淺析丁型與雙向水泥土攪拌樁技術(shù)與應(yīng)用

王燕芹

摘 要： 丁型與雙向水泥土攪拌樁技術(shù)吸收了常規(guī)水泥土攪拌的優(yōu)點(diǎn)，充分利用復(fù)合地基應(yīng)力傳遞規(guī)律，攻克了常規(guī)水泥土攪拌樁的嚴(yán)重缺陷，是一種新樁型與一種全新的施工方法。

關(guān)鍵詞： 丁型;雙向水泥;攪拌樁;技術(shù)與應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】TU753 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.33.096

水泥土攪拌樁系指利用水泥等材料作為固化劑，通過特制的攪拌機(jī)械，在軟土地基深處，就地將軟土和固化劑攪拌，由固化劑和軟土之間產(chǎn)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，形成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥土加固體，從而提高軟土地基的承載力，減少地基沉降。

大量工程實(shí)踐表明：水泥土攪拌樁具有軟土加固效果好、施工機(jī)械簡單、施工速度快、造價(jià)較低、振動(dòng)小、施工中對(duì)環(huán)境影響較小等優(yōu)點(diǎn)，在軟土地基處理工程中得到了廣泛應(yīng)用。

但在實(shí)際工程中也發(fā)生了一些工程質(zhì)量事故，造成對(duì)水泥土攪拌樁的成樁質(zhì)量及其處理軟土地基的效果產(chǎn)生懷疑，許多地方對(duì)水泥土攪拌樁技術(shù)持慎用、甚至限用的態(tài)度。

針對(duì)水泥土攪拌樁存在的問題，東南大學(xué)巖土工程研究所在充分研究水泥土攪拌樁的加固機(jī)理和影響水泥土攪拌樁樁身質(zhì)量因素的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多年的探索與實(shí)踐，發(fā)明了雙向水泥土攪拌樁與釘形水泥土攪拌樁。

1 常規(guī)水泥土攪拌樁存在的問題

1.1 均勻性差。常規(guī)攪拌樁由于攪拌葉片單向旋轉(zhuǎn)，在一個(gè)面上切割攪拌土體，對(duì)固化劑和土體無法充分?jǐn)嚢?，且形成層狀水泥土攪拌體，不能完全發(fā)揮水泥土作用，樁身強(qiáng)度較低。

1.2 漿液上冒。施工過程中，在土壓力、孔隙水壓力、噴漿壓力以及攪拌葉片旋轉(zhuǎn)力相互作用下，造成攪拌樁筒體內(nèi)壓力劇增，水泥漿沿鉆桿上冒甚至溢出地面，無法就地?cái)嚢瑁瑢?dǎo)致樁身上部水泥含量高及大量水泥漿的浪費(fèi)。

1.3 受力不合理。樁徑自上而下完全相同，不能根據(jù)地基應(yīng)力狀態(tài)及地質(zhì)條件合理選擇樁的結(jié)構(gòu)形式。樁土的復(fù)合作用不能充分發(fā)揮。

1.4 經(jīng)濟(jì)效益低。單位體積的軟土地基處理工程量大，施工速度慢，造價(jià)偏高。

釘形與雙向水泥土攪拌樁技術(shù)吸收了常規(guī)水泥土攪拌的優(yōu)點(diǎn)，充分利用復(fù)合地基應(yīng)力傳遞規(guī)律，攻克了常規(guī)水泥土攪拌樁的嚴(yán)重缺陷，是一種新樁型與一種全新的施工方法。（如圖1）

釘形與雙向水泥土攪拌樁施工可利用現(xiàn)有的常規(guī)水泥土攪拌樁成樁機(jī)械作為機(jī)架，也可在沉管灌注樁機(jī)等通用設(shè)備上，配上專用的雙向攪拌樁動(dòng)力箱體與多功能自動(dòng)變徑鉆頭，采用同心雙軸鉆桿，通過內(nèi)外鉆桿上葉片的同時(shí)正反向旋轉(zhuǎn)形成樁體。（如圖2）

在施工過程中，利用土體的主、被動(dòng)土壓力差，通過改變內(nèi)外鉆桿旋轉(zhuǎn)方向，使鉆頭上葉片打開或收縮，樁徑隨之變大或變小，形成釘形樁（變截面樁）。

該項(xiàng)技術(shù)具有獨(dú)創(chuàng)性，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，已獲得多項(xiàng)國家專利，可以采取漿噴、粉噴兩種形式，還可以在固化劑中加入適量的砂、石膏等添加劑，形成砂漿樁等攪拌樁，原采用的四攪兩噴施工工藝現(xiàn)僅需兩攪一噴。

目前釘形與雙向水泥土攪拌樁最大的處理深度已達(dá)到32米，最大的樁徑已達(dá)到1.3米。且可以根據(jù)荷載類型、地質(zhì)條件、工程性質(zhì)等不同的情形設(shè)計(jì)出相應(yīng)的變截面水泥土攪拌樁。（如圖3，4）

2 釘形與雙向水泥土攪拌樁優(yōu)點(diǎn)

2.1 強(qiáng)度提高

由于葉片的同時(shí)正反向旋轉(zhuǎn)，阻斷了水泥漿上冒途徑，徹底解決了冒漿現(xiàn)象，并且使固化劑與土體就地充分?jǐn)嚢?，不再出現(xiàn)層狀的水泥土攪拌體，水泥土強(qiáng)度大幅度提高。

2.2 ?擾動(dòng)小

同心雙軸同時(shí)正反向旋轉(zhuǎn)，使土體對(duì)葉片產(chǎn)生的水平旋轉(zhuǎn)力相互平衡，降低了施工對(duì)樁周土的作用，樁周土擾動(dòng)小。

2.3 受力合理

釘形樁的變截面結(jié)構(gòu)，與地基中應(yīng)力傳遞規(guī)律相一致，使加固體的受力更合理，達(dá)到更佳地基處理效果。（如圖5，6）

2.4 易于推廣

使用常規(guī)的固化劑，對(duì)現(xiàn)行的水泥土攪拌機(jī)械進(jìn)行改進(jìn)，施工人員接受短期指導(dǎo)即可施工。

2.5 便于管理

由于采用了兩攪一噴施工工藝，不需要復(fù)攪復(fù)噴，降低了人為因素對(duì)施工質(zhì)量的影響。

2.6 經(jīng)濟(jì)性

由于樁身強(qiáng)度大幅度提高，加固體樁身受力更合理，單位體積的軟土地基處理工程量小，大大降低了工程造價(jià)。

↑ 多種結(jié)構(gòu)形式的釘形與雙向水泥土攪拌樁

↑ 釘形與雙向攪拌樁施工工藝流程

釘形與雙向水泥土攪拌樁技術(shù)已在鐵路、高速公路、市政、港口、基坑圍護(hù)、工業(yè)民用建筑、碼頭、機(jī)場(chǎng)、水利等多個(gè)領(lǐng)域幾百個(gè)工程項(xiàng)目中得到應(yīng)用，累計(jì)施工已超過5000萬延米，目前最大處理深度已達(dá)32米，最大樁徑已達(dá)到1.3米。

參考文獻(xiàn)

[1] 易耀林.劉松玉.堤下雙向水泥土攪拌樁復(fù)合地基工作性狀[J]華中科技大學(xué)（自然科學(xué)版）.2009.37（8）;103-107.

[2] 馮麗;劉松玉等;丁型水泥土雙向攪拌樁復(fù)合地基技術(shù)規(guī)程[J];江蘇省建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)站;2010.7.