釘形水泥土雙向攪拌樁在常溧高速公路軟基處理中的應用

廖存剛

摘 要：釘形水泥土雙向攪拌樁是一種新型地基加固方法。依托常溧高速公路軟基處理工程，簡要介紹了釘形水泥土雙向攪拌樁的施工工藝。并分別從樁身質量、單樁承載力、復合地基承載力、工程經濟等方面驗證了釘形水泥土雙向攪拌樁優越的工程特性。結果表明，釘形雙向水泥土攪拌樁由于采用了雙向攪拌工藝，樁身均勻性、強度和承載力較常規水泥土攪拌樁有很大提高，同時經濟效益顯著，可廣泛用于高速公路軟基處理。

關鍵詞：釘形水泥土攪拌樁;強度;承載力;高速公路;經濟效益

1 釘形水泥土雙向攪拌樁簡介

1.1 施工機械

釘形水泥土雙向攪拌樁的施工機械是在對傳統常規水泥土攪拌樁施工機械改進的基礎上形成的鉆桿改進為雙軸同心鉆桿，內外鉆桿上安裝可自動伸縮的攪拌葉片，并在內鉆桿上設置噴漿口，施工時通過改變內、外鉆桿的旋轉方向可形成類似釘子形狀的水泥攪拌樁。

1.2 施工工藝

釘形雙向水泥土攪拌樁施工工藝與常規攪拌樁“四攪兩噴”的施工工藝有很大不同，可簡單概括為：擴大頭部分“四攪三噴”，下部樁體“兩攪一噴”。

2 現場工程運用

2.1 工程概況

常州至溧陽高速公路路線起自沿江高速公路嘉澤互通西側2.55 km處，向西南延伸，經儒林鎮鎮區及其工業開發區西北側后，儒林煤礦采空區西側繞越后在上黃鎮西北側通過，在頭鎮西北側跨越中河后，與省道241交叉，跨越丹金溧漕河后自溧陽工業園區北側通過，終點在新昌樞紐以北約1.53 km處接揚溧高速公路。路線全長約38.432 km，其中金壇段16.573 km，溧陽段21.859 km。全線采用雙向四車道高速公路標準建設，設計速度為120 km/h，路基寬度28 m。

常州至溧陽高速公路CL-8施工標段主線起點接常州至溧陽高速公路CL-7施工標段終點經張家村北側，跨越扁擔河，從高家橋村南側穿越與常州至溧陽高速公路CL-8施工標段前馬樞紐C匝道起點相接（樁號K56+400.000）后，與C匝道橋并接至終點K57+217.177.本標段全長約2.220 km，其中主線段長1.400 km。

2.2 工程地質條件

常溧高速所在區域內的地形、地貌主要是穿越了滆湖和長蕩湖之間的沖積平原區，沿線人工活動強烈，沿線主要為水塘、魚塘、蟹塘、三大塘占沿線面積約68.3%。勘察揭示，常州至溧陽高速公路通過太湖高亢平原區、宜溧南部山區的剝蝕殘丘區及溧陽河谷平原工程地質區。

2.3 攪拌樁設計與施工

由于CL-8標段軟基厚度沿深度分布不均勻，最厚處達20 m左右，因而本標段采取了等載預壓、超載預壓、常規水泥土攪拌樁，釘形水泥土雙向攪拌樁，PC管樁等軟件處理方法，對于軟土層較厚的段落原設計采用PC預制管樁的地基處理方案較為保守。考慮到常規水泥土攪拌樁的樁土共同作用效果較差，處理深度有限，成樁質量難以保證，一般不能采用較大的樁間距（大于1.6 m），PC管樁造價較高，故擬深厚軟土部分大面積采用釘形攪拌樁進行處理。

常溧高速公路CL-8施工標段，最終采用常規水泥攪拌樁、釘形雙向水泥攪拌樁、PC管樁進行軟基處理，中鐵二十四局進行施工，江蘇省潤通交通工程監理咨詢有限公司監理。設計樁長4.0 m～19.0 m，樁間距為1.5 m～2.4 m，按等邊三角形布置。

3 大面積施工樁身質量檢測結果分析

施工結束后南京東大巖土工程技術有限公司承擔了該標段水泥攪拌樁的施工質量檢測工作，檢測工作從2013年5月11日開始，到2013年7月29日完成全部野外檢測工作。根據江蘇省地方標準《公路工程水泥攪拌樁成樁質量檢測規程》對已竣工的水泥攪拌樁進行抽檢、評價。常溧高速公路CL-8施工標段共檢測59根釘形攪拌樁、59根擴大頭、25根常規水泥攪拌樁。

3.1 樁身攪拌均勻性

從現場抽檢25根常規水泥攪拌樁，59根釘形樁的鉆芯樣來看，釘形雙向攪拌樁樁體成型、的攪拌紋理更清晰，芯樣完整性更好，樁體質量指標（CMPQD）大于55%，尤其深部樁體質量較好，并且現場施工表面沒有噴漿冒泥的現象。

3.2 樁身強度檢測對比分析

攪拌樁施工28 d后，通過現場鉆孔取芯，樁身標準貫入試驗和水泥土試件的無側限抗壓檢測工作，取得了豐富的檢測結果.在檢測結果基礎上，進行對比分析。為了對比分析把常規攪拌樁（25根）和釘形雙向攪拌樁（59根）分別做匯總統計。

根據攪拌樁的檢測數據，樁體強度由上部至下部逐漸降低，標貫擊數也是逐漸下降。可以看出釘形攪拌樁的無側限抗壓強度、標貫擊數明顯大于，常規攪拌樁。釘形水泥土攪拌樁體下部強度也比較高，說明了釘形水泥土攪拌樁施工深度更深，而且樁體強度有保證均達到檢測規范的要求。

3.3 靜載試驗

為了驗證釘形雙向水泥土攪拌樁的單樁承載力及復合地基承載力是否滿足要求，載荷試驗根據《建筑地基處理技術規范》進行，釘形水泥土雙向攪拌樁單樁載荷試驗采用與擴大頭直徑相同的圓形載荷板，釘形水泥土雙向攪拌樁單樁復合地基載荷試驗采用載荷板，常規樁單樁復合地基載荷試驗采用邊長為2.0正方形載荷板。

單樁、復合地基試驗點的Q-S 曲線基本呈線性變化，說明隨著載荷試驗的逐級加載，地基在各級荷載作用下，其沉降量在較為均勻地變化，復合地基在最終荷載350 kPa 作用下沉降量也無明顯增大，表明地基極限承載力≥350 kPa。從釘形水泥土雙向攪拌樁單樁及復合地基載試驗荷試驗結果表明，釘形水泥土雙向攪拌樁的單樁及復合地基承載力有了很大的提高并且高于設計值。

3.4 樁身質量綜合優良率統計

為了分析施工的優越性，依據江蘇省地方標準《公路工程水泥攪拌樁成樁質量檢測規程》計分標準對該標段抽檢的常規水泥攪拌樁（25根）和釘形雙向水泥攪拌樁（59根）優良率統計分析。采用雙向攪拌的技術優良率明顯高于常規攪拌樁。說明該技術是運用成功的，便施工易管理、提高了軟基處理質量。

4 結語

本文介紹了釘形水泥土雙向攪拌樁在常溧高速公路8標深厚軟土地質條件下道路工程中的應用實例，供同類道路工程軟土地基設計積累經驗。其主要特點可匯總為：（1）釘形水泥土雙向攪拌樁由于采用雙向攪拌施工工藝，使得水泥土攪拌均勻，標準貫入擊數和無側限抗壓強度測試數據均表明，其樁身質量好于常規水泥土攪拌樁。（2）釘形水泥土雙向攪拌樁充分克服了常規水泥攪拌樁的不足，用于加固軟土地基具有明顯的優越性。不僅加固效果好，而且縮短了施工工期，能產生較大的經濟效益和社會效益。（3）釘形水泥土雙向攪拌樁單樁及復合地基載荷試驗結果表明，在相同地質條件下，釘形水泥土雙向攪拌樁的單樁及復合地基承載力有好的保證，滿足工程設計要求。（4）釘形水泥土雙向攪拌復合地基技術適用于較大規模的軟土地基加固，效果好，建議推廣應用。

參考文獻：

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