钉形水泥土双向搅拌桩施工技术在茅洲河界河段综合整治工程中的应用研究

田佳平

水利部长江水利委员会陆水枢纽工程局 湖北 赤壁 437300

前言

钉形水泥土双向搅拌桩是指在水泥土搅拌成桩过程中，由动力系统分别带动同心双轴钻杆，内、外两组搅拌叶片同时正、反旋转搅拌，通过搅拌叶片的伸缩使桩身上部截面扩大而形成的类似钉子形状的水泥土搅拌桩[1]。

钉形水泥土双向搅拌桩施工技术，在水利工程施工中运用相对较少。茅洲河界河综合整治工程借鉴钉形水泥土双向搅拌桩施工技术，处理海堤段堤基，经实践检验，科学性、先进性和经济性已在工程中得到证明[2]，软土堤基的高路堤的稳定和沉降处理效果明显优于常规的水泥搅拌桩。

1 工程概况

茅洲河界河段综合整治工程是关乎两岸防洪安全的关键性工程，被列为珠三角地区实现“四年大发展”目标的十大工程之一。其中（东莞部分）总长约11.88km，工程概算总投资8.66亿元。防洪潮标准为百年一遇，堤防工程的级别为1 级。

该工程靠近入海口堤段地质结构复杂，主要为双层或多层结构软土堤基，处理采用钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术施工，搅拌桩长一般22～27m左右，搅拌桩的桩径为1000mm/600mm（大头/小头），钉形水泥土双向搅拌桩扩大头部份布置在中部，扩大头桩径1000mm，桩长6m；钉形水泥土双向搅拌桩上部桩径600mm，桩长3m；下部桩径600mm，平均桩长13～18m，桩底进于持力层 2.0m，矩形布置，桩间距2m×2m。钉形水泥土双向搅拌桩工程量共30万延米。

2 工程地质

根据现场地质调查和钻探揭露地层分析，堤基地质结构大致分为双层结构（Ⅱ）及多层结构（Ⅲ）二大类。双层结构（Ⅱ）：堤基由上下两种性状土层组成，上层为软弱的淤泥质土层，下层为可塑——硬塑黏性土层，呈软土——黏性土结构。多层结构：

在这些结构类型中，地基上分布有软土、沉降变形量较大，工程地质条件较差，多层结构类堤基夹有砂层，存在渗透稳定问题。

3 施工要点

3.1 施工准备

（1）施工现场准备。充分利用业主规划的用地范围内进行主要临时设施的布置，尽量利用荒地、河滩地。搞好场地的路通、水通、电通即三通一平，路基承载力应满足大货拖挂卡车通行的要求。

（2）施工技术准备。认真组织技术人员熟悉设计图纸、施工规范规程，查阅地质勘察资料，充分了解施工地段的土质情况。编制施工组织设计、专项施工方案。施工前测量人员先校核施工图纸，按图纸确定桩基工程的位置和标高。

（3）人员、材料、机械准备。根据施工进度计划安排，组织有类似施工经验熟练操作工人上岗 。劳动力根据不同工种分为不同班组，根据计划安排和工序穿插，充分利用有效时间和空间，合理安排作业班次。

水泥选用R42.5级的普通硅酸盐早强型水泥，施工前应现场取原状土样做室内15%、18%、20%三组掺灰量无侧限抗压强度试验。水灰比为0.5～0.6，扩大头每米搅拌桩水泥用量暂定为220kg/m，下部每米搅拌桩水泥用量暂定为60kg/m。

搅拌桩机采用湿喷滚筒式桩机搭配双向搅拌动力箱体（配套两台电机），内外钻杆分别由一台电机通过双向搅拌箱体提供动力。

3.2 施工程序与工艺流程

（2）工艺流程

①搅喷方式：钉形水泥土双向搅拌桩中部（扩大头）采用四搅三喷，上部和下部采用二搅一喷施工工艺，下沉速度0.5～0.8m/min，提升速度0.7～1.0m/min，下沉喷浆压力0.25～0.4MPa。

②二搅一喷：①桩机就位；②切土搅拌。启动搅拌机，改变内外钻杆的旋转方向，使叶片收缩至上部、下部桩体设计直径，两组叶片同时正、反向旋转，切割搅拌土体，直至设计深度；③喷浆。在桩底持续喷浆搅拌不少于10秒；④提升搅拌。关闭灰浆泵，提升搅拌机，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至地表或桩顶以上50cm；重复步骤d提升搅拌至桩顶，完成上部桩头。

③四搅三喷：①桩机就位；②扩径搅拌切土。叶片伸展到扩大头设计直径，使搅拌机沿导向架向下切土，两组叶片同时正、反向旋转，切割搅拌土体，直到扩大头设计深度；③喷浆。同时开启灰浆泵向土体喷水泥浆；④扩径提升搅拌。改变内外钻杆的旋转方向，使叶片伸展至扩大头直径，直至扩大头顶部，关闭灰浆泵，并检查搅拌叶片是否伸展至扩大头直径；⑤喷浆。开启灰浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土；⑥搅拌下沉。开启灰浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至扩大头设计深度；⑦提升搅拌。关闭灰浆泵，提升搅拌机，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至扩大头顶部。

4 结束语

钉形水泥土双向搅拌桩施工具有变截面结构，与地基中应力传递规律相一致，使加固体的受力更加合理，达到更佳的复合效果，且具有搅拌均匀、扰动小等施工技术特点，茅洲河界河段综合整治工程海堤段采用钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术施工，经实践检验，科学性、先进性和经济性已在工程中得到证明，软土堤基的高路堤的稳定和沉降处理效果明显优于常规的水泥搅拌桩，对类似二层或多层软基处理水利工程有一定的借鉴和指导作用，具有广泛推广应用前景。