工程施工經(jīng)驗較少，具體施工參數(shù)必須要在現(xiàn)場進(jìn)行試驗之后才能確定，而且還需要優(yōu)化原油的施工工藝，在檢驗后保證樁身的質(zhì)量可以滿足設(shè)計需求才可以進(jìn)行實施。（2）施工設(shè)備性能要求嚴(yán)格。現(xiàn)如今，釘形水泥土雙向攪拌技術(shù)通常選擇的機(jī)架是普通的深層攪拌機(jī)配合雙向的動力箱體以及變徑鉆頭等改造而成，施工的機(jī)械結(jié)構(gòu)較為簡單，穩(wěn)定性差，使得釘形樁處理深度受到限制，難以符合超長樁的建筑施工要求。因此，為了解決這些難題，應(yīng)該從工程的施工設(shè)備、工藝性的試樁方式以及質(zhì)量控制上著手。

3.2 工程施工的設(shè)備

普通攪拌樁的塔架高度、動力機(jī)功率和樁架尺寸難以符合超長釘形樁施工需求，主要是因為樁架的動力箱體容易出現(xiàn)故障，功能和效用較差，在使用時框架晃動幅度大，穩(wěn)定性差，因此對于釘形水泥土雙向攪拌樁施工的成樁機(jī)械應(yīng)該重新進(jìn)行設(shè)計。而在SJB型的樁機(jī)結(jié)構(gòu)中，框架尺寸將原有的尺寸擴(kuò)大到10.5 m×4.5 m左右，動力機(jī)的功率也增大至2×45 kW，質(zhì)量為1.5 t，而塔架高度是30 m，配置的兩臺灰漿攪拌機(jī)容積是0.5 m3，具體泵壓為1 500 kPa，泵量是50 L/min，通過試裝測試，確定SJB型的樁機(jī)結(jié)構(gòu)能滿足釘形水泥土雙向攪拌樁施工的要求。

3.3 工藝性的試樁

為了在提高施工效率的同時，保障施工質(zhì)量，讓全線施工順利開展，施工單位在進(jìn)行正式施工的時候，應(yīng)該提前進(jìn)行工藝性的試樁，并對以下問題進(jìn)行檢查：（1）查看水泥漿的噴漿量以及密度是否能滿足工程施工的要求，并選擇相應(yīng)的輸漿泵。（2）檢查標(biāo)定裝機(jī)實際的水泥漿噴灑量是否和電腦控制臺記錄相一致，以方便后期對工程施工質(zhì)量進(jìn)行控制，然后了解提升以及下沉阻力的實際情況，選擇適合的設(shè)備功率、攪拌葉片寬度、攪拌葉片傾角以及攪拌頭的形式等。（3）檢驗水灰比和配合比是否能滿足工程施工的要求，是否需要添加外加劑。（4）了解和掌握攪拌樁的下沉、提升以及復(fù)攪速度，保證攪拌均勻，噴灑水泥漿量能滿足工程要求。（5）檢查諸神的強(qiáng)度、尺寸。質(zhì)量以及均勻性等。（6）就愛奶茶復(fù)合地基的承載能力是否能滿足市政府道路的施工要求。根據(jù)試驗可知，使用復(fù)合的硅酸鹽水泥的用量占濕土質(zhì)量約15%，具體的水灰比是0.5，水泥漿密度是1.71，主要添加的外加劑是博特減水劑（類型為SBTJM-Ⅵ型），其添加量占水泥質(zhì)量約1%，攪拌樁機(jī)的控制參數(shù)中，鉆進(jìn)噴漿的速度小于等于0.5 m/min，提升的速度小于等于0.8m/min，外鉆桿的轉(zhuǎn)速大于70 r/min，而內(nèi)鉆桿的轉(zhuǎn)速大于50 r/min。

3.4 質(zhì)量控制

為了保證市政府道路施工的施工質(zhì)量，在進(jìn)行釘形水泥土雙向攪拌樁施工時應(yīng)該對其進(jìn)行質(zhì)量控制，并檢查具體的計量和施工記錄，讓施工各環(huán)節(jié)的質(zhì)量皆得到有效的控制，以保證地基加固和成樁質(zhì)量。具體的施工控制為：（1）嚴(yán)格依照相關(guān)的設(shè)計文件來對樁位進(jìn)行繪制，避免出現(xiàn)漏打的情況，然后根據(jù)施工圖來進(jìn)行放樣，保證放樣的偏差值小于50 mm。（2）在樁機(jī)移動到設(shè)計的位置之前，施工人員應(yīng)該平整施工場地，避免因施工場地的原因使得樁機(jī)出現(xiàn)傾斜的情況。（3）對于施工的水泥漿應(yīng)該嚴(yán)格根據(jù)配合比要求對其進(jìn)行拌制，并控制其用量和密度，保證每根樁柱使用的水泥用量能滿足工程設(shè)計的要求。（4）在進(jìn)行鉆進(jìn)和提升速度時應(yīng)該嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行，因為如果鉆進(jìn)和提升速度沒有得到有效的控制將會使得樁身的均勻性受到影響，在攪拌到樁底的時候，應(yīng)該保證持續(xù)噴漿和攪拌時間大于30 s，確保樁底的強(qiáng)度和質(zhì)量。

4 結(jié)束語

雖然釘形水泥土雙向攪拌樁軟基處理能力較高，樁身的質(zhì)量均勻，有利于提高土體上部分地基強(qiáng)度，避免路基沉降過快，且有效增大了樁體的距離，降低工程成本，但是其在實際應(yīng)用中施工并未成熟，因此，為了提高軟基的加固效果，施工單位應(yīng)該重視其施工質(zhì)量，并加以控制，保障其成樁質(zhì)量，與此同時，對于釘形水泥土雙向攪拌樁的施工技術(shù)還應(yīng)該繼續(xù)探索，不斷完善其不足之處，推動道路施工的高質(zhì)高效的發(fā)展。

[1]繆定武,許鋒雷.釘形水泥土雙向攪拌樁軟土地基加固中的控制和應(yīng)用[J],城市建筑,2013,7（6）;142-143.

[2]劉志明，付煒，李鵬.釘形水泥土雙向攪拌樁技術(shù)在箱涵軟基處理中的應(yīng)用[J],市政技術(shù),2013,12（1）：67-68.