釘形水泥土雙向攪拌樁在公路施工中的應用

賈驥峰

(保定市公路工程質量監(jiān)督站)

0 引 言

目前，我國的水泥土攪拌樁存在著成樁質量差，處理土質有效深度淺，樁土作用協(xié)調性差等問題，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上形成類似釘子形狀。見圖1，圖2 所示。

圖1 釘形水泥土雙向攪拌樁結構簡圖

圖2 釘形水泥土雙向攪拌樁樁頭

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)自動伸縮葉片的設計提高了成樁質量;

(3)結合土中應力傳遞規(guī)律進行的上部擴大頭的設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，進而起到增加樁間距，節(jié)約造價的目的。

1 工程實例

1.1 工程概況

大廣高速公路衡水段位于河北省衡水市境內，屬于環(huán)渤海灣地區(qū)，該路段有大量軟黏土、粉質土，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，對其采用釘形水泥土雙向攪拌樁進行處理，其具體設計參數(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1000/500 mm，擴大頭的高度為4 m，樁間距為2.1 m，采用釘形水泥土雙向攪拌樁的處理深度為17.1 m;B 區(qū)段樁徑為1000/50 mm，擴大頭的高度為3 m，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17.1 m。其樁身的水泥摻入量由室內的水泥配合比試驗進行確定，樁徑為1000 mm 的區(qū)段260 kg/m，樁徑為500 mm 的區(qū)段為65 kg/m。

1.2 施工參數(shù)

(1)材料要求。水泥品種采用國產的普通硅酸鹽水泥，其強度等級不得低于32.5 MPa，水泥應在有效期內使用，嚴禁使用變質、受潮、結塊的劣質水泥。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0.5～0.8 m/min;提升速度為0.7～1.0 m/min;內、外鉆桿的轉速分別大于50 r/min 和70 r/min;鉆進過程中的噴漿壓力為0.25～0.4 MPa;葉片寬度為120 mm，間距為250 mm，厚度為30 mm，傾角為12°。

1.3 具體施工技術要點

(1)水泥漿液必須嚴格按照設計規(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。

(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。

2 處理效果

2.1 成樁質量分析

在成樁28 d 后，對土壤進行標準貫入試驗并提取芯樣進行室內無側限抗壓強度試驗，測試結果顯示。

(1)釘形水泥土雙向攪拌樁沿深度方向的28 d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。

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

2.2 載荷試驗分析

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

表1 試驗結果

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量好，與地基協(xié)調作用的優(yōu)點。

2.3 經濟效益分析

該工程原方案設計為采用普通水泥土攪拌樁，樁長16.5 m，樁徑為0.5 m，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。

表2 方案對比分析

3 結 語

如何在復雜的地質條件下對高速公路進行施工一直是一個困擾工程技術人員的問題，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，該技術已經被應用到土木工程各個領域并取得了良好的效果，其科學性已經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:200520077017.

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