中粮(巢湖)码头后方道路钉型水泥土双向搅拌桩施工

一、工程概况：

新建中粮粮油工业（巢湖）有限公司码头工程后方道路地基土层根据地质勘探报告标高5.5m至下15m左右均为淤泥质粉质粘土，该土质工程地质性能较差，需对其进行地基加固处理；设计方选用了钉型水泥土双向搅拌桩的施工，在这里根据实际施工经验浅谈一些该施工技术的施工要点和优点。

二、工程情况及钉型水泥土双向搅拌桩的作用：

根据设计图纸要求，该路基处理段内钉型水泥土双向搅拌桩按桩间距2.3m正三角形布置，每排桩桩数为14根，桩长分为10m和12m两种，扩大头直径为1m长度分别为3m和4m，桩身直径为0.5m；检测要求：桩身质量检测为成桩7天后采用浅部开挖观察桩体成型情况和搅拌均匀程度，并检验直径，作好记录（检查频率为1‰且不少于3根）；水泥土双向搅拌桩成桩28天后进行标准贯入实验和取芯进行室内无侧限抗压强度测试（钻孔直径不小于108mm，检验桩数应随机抽取桩数的5‰，且不少于3根，28天无侧限抗压强度不小于1.8MPa，90天无侧限抗压强度不小于2.2 MPa）；承载力检测为采用复合地基静载实验和单桩载荷实验（检验数量为总桩数的1‰～2‰且每个单项工程不少于3点），10m和12m桩长单桩承载力分别不少于270KN和330KN，桩间距为2.3m相应复合地基承载力分别不小于105kPa和120kPa。钉型水泥土双向搅拌桩通过对部分土体承载的增强形成复合地基，从而由土体增强体与其他土体共同承担荷载，以达到增加整个地基承载力的目的。

三、钉型水泥土双向搅拌桩施工工艺流程：

施工范围放样清淤回填场地平整桩位放样桩位布置钻机就位桩体施工形成桩体施工下根桩。

钉型水泥土双向搅拌桩复合地基处理技术是一种地基处理新技术，其形成的过程为由动力系统分别带动安装在同心钻杆上的内、外两组搅拌叶片同时正、反向旋转搅拌，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；

附钉形水泥土双向搅拌桩其成桩工艺流程图：

如图所示：Ⅰ） 搅拌机就位：搅拌机到指定桩位并对中；Ⅱ）喷浆下沉：启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转（外钻杆逆时针旋转，内钻杆顺时针旋转）切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；Ⅲ）施工下部桩体：改变内、外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片收缩到下部桩体直径；喷浆切土下沉：两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到设计深度，在桩端应就地持续喷浆搅拌10秒以上；Ⅳ）提升搅拌：搅拌机提升、关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至扩大头底面标高；Ⅴ）伸展叶片：改变内外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片伸展至扩大头径；提升搅拌：提升钻杆，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm；Ⅵ）切土下沉：搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵，向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；Ⅶ） 提升搅拌：关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm，完成单桩施工。

通过实际操作该施工工艺施工方便、操作简单；有效解决了传统水泥土搅拌桩由于施工过程中冒浆、搅拌不均匀引起的一系列桩身质量问题，保证水泥土搅拌桩桩体中的水泥掺入量，提高水泥浆分布的均匀性，桩身质量大大提高。

四、施工前准备

该道路施工范围内存在若干积水塘，塘内长年积水并有一定厚度的淤泥；原地面为人工弃土，弃土中掺杂大量砖渣及较大粒径的石砾；在施工前的准备中，应注意以下几点：

①、施工场地需平整，必须保证机架垂直，偏差不大于1%，保证机架底盘水平；我部地基处理施工段内有若干积水塘，施工前进行了清淤回填处理，为保证安全及施工桩体垂直度钻机工作面必须做到不下沉。回填土时注意土面标高应高于设计桩顶标高50cm以上。

②、换填土选择容易钻进的土质。桩位内土层不得有较大粒径石砾，施工前应对原土层进行检查，必要时对石砾进行剔除；钻机通过钻杆钻进成桩，在此过程中如叶片碰触硬物会造成钻机整体晃动，存在安全隐患。

③、场地做好排水工作。在施工面两测各挖一条贯穿于真个施工段的排水沟，适当位置深挖排水坑，及时排水。

④、现场做好水泥储存工作。该施工段共准备3个水泥储存罐，单个水泥罐装满水泥重量可达50吨左右，水泥罐基础需稳定牢固；注意基础表面水平度及预埋焊接钢板。

附钉形水泥土双向搅拌桩机设备图：

搅拌桩机设备主要有a底盘、b支架、c箱体、d同心双轴钻杆、e自动伸缩钻头等组成。

五、施工中应注意的问题

①、桩位严格按照施工图布置；在施工中首先按顺序将每排桩进行编号，根据现场施工条件使用全站仪放样出首先施工路段间隔一定数量桩排数的两排桩两端桩位，共计四个点；通过这四个点再用卷尺拉量其余桩位，现场操作中做到桩位偏差不大于50mm。

②、水泥的标号和用量；一般情况下，当水泥土搅拌桩的桩体强度大于1.5MPa时，应选用强度等级在42.5以上的水泥；桩体强度小于1.5MPa时，选用强度等级32.5以上水泥；当需要水泥土搅拌桩桩体有较高的早期强度时，宜选用普通硅酸盐水泥和波特兰水泥；本路段设计要求成桩28天后取芯进行室内无侧限抗压强度试验，其强度不小于1.8MPa，随我部选用42.5普通硅酸盐水泥；水泥用量方面，通过实验确定水泥浆的水灰比并计算得出单桩喷浆量，在实际施工中控制喷浆量达到控制水泥用量的目的。

③、施工中控制钻杆提升下沉速度、喷浆压力、搅拌机转速以达到规范值（相关参考数据：下沉速度0.5～0.8m/min；提升速度0.7～1.0m/min；内钻杆转速≥50r/min；外钻杆转速≥70r/min；下沉时喷浆压力0.25～0.40MPa）来确保单桩喷浆量，这里要注意钻进至设计深度时在桩端应就地持续喷浆10S以上搅拌；在实际施工中要安排专门技术人员现场监控关键点施工。

附现场施工情况照片

④、搅拌翼片的枚数、宽度、与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度应相互匹配，符合下式关系，确保加固范围内任何一点的土体均能经过20次以上搅拌。 式中：N――桩身任意一点的搅拌次数（次）；h――搅拌叶片宽度（m）；β――搅拌叶片与搅拌轴的垂直夹角（?）； 、 ――分别为钻杆的提升和下沉速度（m/s）；n1――内钻杆转速（r/s）；∑z1――固着在内钻杆上搅拌叶片的总枚数；n2――外钻杆转速（r/s）；∑z1――固着在外钻杆上搅拌叶片的总枚数。

⑤、在施工过程中应安排专人随时检查机架的垂直度、机架底盘的水平度；保持搅拌桩机底盘水平和导向架垂直，搅拌桩的垂直度偏差不得大于1%，桩位偏差不得大于50mm，桩径、扩大头深度和处理深度不得小于设计值。

⑥、特殊情况的处理。施工过程中可能因各种故障造成停浆，若停浆超过三小时以上应拆卸输浆管并及时清洗干净。

⑦、施工完成的桩注意保护桩头。道路位于码头后方，码头施工各种机械设备需经过地基处理段，我部采用在桩头上加铺钢板的办法保护桩头不被压坏从而影响桩身质量。

六、总结

通过该路段完整的地基处理施工，在这里谈一谈钉型水泥土双向搅拌桩的优点：

①、钻机钻动过程稳定，安全性好。因为内外杆不同向的叶片转动，使产生的水平旋转力产生了相互抵消，从而减少了钻杆左右摇晃，也同时减少了叶片对桩系周围土体的过大搅动。

②、施工方便快捷。施工过程受外部因素影响较小，对整体施工进度有益。

③、受力更加合理。钉型桩具有变截面的结构特点，该桩充分利用了复合地基中上部附加应力大，下部附加应力小的原理，与地基当中应力传递的规律相一致，使整个加固体的受力更加的合理，使复合地基整体受力更加合理。

④、复合地基沉降较小。钉型水泥土搅拌桩结构合理，桩体自身强度高、质量均匀，能够迅速将上部产生的荷载传递到地基深处，从而减少复合地基的沉降。

⑤、经济效益好。桩间距比传统水泥土搅拌桩大，桩身下部水泥用量大大减少，有效的节约了工程造价。

七、结束语

以上为本人通过对钉型水泥土双向搅拌桩浅析工程实践中总结的技术要点和优点，寄望于抛砖引玉，希望能为更好的完善该施工技术提供施工经验和借鉴。

参考文献：

[1] 赵启全. 钉型水泥土双向搅拌桩加固软土地基技术及其应用[J]. 铁道标准设计，2009，（11）：37-39.

[2] GB 50007-2002 建筑桩基础技术规范（S）