釘型水泥土攪拌樁在軟弱路基處理中的應用

張明++汪舟++李云虎

摘要：目前，軟土地基的處理方式有很多種，其中水泥土攪拌樁因其施工工法成熟、施工速度較快、復合地基承載力較高等優點已作為一種常用的地基處理方式，但在應用過程中仍出現了一些問題，主要表現為施工質量不好控制、深部成樁效果差等，限制了它的應用。此文分析了釘型攪拌樁加固軟土地基的工作原理，提出釘型樁施工工藝、質量控制的注意事項，以沿海地區東西二路的深厚層軟基處理為例，對其應用效果作了簡要評述。

關鍵詞：釘型攪拌樁；軟基處理；擴大頭效應

中圖分類號： U416.1文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

水泥土攪拌樁作為一種常用的地基處理方式，越來越多地應用于工程建設領域，但在應用過程中出現了一些問題，主要表現為施工質量不好控制、深部成樁效果差等。釘型攪拌樁通過鉆頭、葉片及動力箱體，優化了工作方式，在攻克了常規水泥土攪拌樁的嚴重缺陷后，在江浙閩地區某些項目中應用，取得了較好的處理效果。

1 釘型水泥土攪拌樁工作原理

釘形水泥土攪拌樁利用現有的常規水泥土攪拌樁成樁機械作為機架，或在沉管灌注樁機等通用設備上，配上專用的雙向攪拌樁動力箱體設備與多功能鉆頭，采用同心雙軸鉆桿，通過內外鉆桿上葉片的同時正反向旋轉形成樁體。在施工過程中，利用土體的主、被動土壓力差，通過改變內外鉆桿旋轉方向，使鉆頭上葉片打開或收縮，樁徑隨之變大或變小，形成釘形樁。由于擴大頭的 “翼緣”效應和環形對稱邊載效應，可以保證地基承載力達到設計要求，同時樁間距大幅增大，減少了單位面積范圍內的根樁數，提高了地基處理速度。

2 樁體設計與計算

1）單樁承載力組成

單樁承載力主要由三部分組成：（1）樁周土體提供的樁側摩阻力；（2）擴大頭“翼緣”下部土體對“翼緣”提供的支撐力；（3）樁端土體對樁體的支撐力。

2）復合地基承載力特征值

復合地基承載力一般可以由現場載荷試驗直接測得，由理論公式方法計算復合地基承載力，目前主要有兩種計算模式，一種是將復合地基作為一個整體來考慮，另一種是先分別確定樁體和地基土的承載力，然后根據一定的原則，將兩者進行疊加得到復合地基承載力。

3）樁徑比

擴大頭樁徑與下部樁徑的比值稱為樁徑比，試驗數據表明，樁徑比在1.8～2.4之間時是最經濟，受力最合理的?根據施工經驗，當樁長小于12m時，采用500 mm樁徑；樁長在12～20m之間時，采用600mm樁徑，樁長大于20m時，采用700mm樁徑?且上下樁徑比（D/d）宜在1.8～2.4之間。

3 釘型水泥土攪拌樁施工及質量控制

釘形水泥土雙向攪拌樁采用兩攪一噴施工工藝，其具體流程為：

1）攪拌機定位：平整場地，定位、放線，安裝打樁機，移至指定樁位并對中；

2）切土下沉：啟動攪拌機，葉片伸展到擴大頭設計直徑，使攪拌機沿導向架向下切土，同時開啟送漿泵向土體噴水泥漿，兩組葉片同時正、反向旋轉切割、攪拌土體，直到擴大頭設計深度，

3）改變內外鉆桿的旋轉方向，使葉片收縮至下部樁體設計直徑，直至設計深度，持續噴漿攪拌不少于20秒；

4）提升攪拌：攪拌機提升、關閉送漿泵，兩組葉片同時正反向旋轉攪拌水泥土，直至擴大頭底面；

5）改變內外鉆桿的旋轉方向，使葉片伸展至擴大頭直徑，兩組葉片同時正反向旋轉攪拌水泥土，直至地表，完成單樁施工。

釘型樁質量主要通過如下手段進行檢測：

1）淺部開挖：成樁7天后，采用淺部開挖樁頭，目測檢查攪拌的均勻性，檢查頻率為0.1%，且不少于3根。

2）輕便觸探：成樁3天后，可用輕型動力觸探檢查每米樁身的均勻性，檢驗數量為施工總樁數為0.1%，且不少于3根。

3）樁身取芯：成樁28天后可進行取芯試驗，現場進行標準貫入試驗，結合室內試驗檢驗樁身強度。檢驗樁數為總樁數的0.5%，且不少于3根。

4）載荷試驗；竣工驗收時，地基承載力檢驗應采用復合地基載荷試驗和單樁載荷試驗，對大型的工程可選用2根以上的群樁進行復合地基試驗，檢驗數量為總樁數的0.1%-0.2%，且每項單體工程不應小于3點。

4 工程應用實例

1）工程概況

泉州市東西二路為泉港南部城區規劃的城市主干道，雙向六車道，道路長1000m，紅線寬50m。路基范圍內埋設有D800～D1600的雨水管道，D1400污水干管及給水、電力、電信管道。根據地勘鉆探資料，現狀路基下分布有9～12m深淤泥，因工期較緊，采用常規攪拌樁下部淤泥層中難以成樁，經方案比選后決定采用釘型攪拌樁處理。

2）釘型樁設計

水泥攪拌樁宜選用42.5級普通硅酸鹽水泥，根據路面高程及行車荷載計算，要求路基復合地基承載力特征值≥130KPa，單樁豎向承載力特征值≥200KN。

經計算，取擴大頭長度3.0～4.0m，直徑1.0m，下部樁徑0.6m，長6.0～9.0m，樁體按正方形布置，間距2.0m。

水泥攪拌樁的水泥摻入量從現場取土根據設計要求的立方體抗壓強度平均值為1500KPa進行試配確定，水泥的摻入量約為被加固土的16%。配漿水灰比為0.5，樁身強度無側限強度平均值≥1.2MPa，8m以下≥1.0MPa，擴大頭部分采用4攪2噴工藝施工，下部樁體采用2攪1噴工藝施工。攪拌深度不大于12m時，漿泵的噴漿壓力為0.4～0.5 MPa，攪拌深度大于12m時噴漿壓力不小于0.6Mpa。

3）應用效果

經3個月施工期后，檢測單位按規范要求對樁體進行單樁載荷和復合地基試驗，受檢樁體均達到了設計要求。在嚴格按照路堤填筑技術規范操作的情況下，路堤沉降趨于穩定（沉降量< 0.2mm/天） 的時間為1～2 個月，其后的工后沉降一般在35mm以內。與臨近相似工程相比，本工程采用釘型攪拌樁大幅節省了路基處理時間（比堆載預壓減少了8～10個月，比常規攪拌樁減少2月），復合地基承載力滿足設計要求，通車2年多來，未發現路堤沉降，路面質量保持良好，實踐證明，本工程應用釘型攪拌樁達到了預期效果。

參考文獻：

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作者簡介：張 明 （1982-）， 漢， 男， 湖南長沙人，工程師， 主要從事市政道路設計、研究工作.

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