常规水泥搅拌桩与双向搅拌桩的施工对比

摘 要：结合工程实例，通过软基处理中常规水泥搅拌桩与双向搅拌桩施工工艺、试验对比，找出质量更稳定、更经济、发展前景更广阔的工艺。

关键词：常规搅拌桩；双向搅拌桩；施工工艺；对比

水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械将水泥浆固化剂喷入软土地基中强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理、化学反应，使软土硬结成具有整体性和一定强度的桩体，并与桩间同作用组成复合地基。

目前搅拌桩在软基加固处理得到广泛的使用，但使用不同的工艺有不同效果，常规搅拌桩与双向搅拌桩在施工质量上、经济上有明显的差别。

一、工程概况

湛江港#300、#301泊位装卸储运系统技术改造工程土建工程把原泊位的3.5万吨级磷矿石装船泊位扩建为15万吨级煤炭卸船泊位，并建设相应的道路、堆场、皮带机栈桥、转换房、变电所等生产辅助建筑及其他配套设施，堆场面积约6.71万平米。其中地基处理中包括C区水泥搅拌桩。C区整平到+6.21m后进行水泥搅拌桩施工，处理面积为23818平方米。

水泥搅拌桩区域按置换率分为五个区域C1、C2、C3、C4和C5，桩径600毫米，等边三角形布置。C1区置换率12%，桩间距1.65米；C2、C3和C4区置换率18%，桩间距1.35米；C5区置换率28%，桩间距1.1米。桩长分别为7～14.3米，桩总长为135631米；根数为14317根，水泥掺入比按15%。

（一）地质情况

本堆场是原有磷矿堆场，已使用多年，上部约有2.5m人工填土，下卧约4.5m的吹填砂，地质情况良好。根据现有地质资料，地质描述如下：

1.人工填土：厚度变化较大。一般在上部为厚度约20～30厘米的混凝土地板，下部以红色粉质粘土及粉土为主，含少量中砂颗粒，湿，可塑，粘散。

2.吹填砂：浅褐色中砂，饱和，松散，砂质较纯，级配一般。

3.淤泥质粘土：厚度较小，平均厚度为0.67米，灰黑色，饱和，软塑，上部含少量中砂颗粒，下部粘性较好。

4.粉质粘土：厚度变化较大，浅黄色，湿，可塑，混杂少量细砂，粘性较好，局部为粘土。

5.粘土：灰色，湿～很湿，可塑，局部为软塑，粘性较好，间夹薄层粉细砂，具水平状层理。

6.中砂：灰白色、浅黄色，饱和，稍密～中密，局部松散，含少量局部多量粘粒，具粘性，局部相变为粉土。

7.粉质粘土：灰白色，湿～稍湿，可塑～硬塑，混杂较多粉砂，粘性较差。

8.粉质粘土：以灰白色为主，少许紫红色、灰黄色，湿～稍湿，硬塑～坚硬，粘性一般，夹杂少量～多量粉细砂，局部相变为粉土或粘土。

9.粉砂：灰白色、浅黄色，饱和，稍密～中密，含少量～多量粘粒，具粘性，局部相变为粉土或粉质粘土。

（二）主要设计参数

1.水泥掺入比暂按15%；

2.设计桩顶标高按照设计施工图纸，设计要复合地基承载力不小于200kpa；

3.桩体无侧限抗压强度1.2Mpa（90天）；

4.钻孔取芯率不低于80%。

二、常规水泥搅拌桩施工工艺

（一）选用PH－5B型搅拌桩机施工，主要技术参数

1.地基加固深度：18m；

2.成桩直径：500～600mm；

3.钻机转速（正）：15～108r/min；

4.钻机转速（反）：17～136r/min；

5.最大扭矩：14.05kN.m；

6.提升速度：0.228～1.273m/min；

7.进给提升力：小于78.4kN；

8.钻杆规格：125×125；

9.纵向单步行程1.2m，横向单位步行程0.5m；

10.接地比压：0.04Mpa；

11.灰罐容量：1.3m3；

12.电机功率：主电机37KW，空压机13KW，油泵电机4KW，发送器电机1.5KW；

13.整机重量：12000kg；

（二）常规水泥搅拌桩施工方法

采用四搅两喷的工艺

1.定位：经测量定位放线，搅拌桩机就位、调平，钻头对准桩位。

2.预搅下沉：启动搅拌机电机，放松起重机链条，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉的速度可由电机的电流监测控制。

3.制备水泥浆：待搅拌机下沉到一定深度时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料中。

4.提升喷浆搅拌：搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷浆边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机。

5.重复上、下搅拌：搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空。为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌提升出地面。

6.清洗：向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中的残存的水泥浆，直至基本干净，并将粘附在搅拌头上的软土清洗干净。

7.移位：重复上述1～6步骤，再进行下一根桩的施工。

由于搅拌桩顶部与上部结构的接触部分受力较大，因此通常还要对桩顶1.0～1.5米范围内再增加一次输浆，以提高其强度。

（二）施工工艺

采用两搅二喷的工艺

1.定位：经测量定位放线，搅拌桩机就位、调平，钻头对准桩位；

2.制备水泥浆：开始按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料中；

3.下沉喷浆搅拌：启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉的速度由电机的电流监测控制。工作电流不应大于70A。如果下沉速度太慢，可从输浆系统补给清水以利钻进；

4.提升喷浆搅拌：搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷浆边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机。

四、工艺试验对比

采用以上介绍常规搅拌机施工及双向搅拌桩施工的工艺流程，分别在C1、C2、C3、C4、C5区作了试验搅拌桩，每区选1根（各工艺选1根），总共10根试验桩。通过配合比、钻孔取心率、桩体无侧限抗压强度等方面对两种搅拌桩进行对比，得出试验结论。

（一）选用配合比

根据室内配比试验强度的结果、输浆的难易程度及地基土的含水量综合确定配合比如下：

（三）桩体无侧限抗压强度

芯样室内养护至90天做无侧限抗压强度检测，为试验需求，桩体每3m抽1组芯样做无侧限抗压强度。

（四）试验结论

1.双向搅拌桩的取芯率高于常规搅拌桩；

2.双向搅拌村施工的无侧压强度明显比常规搅拌桩的变化幅度要小，抗压强度稳定。

五、结束语

从施工艺对比：双向搅拌桩施工时，由于内、外钻杆旋转方向相反，叶片搅拌产生的剪切力基本抵消，能减少搅拌桩施工对周土体的扰动，同时基本消除地面冒浆现象。从试验段测试结果表明：双向水泥土搅拌桩较常规搅拌桩的桩身质量比较均匀，桩身强度沿深度变化较小。在同样的设计参数上，双向搅拌更能保证设计要求，或更富余，在富余大的情况下可作固化剂（水泥）的掺量作调整，从而节省了成本又保证了施工质量。因此，得出结论：在工程地质条件和设计参数相同的基础下，双向搅拌桩质量稳定、节省施工时间，节约成本，有很好的适用性和经济性。

参考文献：

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

［2］建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002)[S].中国建筑工业出版社,2002.

［3］汪正荣.建筑地基与基础施工手册[M].北京:建筑工业出版社,2005.

［4］张伯平,党进谦.土力学与地基基础[M].西安:西安地图出版社，2001.

［5］孙家齐.土木工程地质[M].武汉:武汉工业大学出版社,2000.

［6］骐先桩.基工程检测技术手册[M],北京:人民交通出版社,2004.