釘形水泥土雙向攪拌樁軟基處理技術(shù)應用

汪陽，劉會慶，汪軍 （池州市公路管理局，安徽 池州 247000）

0 前 言

隨著我國高速公路建設步伐的加快，越來越多的公路需要進行軟土路基的處理，而水泥攪拌樁作為一種可以明顯提高軟弱地基的承載力和減小沉降量的技術(shù)，具有施工簡便、工期短、振動小等優(yōu)點，在軟基處理中得到了廣泛的應用[1-2]。釘形水泥土雙向攪拌樁是一種新型的水泥土攪拌技術(shù)。它在成樁過程中,由動力系統(tǒng)帶動分別安裝在內(nèi)、外同心鉆桿上的兩組攪拌葉片,同時正、反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土,通過攪拌葉片的伸縮使樁身部分截面擴大而形成具有變截面的水泥土攪拌樁[5],如圖1所示。其具有攪拌均勻、擾動小、受力合理、減小沉降、經(jīng)濟性好等優(yōu)點。

1 工程概況

濟祁高速公路池州連接線道路工程位于安徽省池州市境內(nèi)，路線在穿越K1+580～K5+500秋浦河河漫段時存在軟土，軟土厚度在6m～22m之間，屬于深厚層軟土，夾少量粉細砂，承載力在60kPa～120kPa之間，工程地質(zhì)條件較差。需在路基填筑前進行軟基處理，采用釘形雙向水泥攪拌樁進行加固處理。設計樁間距為2m～2.4m，樁長9m～15m。樁身水泥采用PC32.5級水泥，摻量不小于加固土體重量的15%，水泥漿的水灰比選用0.55。

2 試樁試驗

根據(jù)本項目地質(zhì)條件和路基填筑高度，按照規(guī)范及設計要求，釘形雙向水泥攪拌樁在施工前需選擇代表性工點進行工藝性試樁試驗，以驗證設計的地基處理方法及施工工藝與地質(zhì)條件適應性。

2.1 樁位總體布置

圖1 釘形水泥土雙向攪拌樁示意圖

圖2 樁位布置平面圖

圖3 釘形雙向攪拌樁施工工藝流程示意圖

在K1+580～K1+662段進行釘形雙向水泥攪拌樁試樁施工，試樁根據(jù)水泥摻量不同分為3組，每組5個試樁參數(shù)。本次試樁共計15根，樁號分別為37＃-8～37＃-13、36＃-9～36＃-14、35＃-8～35＃-13，試樁樁長為11m，其中上部擴大頭長度為6m，樁間距為2.4m，正三角形布置，采用二噴四攪施工工藝法。樁位布置平面圖，如圖2所示。

2.2 確定施工參數(shù)

通過試樁試驗比選，在滿足設計要求情況下，結(jié)合現(xiàn)場實際情況選定攪拌樁施工參數(shù)，如表1所示。

2.3 確定施工機具

根據(jù)試樁結(jié)果，確定選用KZT-21型深層攪拌樁基及配套設備進行施工，該機械的具體參數(shù)如表2所示。

攪拌樁施工參數(shù)表 表1

施工機具、主要設備技術(shù)參數(shù)表 表2

2.4 確定施工工藝

通過試樁結(jié)果，確定現(xiàn)場施工采用二噴四攪的施工工藝，其施工工藝流程如下。

①步驟一：釘形雙向攪拌樁樁機定位，攪拌機移動到制定樁位并對中，若地基土質(zhì)較軟，攪拌樁機器無法進入施工場地，應選用土料修建工作平臺，再使樁機進場。

②步驟二：啟動雙向攪拌樁施工機械，調(diào)整攪拌葉片完全展開至擴大頭直徑，機械沿導向架向下觸土，下面一組葉輪旋轉(zhuǎn)強制切土，同時開啟送漿泵，通過固連在葉片上的噴嘴向土體中噴水泥漿，促使固化材料就地粘附在旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生空隙的土中旋轉(zhuǎn)到半周，上面一組葉輪旋轉(zhuǎn)攪拌，把土漿體固化材料攪拌混合在一起，保證噴漿均勻。這樣兩組葉片同時正、反向旋轉(zhuǎn)切割、攪拌土體，攪拌機持續(xù)下沉完成擴大頭端“攪、噴、拌”過程。

③步驟三：在擴大頭底面位置處，通過反旋轉(zhuǎn)外鉆桿，調(diào)整攪拌樁機葉輪工作半徑，攪拌葉片調(diào)整為樁下部直徑，攪拌樁機沿導向架再次向下觸土，葉輪被帶動反向旋轉(zhuǎn)強制切土，調(diào)整噴漿速度和噴漿量，向土體中旋噴水泥漿。下面葉輪旋轉(zhuǎn)切土并噴漿，上面葉輪旋轉(zhuǎn)攪拌保證噴漿均勻，攪拌樁機持續(xù)下沉至根部樁底設計標高，完成根部樁的“攪、噴、拌”過程。

④步驟四：攪拌機提升、關(guān)閉送漿泵，攪拌葉片保持下部樁成旋轉(zhuǎn)方向，兩組葉片同時正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直至擴大頭與下部樁體的交界處，保持送漿泵關(guān)閉狀態(tài)，改變外鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向，將外鉆桿攪拌葉片打開到擴大頭端樁體直徑攪拌樁機提升，兩組葉片同時旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直到內(nèi)鉆桿下面的一組葉片位于大樁樁頂。

⑤步驟五：重復步驟二到步驟四一遍。

⑥步驟六：關(guān)閉攪拌機械，樁機移位準備施工下一根樁。

3 技術(shù)要點及質(zhì)量控制

3.1 技術(shù)要點

①樁機操作者與攪漿施工員保持密切聯(lián)系，保證攪拌機噴漿時連續(xù)供漿。因故需暫停時，為防止斷樁，等恢復供漿時應在斷漿面上或下重復搭接0.5m噴漿施工。因故停機超過3h，拆卸管道清洗。漿液達到漿口后，應噴漿攪拌至少30s,使其充分與樁端土拌和后再升降攪拌頭。

②攪拌機噴漿提升的速度和次數(shù)必須符合施工工藝要求，深度記錄誤差不得大于50mm，時間記錄誤差不得大于5s。

③全樁須注漿均勻，不得發(fā)生夾心層。壓漿階段不允許發(fā)生斷漿現(xiàn)象，輸漿管道保持順暢，不允許堵塞。若發(fā)現(xiàn)管道堵塞，應立即停泵進行處理，處理結(jié)束后立即把攪拌鉆具下沉1.0m后方能注漿，恢復正常攪拌，以防斷樁。

④釘形水泥土雙向攪拌樁樁距偏差±50mm，垂直度偏差不大于1%。

3.2 質(zhì)量控制

①嚴格控制深層雙向攪拌樁的下鉆深度以及噴漿高程和停漿面，確保水泥漿液噴入量和噴漿長度滿足設計要求。

②為確保水泥土攪拌樁的垂直度，首先應控制導向架的垂直度和起吊設備的平整度。水泥土攪拌樁垂直度偏差不大于1%，樁位偏差不大于5%。

③為保證攪拌樁的成樁質(zhì)量，水泥漿必須按試驗配比進行拌制，并保證其連續(xù)噴漿，漿液儲存量不少于1根樁的用量。每根樁所需的漿液需1次拌制完成，并在1h內(nèi)用完。

④為保證漿液順暢，應經(jīng)常檢查輸漿管，不得有泄露和堵塞現(xiàn)象發(fā)生。

⑤定期檢查鉆頭，控制鉆頭直徑誤差在-1cm～+3cm之間。

⑥攪拌樁施工完畢，應對樁頂0.3m～0.5m范圍進行處理，處理方法有：一是將樁頂質(zhì)量較差部分人工挖除；二是在距攪拌樁頂面1.0m～1.5m的范圍內(nèi)，進行二次噴漿攪拌并人工修整。

4 結(jié) 語

釘形水泥土雙向攪拌樁是在現(xiàn)有機械上改進施工工藝而來，通過該項目實踐證明，釘形水泥土雙向攪拌樁施工簡便易行、成樁質(zhì)量容易控制。

①釘形水泥土雙向攪拌樁有效解決了傳統(tǒng)水泥土攪拌樁由于施工過程中冒漿、攪拌不均勻引起的一系列樁身質(zhì)量問題，能夠保證水泥土攪拌樁樁體中的水泥摻入量，提高水泥漿分布的均勻性，樁身質(zhì)量大大提高。

②從該工程實例看，由于樁間距的加大，大大降低了單位面積地基處理工程造價，其綜合經(jīng)濟效益比常規(guī)水泥土攪拌樁節(jié)省投資約15%～35%，并且隨著軟基處理深度增加，其經(jīng)濟效益和社會效益越發(fā)明顯。

[1]任麗華，談傳華.深層攪拌樁在軟基處理中的應用[J].石家莊鐵道學院學報，2005（3）.

[2]馬忠芳.軟土路基質(zhì)量控制及處理方法[J].科技信息，2007（7）.

[3]任忠義.如何運用水泥深層攪拌樁處理公路軟基[J].山西建筑，2007（12）.

[4]張艷文.深層攪拌樁的設計與施工[J].科學之友，2009（5）.

[5]向瑋，劉松玉，經(jīng)緋.變徑水泥土攪拌樁復合地基承載特性的試驗研究[J].東南大學學報，2009（2）.

[6]劉志明，付偉，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用[J].市政技術(shù)，2013（1）.