双向水泥砂浆搅拌桩在软地基中的应用技术分析

■何见春，潘忠义，李馨芝

■1.中国水利水电第四工程局有限公司基础处理工程分局，四川 成都 610091;2.甘肃省电力投资集团公司房地产公司，甘肃 兰州 730010

双杆双向水泥砂浆搅拌桩是利用水泥和砂子作为固化剂，通过特制的搅拌机械设备，就地在地基深处将软土和固化剂晋进行搅拌，使土体与固化剂发生物理化学反应，形成具有整体性、稳定性和强度较高的水泥砂浆加固体。并且由于钻杆是同心双杆双向同时正反向转动，这样就能充分发挥地基土体与加固体两部分的承担荷载的潜能有效改善复合地基的承载特性。

1 工程概况

新建贵阳至广州铁路站前工程GGTJ－12标段肇庆东货场起讫里程为HGDK0+000～HDK4+001.9，沿线鱼塘密布，地质概况主要由厚层及深厚层淤泥、淤泥质黏土和粉质黏土构成，施工条件较差，设计为软土路堤。该段路基设置水泥砂浆搅拌桩约4.5万根，共约45万延米。该工程设计桩径为0.5m，桩间距1.2m～1.8m不等，桩长区间在4m～18m，桩平面按正三角形布置。主材水泥采用P.042.5号普通硅酸盐水泥，水泥数量60kg/m，砂采用粒径小于2mm的细砂，砂数量24kg/m。根据该工程概况结合现场实际情况，多方论定后决定采用双杆双向水泥砂浆搅拌桩工艺进行地基处理。

2 工法特点

(1)扰动小。特制设备采用同心双杆，在正反向旋转搅拌下钻时能使土体均匀受力，减少了下钻过程中的摩擦阻力，能达到桩位稳定扰动小。

(2)动力强大。由于采用了双向搅拌桩动力箱体，搅拌时多个叶片正转，多个反转，使得土体搅拌更加均匀，形成的桩体更加均匀密实，强度高，断桩几率低，成桩性能明显优于普通水泥砂浆搅拌桩。

(3)便于管理。由于采用了两喷两搅施工工艺，不需要复搅复喷，一次成桩，大大降低了人为因素对施工质量的影响同时节约了成本。

(4)经济性。由于双杆双向的特性，在施工过程中便于管理，不需要重复施工，加上两喷两搅的施工工艺，能够让加固剂和土体重复搅拌有效控制了施工成本，降低了工程造价。

3 工艺原理

该搅拌桩是采用水泥砂浆作为固化剂，采用了两喷两搅施工工艺，不需要复搅复喷，一次成桩，降低地基土的塑性指数和物理力学性质指标，提高了桩体无侧限抗压强度。该工艺由于采用了双向搅拌桩动力箱体，搅拌时多个叶片正转，多个反转，使得土体搅拌更加均匀，形成的桩体更加均匀密实，强度高，断桩几率低，成桩性能明显优于普通水泥砂浆搅拌桩，同时在淤泥质土、淤泥层中成桩强度显著提高，经室内实验室配合比试验确定配合比为0.6∶1∶0.4，强度要求28天无侧限抗压强度不小于 1.5Mpa。

利用自身特制的成桩机械的作为机架，由钻机底部操作的动力系统，通过外钻杆传递动力至钻杆顶部配备的专用传动箱，同时带动内钻杆正反向旋转，在内钻杆底部设置喷浆口，并在双钻杆底部安装双层带钻头旋转叶片。在搅拌过程中多个叶片正转，多个反转，使得土体搅拌更加均匀，形成的桩体更加均匀密实，强度高，断桩几率低，可确保成桩质量和桩体强度，而且多向搅拌同过下钻喷浆和提钻喷浆就能完成一根桩，大幅度缩短成桩时间。

4 质量控制措施

施工前应进行成桩工艺性试验(不少于2根)，施工开始后应及时进行复合地基承载力试验，以确认设计参数。施工过程中应注意以下问题

(1)施工机具设备性能及工艺应满足喷浆均匀性、桩的连续完整性及加固深度的要求。

(2)严格控制搅拌机钻头下沉和提升速度、供浆与停浆时间，控制下钻深度、喷浆高程及停浆面。单桩喷浆量应符合设计要求。桩端必须原位喷浆搅拌一定时间，确保成桩质量。

(3)成桩过程中，如因故停浆.继续施工时必须重叠接桩，接桩长度不得小于0.5m。若停机超过3h，应拆卸输浆管路，清洗干净，在原桩位旁边补桩。

(4)搅拌机械应配置自动记录仪，且处于检定有效期内。

(5)配制好的浆液不得离析，供浆必须连续，固化剂与外掺剂的用量、泵送浆液时间必须有专人记录。

(6)随时检查施工记录，如有不合格桩或异常情况，应及时采取补桩或其他处理措施。

(7)施工中溢出的浆液应回收处理，防止污染环境。

5 经济效益分析

本工法双杆双向水泥砂浆搅拌桩设计水泥掺入量为60kg/m，与同类的工法相比，每米能减少水泥量2.4kg，本工法工程(双杆双向水泥砂浆搅拌桩)共有 45万延米，共节约水泥量为450000×2.4=1080000kg，按照当地水泥价格427元/吨计算，可节约资金:1080000×427元/吨 ÷1000kg/吨=461160元。

6 工程监测与结果评介

为确保施工质量的优越性，及时配合检测单位和施工单位检测组对施工进行全过程质量控制与监控测量。水泥砂浆28d无侧限抗压强度不小于1.5Mpa，单桩竖向抗压承载力要求为:当桩长≤8m时，其单桩承载力特征值不小于90KN，当桩长＞8m时，其单桩承载力特征值不小于240KN。对于部分水泥砂浆搅拌桩进行检测，分区域按照2‰随机抽取测桩，检测结果如下:

6.1 静载荷试验

在施工完成28天内，要对桩顶进行保护不能有任何机械行走走，龄期到达检查要求后，按检测规范要求进行单桩竖向抗压静荷载试验检测。试验结束后，观察其沉降值及回弹值，沉降值检测范围:加载至最后一级完成前，最大沉降不超过40mm。回弹值取15% －18%。

(1)单桩竖向抗压静荷载试验检测结果

通过对双杆双向水泥砂浆搅拌桩单桩竖向抗压静荷载试验检测结果表明，当桩长＞8m时，其单桩竖向抗压承载力特征值满足设计要求。

图1 静荷载试验检测曲线图

表1 单桩竖向抗压静荷载试验检测结果汇总表

(2)取芯检验

在成桩28天后，挖开桩顶覆盖层，露出桩头在桩径的1/4处，根据桩长要在桩体不同深度取3个试样。取芯完成后要用水泥砂浆灌筑封闭的孔洞。

6.2 水泥砂浆桩钻芯强度检验

通过对双杆双向水泥砂浆搅拌桩钻芯检测结果表明，芯样完整，断面吻合，桩长满足设计要求，芯样28d无侧限抗压强度均大于1.5Mpa，满足设计要求(如表2)。

表2 钻芯检测28d无侧限抗压强度结果

7 总结

通过检测结果分析，单元工程质量要求100%，优良率100%，施工符合设计和规范要求。通过分析认为该工法的先进性和实用性都取得了显著的效益和成绩，施工全过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态，无安全生产事故发生，同时也得到了各方的好评，为总工期的计划任务打下了坚实的基础。

［1］TB10218－2008.铁路工程基桩检测技术规程.［S］.中国铁道出版社.2008.1.

［2］JGJ79－2002.建筑地基处理技术规范.［S］.中国建筑工业出版社.2002.

［3］GB50007－2002.建筑地基基础设计规范.［S］.中国建筑工业出版社.20.