釘形水泥土雙向攪拌樁施工技術(shù)及應(yīng)用

1、釘形水泥土雙向攪拌樁施工技術(shù)及應(yīng)用摘要：首先分析了常規(guī)水泥土攪拌樁產(chǎn)生樁身質(zhì)量問題的原因，然后介紹了釘形水泥土雙向攪拌樁施工機(jī)械、成樁原理及施工工藝，給出了釘形水泥土雙向攪拌樁在高速公路軟土地基處理中的應(yīng)用實(shí)例。并探討了該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)、存在問題，同時(shí)對(duì)其推廣提出了一些建議。關(guān)鍵詞：釘形水泥土雙向攪拌樁，施工機(jī)械，施工工藝，質(zhì)量檢測(cè)，軟基處理1 概述由于水泥攪拌樁可以明顯提高軟弱地基的承載力和減小軟弱地基的沉降量，以及縮短工期、工效高、無污染和成本低等優(yōu)點(diǎn)，水泥土深層攪拌樁在軟弱地基處理中得到越來越廣泛的應(yīng)用。但由于樁屬于隱蔽工程，在應(yīng)用過程中也存在不少問題，通過對(duì)水泥土攪拌樁應(yīng)用現(xiàn)狀分析研究表明

2、，水泥土攪拌樁產(chǎn)生樁身質(zhì)量的原因主要有以下幾個(gè)方面：（1）水泥漿沿樁體垂直分布不均勻。由于土壓力、孔隙水壓力、噴漿壓力的相互作用，造成水泥漿沿鉆桿上行，部分水泥漿冒出地面，影響水泥土攪拌樁樁體中的水泥摻入量，從而出現(xiàn)沿樁體深度的水泥含量逐漸減少，造成了水泥漿沿樁體的垂直分布不均。（2）攪拌不夠均勻。水泥土攪拌樁的施工機(jī)械采用單向旋轉(zhuǎn)攪拌葉片，難以把水泥固化劑和軟土充分?jǐn)嚢杈鶆颍斐蓸渡硭嗤林杏写罅康耐翂K和水泥結(jié)塊；（3）水泥土攪拌樁的有效樁長和有效處理深度大大減小，且樁體下部強(qiáng)度軟低，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷、漏、錯(cuò)樁等情況，限制了水泥土攪拌樁的應(yīng)用。在充分研究水泥土攪拌樁的加固機(jī)理和影響水泥土深層攪拌

3、樁成樁質(zhì)量和樁身質(zhì)量的因素的基礎(chǔ)上，針對(duì)水泥土攪拌樁在施工過程中出現(xiàn)冒漿等情況從而導(dǎo)致水泥漿沿樁體垂直分布不均勻、攪拌不夠均勻等問題，劉松玉教授等成功研制出釘形水泥土雙向攪拌樁施工機(jī)械及其施工工藝。本文介紹了釘行水泥土雙向攪拌樁的原理、施工工藝，以及在高速公路軟基處理中的應(yīng)用實(shí)例，并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了討論。2 釘形水泥土雙向攪拌樁機(jī)械及成樁原理釘形水泥土雙向攪拌樁也即釘形水泥土雙向攪拌樁的成樁機(jī)械是對(duì)現(xiàn)行水泥土攪拌樁成樁機(jī)械的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、鉆桿以及鉆頭進(jìn)行改進(jìn)，采用同心雙軸鉆桿，在內(nèi)鉆桿上設(shè)置正向旋轉(zhuǎn)葉片并設(shè)置噴漿口，在外鉆桿上安裝反向旋轉(zhuǎn)葉片，通過外桿上葉片反向旋轉(zhuǎn)過程中的壓漿作用和正反向旋轉(zhuǎn)

4、葉片同時(shí)雙向攪拌水泥土的作用，阻斷水泥漿上冒，把水泥漿控制在兩組葉片之間，保證水泥漿在樁體中均勻分布和攪拌均勻，確保成樁質(zhì)量；同時(shí)將攪拌葉片設(shè)置成可伸縮葉片(注：該葉片可以在地面以下的任意深度處伸縮)，以方便施工水泥土攪拌樁的上、下不同截面的樁身。釘形水泥土雙向攪拌樁即通過攪拌葉片的伸縮使樁身上部截面擴(kuò)大而形成的類似釘子形狀的水泥土攪拌樁，如圖1所示，釘形水泥土雙向攪拌樁成樁機(jī)械鉆頭結(jié)構(gòu)見圖2。其中：1攪拌葉片關(guān)節(jié)點(diǎn)；2外鉆桿；3內(nèi)鉆桿；4固定的攪拌葉片； 5伸縮的攪拌葉片。3 施工工藝釘形水泥土雙向攪拌樁的施工工藝如圖3所示，具體操作步驟如下：（1）平整施工壓實(shí)場(chǎng)地、定位、放線；（2）攪拌機(jī)

5、定位：起重機(jī)懸吊攪拌機(jī)到指定樁位并對(duì)中； （3）切土下沉：?jiǎn)?dòng)攪拌機(jī)，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架向下切土，同時(shí)開啟送漿泵向土體噴水泥漿，兩組葉片同時(shí)正、反向旋轉(zhuǎn)切割、攪拌土體，攪拌機(jī)持續(xù)下沉，直到擴(kuò)大頭設(shè)計(jì)深度；（4）收縮葉片：改變內(nèi)、外鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向，將攪拌葉片收縮到直徑500mm；切土下沉，兩組葉片同時(shí)正、反向旋轉(zhuǎn)切割、攪拌土體，攪拌機(jī)持續(xù)下沉、噴漿，直到設(shè)計(jì)深度；（5）提升攪拌：關(guān)閉送漿泵、攪拌機(jī)提升，兩組葉片同時(shí)正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土至擴(kuò)大頭底面；（6）伸展葉片：改變內(nèi)外鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向，將攪拌葉片伸展到直徑1000mm；噴漿、提升攪拌至地表或設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上50cm后，關(guān)閉送漿泵。將鉆頭提升出地表

6、，觀察葉片是否打開，如超出2個(gè)葉片未打開，則采用人工打開，在擴(kuò)大頭部位增加一次下沉、提升攪拌；（7）切土下沉：攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架向下切土，開啟送漿泵，兩組葉片同時(shí)正、反向旋轉(zhuǎn)切割、攪拌土體，直到擴(kuò)大頭設(shè)計(jì)深度；（8）提升攪拌：關(guān)閉送漿泵，兩組葉片同時(shí)正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直到地表或設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上50cm，完成單樁施工。4 應(yīng)用實(shí)例建設(shè)中的某高速公路軟土地基設(shè)計(jì)采用釘形水泥土雙向攪拌樁處理，場(chǎng)地工程地質(zhì)條件見圖4。其中層為耕植土，中密，為灰灰褐色亞粘土，夾植物根莖，中等壓縮性土，埋深約在02.0m；層為淤泥質(zhì)亞粘土：灰褐色，沖湖積相，軟流塑，很濕飽和，顆粒較細(xì)，粘性較大，下部略含貝殼碎片，埋深約在

7、2.014.0m；層為亞粘土：灰綠色，沖湖積相，可硬塑，濕，顆粒較細(xì)，粘性較大，下部略含粉性，含貝殼、鈣質(zhì)鐵等結(jié)核，多呈中密狀，埋深約在14.016.0 m；層為亞粘土：綠黃黃色，上更新統(tǒng)沖湖積相，硬塑，稍濕，顆粒較細(xì)，粘性較大，含鐵錳等結(jié)核，埋深在16.0 m以下（未揭穿）。    釘形水泥土雙向攪拌樁的布樁形式為正三角形，水泥固化劑采用32.5號(hào)普通硅酸鹽水泥，水灰比控制在0.5，樁端穿過軟土層進(jìn)入硬持力層500mm。釘形水泥土雙向攪拌樁樁長16.5m，樁徑500mm，擴(kuò)大頭直徑1000mm，樁間距2.0m，擴(kuò)大頭深度4m。設(shè)計(jì)水泥用量：直徑500mm部分水泥

8、用量為65Kg/m；擴(kuò)大頭部分260Kg./m。成樁施工中，攪拌頭的提升和下沉的速度不超過1.0m/min，漿泵的噴漿壓力為0.40.5MPa。在施工過程中，釘形水泥土雙向攪拌樁施工中沒有發(fā)生絲毫冒漿現(xiàn)象，地面隆起少量松散土體，土體中未發(fā)現(xiàn)有水泥漿存在（圖5）；而常規(guī)水泥土攪拌樁施工中大量水泥漿冒出， 土攪拌樁由于冒漿及攪拌不均勻?qū)е聵渡砩喜繌?qiáng)度極高，下部較低，分布很不均勻，樁身施工質(zhì)量較差。5 討論（1）與常規(guī)水泥土攪拌樁相比，釘形水泥土雙向攪拌樁同樣施工方便、操作簡(jiǎn)單，機(jī)械在現(xiàn)有的水泥土攪拌樁機(jī)械上改造即可，設(shè)備投入少。（2）有效解決了傳統(tǒng)水泥土攪拌樁由于施工過程中冒漿、攪拌不均勻引起的一系列樁身質(zhì)量問題，保證水泥土攪拌樁樁體中的水泥摻入量，提高水泥漿分布的均勻性，樁身質(zhì)量大大提高。（3）由于該樁充分利用了