羅冬華 （天津華勘集團有限公司，天津 300181）

1 釘形水泥土雙向攪拌樁特點

目前，我國的水泥土攪拌樁存在著成樁質(zhì)量差、處理土質(zhì)有效深度淺、樁土作用協(xié)調(diào)性差等問題，影響到其在道路工程軟土地基處理方面的應用。釘形水泥土雙向攪拌樁是針對上述缺點而提出的一種新的樁體，這種樁體結(jié)合了變截面攪拌樁和雙向攪拌樁兩者的優(yōu)點，在擴大樁頂截面的基礎(chǔ)上形成類似釘子形狀。

釘形水泥土雙向攪拌樁的特點有以下幾個方面：

①由單向攪拌變?yōu)殡p向攪拌，施工的效率大為提高；

②自動伸縮葉片的設(shè)計提高了成樁質(zhì)量；

③結(jié)合土中應力傳遞規(guī)律進行的上部擴大頭的設(shè)計對土體上部復合地基強度起到增強作用，對于柔性荷載，擴大頭會在荷載的作用下形成一個土拱，能夠有效分擔樁體所受的荷載；

④擴大頭可以提高單樁承載力，進而達到增加樁間距、節(jié)約造價的目的。

2 工程實例

2.1 工程概況

大廣高速公路衡水段位于河北省衡水市境內(nèi)，屬于環(huán)渤海灣地區(qū)，該路段有大量軟黏土、粉質(zhì)土，軟土地基性狀典型。其K50+100～K50+300段路基位于邢臺地區(qū)南宮市明化鎮(zhèn)境內(nèi)，對其采用釘形水泥土雙向攪拌樁進行處理，其具體設(shè)計參數(shù)如下：整體分為A、B兩個區(qū)段，兩個區(qū)段均采用梅花形布樁的方式，A區(qū)段樁徑為1000/500mm，擴大頭的高度為4m，樁間距為2.1m，采用釘形水泥土雙向攪拌樁的處理深度為17.1m；B區(qū)段樁徑為1000/50mm，擴大頭的高度為3m，樁間距為1.9 m，采用釘形水泥土雙向攪拌樁的處理深度為17.1m。其樁身的水泥摻入量由室內(nèi)的水泥配合比試驗進行確定：樁徑為1000mm的區(qū)段260 kg/m，樁徑為500mm的區(qū)段為65 kg/m。

2.2 施工參數(shù)

①材料要求。水泥品種采用國產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥，其強度等級不得低于32.5MPa，水泥應在有效期內(nèi)使用，嚴禁使用變質(zhì)、受潮、結(jié)塊的劣質(zhì)水泥。水泥的水灰比應該嚴格控制在0.45～0.50之間。

②施工工藝流程。釘形水泥土雙向攪拌樁的下部樁體采用“二攪一噴”的施工工藝流程，擴大頭采用“四攪三噴”的施工工藝流程。

③施工具體參數(shù)。釘形水泥土雙向攪拌樁的施工具體參數(shù)為：鉆進速度采用0.5～0.8m/min；提升速度為0.7～1.0m/min；內(nèi)、外鉆桿的轉(zhuǎn)速分別大于50 r/min和70 r/min；鉆進過程中的噴漿壓力為0.25～0.4MPa；葉片寬度為120mm，間距為250 mm，厚度為 30mm，傾角為 12°。

2.3 具體施工技術(shù)要點

①水泥漿液必須嚴格按照設(shè)計規(guī)定的配合比進行拌制，現(xiàn)場拌制漿液的過程中應做到有專門人員對每根樁水泥用量進行詳細記錄，記錄送漿的開始和結(jié)束時間，供漿必須做到連續(xù)，拌合必須做到均勻。

②施工中如果遇到噴漿量不足的現(xiàn)象，應該在其旁邊繼續(xù)補一根樁，補樁的樁長和噴漿量均不得小于其設(shè)計值。

③對樁位的施工順序要做到合理安排，以利于樁體整體的質(zhì)量和地基處理的效果。

④施工中要注意定期對鉆頭進行檢查，保持鉆頭的直徑誤差在規(guī)定允許范圍之內(nèi)。

⑤施工中要對鉆機的下鉆速度和噴漿深度進行嚴格的控制，確保水泥噴入量。

3 處理效果

3.1 成樁質(zhì)量分析

在成樁28d后，對土壤進行標準貫入試驗并提取芯樣進行室內(nèi)無側(cè)限抗壓強度試驗，測試結(jié)果顯示：

①釘形水泥土雙向攪拌樁沿深度方向的28d的標準貫入擊數(shù)數(shù)值變化不大，A區(qū)為19～29擊，B區(qū)為21～32擊之間。

②A區(qū)的釘形水泥土雙向攪拌樁的28d無側(cè)限抗壓強度5m以上為2.12MPa，5m以下為1.29MPa，B區(qū)的釘形水泥土雙向攪拌樁的28d無側(cè)限抗壓強度5m以上為1.69MPa，5m以下為1.19MPa。說明釘形水泥土雙向攪拌樁樁身質(zhì)量好，其強度高，由于擴大頭的協(xié)調(diào)荷載的作用，使復合地基的承載力得到大幅度提升。

3.2 載荷試驗分析

在成樁28d后，對樁體分別進行單樁和復合地基承載力試驗，其試驗結(jié)果如表1所示。

試驗結(jié)果 表1

從表1中可以看出，無論是單樁承載力還是復合地基承載力，釘形水泥土雙向攪拌樁的加固效果均優(yōu)于普通水泥土攪拌樁，充分說明釘形水泥土雙向攪拌樁成樁質(zhì)量好、與地基協(xié)調(diào)作用的優(yōu)點。

3.3 經(jīng)濟效益分析

該工程原方案設(shè)計為采用普通水泥土攪拌樁，樁長16.5m，樁徑為0.5m，由于采用釘形水泥土雙向攪拌樁復合地基，與原普通水泥土攪拌樁相比其所用樁數(shù)大為減少，減少了工程造價，取得了良好的經(jīng)濟效益。該方案與原普通水泥土攪拌樁方案的對比如表2所示。

方案對比分析 表2

4 結(jié) 語

如何在復雜的地質(zhì)條件下對高速公路進行施工一直是一個困擾工程技術(shù)人員的問題，釘形水泥土雙向攪拌樁的出現(xiàn)很好的解決了這一問題。其具有成樁質(zhì)量好，強度高，進而增大樁間距，減少樁數(shù)量，達到滿足施工要求、節(jié)約造價的目的。目前，該技術(shù)已經(jīng)被應用到土木工程各個領(lǐng)域并取得了良好的效果，其科學性已經(jīng)在實際工程中得到證實。

[1]劉松玉，宮能和，馮錦林，等.釘形水泥土攪拌樁操作方法[P].中國專利：2004 10065863.

[2]劉松玉，儲海巖，宮能和，等.雙向攪拌樁的成樁操作方法[P].中國專利：2004 10065862.

[3]劉松玉，儲海巖，宮能和，等.多功能自動擴徑鉆頭[P].中國專利：200520077017.

[4]JG/T024-2007,釘形水泥土雙向攪拌樁復合地基技術(shù)規(guī)程[S].