水泥土搅拌桩在公路软基处理中的应用分析

武雅兰 杨春辉

摘 要：伴随改革开放的不断深化，我国基础设施建设投资不断加大，大量高等级公路建成，且投入使用。软基处理中复合地基技术已有大量应用研究，技术不同适应的条件也有所不同。钉形水泥土双向搅拌桩已成为公路软基病害处理最常见的方式，在软土地基处理中常规水泥土搅拌桩往往产生诸多问题，为此，选取钉形水泥土双向搅拌桩进行施工应用效果良好。本文在深入分析钉形双向搅拌桩概况的基础上，通过具体工程案例，对公路软基加固中钉形水泥土双向搅拌桩应用要点及质量控制措施进行了分析与探究。

关键词：钉形水泥土双向搅拌桩;软基处理;概况

伴随社会经济的高速发展，我国地基处理工艺不断更新。作为一种新型地基处理技术，相比传统水泥土搅拌桩，钉形水泥土双向搅拌桩在机械动力传动系统、叶片、钻头等方面都做不同程度改进，选用同轴双向钻杆，以钉子状为桩体形态。同时，钉形桩还集合了水泥土搅拌桩与双向搅拌桩的共同优势，施工更便捷、质量控制效果更好，且有利于减少地基沉降，目前在软土地基工程施工中已得到了广泛应用。

1 钉形水泥土双向搅拌桩的概况

钉形水泥土双向搅拌桩是通过特制的机械――深层搅拌机，利用同轴双向转动的转杆以及可自动伸缩的钻头，沿深度方向将软土与固化剂（水泥浆，可掺入一定量的外加剂）就地进行强制搅拌，使土体与固化剂发生物理化学反应，形成具有一定整体性和一定强度的水泥土复合地基。

1）处理范围，河（塘）淤积较为严重，河（塘）淤积深浅不一，两侧桥台的处理以及任何底下暗浜、土质不好、不具备承载及摩擦强度的地基处理均可使用。

2）桩体的设计，钉形水泥土双向搅拌桩的下部直径采用50cm，扩大头直径为100cm，桩长由沉降及稳定计算的结果确定，一般桩长为19米，扩大头高度4米，双向搅拌桩在平面上呈正三角形布置。室内配比试验水泥土90天强度应达到1Mpa。

3）主要材料要求及水泥掺量的确定，固化剂宜选用强度等级为42.5级以上的普通硅酸盐水泥，水灰比可选用0.50～0.60。外掺剂可根据工程需要和土质条件选用具有早强、缓凝、减水以及节省水泥等作用的材料，但应避免环境污染。添加剂为纯净的生石膏粉，水泥用量扩大头部分为200kg/m左右，下部为50kg/m左右。

2 工程概况

某公路工程总长度为23.2km，在沿线路段中存在大量不良地基土，如软粘土、粉质土等。为有效解决此问题，决定选用钉形水泥土双向搅拌桩用于软基处理，为便于施工，选择K50+100～K50+300段作为试验段，按照正三角形布设，桩径为500/1000mm，2.1m为桩间距，5m为扩大头高度，22～25m为桩长范围。根据设计要求，可选用P.O42.5普通硅酸盐水泥用于施工，相比加固土体质量，要求掺灰量达到其15%以上，按照0.5～0.6设置水泥浆水灰比，且将碎石垫层与双向土工格栅铺设到桩顶位置，厚度为60cm。

3 公路软基处理中钉形水泥土双向搅拌桩的应用要点

1）施工准备。在施工前期，应先平整施工场地，且清理干净地表障碍物，场地应与桩机位移规定相符。根据设计规定进行施工放线及桩位确定。按照工艺性试桩结果，进行各类技术参数的确定，如提升速度、工作压力等，进行施工组织设计的制定。

2）试桩。为对施工质量进行严格管控，更好地指导施工，在开工前期，应进行现场试桩检验。通过试桩可以进行水泥浆液重度、输浆量的准确确定，且保证选取的输浆泵满足设计规定。同时能够对下钻、提升施工的具体情况进行全面掌握，对土层内钻头进入时电流改变情况进行确定。

3）定位桩机。在对钉形水泥土双向搅拌桩放线定位后，可进行打桩机安装，并向桩位进行就位。

4）扩大头部位切土下沉。搅拌机打开后，向上部扩大头设计直径位置伸展叶片，顺着导向架双向深层搅拌机不断向下进行切土施工，除此之外，还需将水泥灰浆泵开启，连续将水泥浆液喷洒到软土层内，搅拌机械的两组叶片一起正反向旋转，内外钻杆同一时间对土体进行双向切割搅拌，最终达到上部扩大头设计深度。

5）搅拌桩下部缩径切土下沉。将内外钻杆的旋转方向改变，促使叶片向桩体下部设计直径位置收缩，搅拌机械两组叶片同一时间进行双向旋转且进行土体搅拌切割，最终与设计要求深度相符，且在桩底位置不间断地进行浆液喷射，10秒为搅拌最短时间。

6）双向深层搅拌桩提升搅拌。灰浆泵关闭，搅拌设备提升，保证两组叶片能够对浆液进行同时搅拌，最终与扩大头底面位置相符。

7）扩径部位提升搅拌。钻杆旋转方向转变，向上部扩大头直径位置伸展搅拌机叶片，随后将灰浆泵开启，两组叶片同一时间进行双向旋转搅拌水泥土，最终与地表面位置相符。

8）上部扩大头再次下沉搅拌。灰浆泵打开，一起进行两组叶片双向旋转搅拌，最终与扩大头设计深度相符。

9）上部提升再次搅拌。灰浆泵此时应关掉，并及时进行搅拌机提升，同时进行两组叶片正反方向施工，最终与地表面位置相符，并结束搅拌施工。选取人工方式对桩顶进行修整，并将机械移走。

4 公路软基处理中钉形水泥土双向搅拌桩质量控制措施

1）控制要点。遵循設计规定进行浆液配置，在0.5到0.6之间控制水泥浆水灰比，如地基具有较高含水量，则选取0.5。其重度控制在每立方1.73g。要求不间断供给浆液，均匀拌和，如必须停止注浆，需由停浆前1m位置进行搅拌机钻头放置，当供浆恢复后即可进行施工。当停浆时间在3小时以上，为避免浆液固结对管道造成堵塞，需把输浆管拆除，随后进行清理。当喷射浆液时量不够，需进行补桩施工，补桩桩长与喷浆量必须控制在设计值以上。在扩大头1到2m以下位置时，如钉形水泥土双向搅拌桩直径较大，需将搅拌机下沉、提升速度适当减缓，以此将桩段的喷浆量、搅拌次数适当增加，确保过渡段质量提升。桩距偏差需控制在-50mm至+50mm范围内;且在1%以下控制垂直度误差。在浇筑整个桩体时，应避免夹心层问题出现，做到均匀注浆。压浆环节则不得出现断浆等问题，应确保输浆管不被堵塞。当出现堵塞管道问题，则及时暂停施工，选取相关措施处理后，需即可下沉搅拌钻具，深度为1m左右，随后才能进行注浆施工，此后就能正常搅拌施工，避免断桩问题出现。

2）质量检验。（1）成桩质量检查。要求在公路工程施工整个环节贯穿钉形搅拌桩质量检查工作，施工环节需实时对现场施工、计量记录等进行检查，且根据施工要求，检查所有桩的质量。检查的核心在于提升、下沉搅拌机的速度;内外钻杆旋转速度;停浆施工措施;桩长施工时间及单桩施工时间等。（2）桩身质量检测。钉形搅拌桩在7天成桩后，为确定其桩体成型及均匀搅拌，可选取浅部开挖的方式进行详细观测，且对桩身直径进行检验，1%为其检查频率，且根数控制在3根以上;标准贯入试验、无侧限抗压强度试验则需在成桩28天后实施，与整体桩数相比，该环节桩数应选取其5%左右，同样也是在3根以上。通过试验得出，0.8Mpa为桩无侧限抗压强度最小值。则取芯时钉形搅拌桩扩大头位置应在小直径桩外侧，利用芯样可综合评定桩长、扩大头长度等。（3）承载力检测。通过复合地基静载试验、单桩载荷试验进行钉形搅拌桩复合地基承载力检测。如115Kpa为本工程设计复合地基承载力，140KN为单桩承载力标准值。要求在桩身强度与荷载试验相符的情况下进行复合地基承载力试验，且在完成搅拌桩施工28天后实施该试验，其检验桩数应控制在3根以上。

5 结束语

综上所述，自改革开放以来，我国交通运输事业发展速度越来越多，公路建设规模进一步扩大。在不良地基修建公路工程已成为常态，但如何保证做好地基处理工作，如何保证工程质量仍是人们关注的焦点。在软土地基处理中合理应用钉形水泥土双向搅拌桩，不仅能够缩短工期，加快施工进度，还能有效控制施工质量，降低沉降量，因此该项技术的应用具有良好的经济效益与社会效益。

参考文献

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