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)用實例。并探討了該技術(shù)的優(yōu)點、存在問題，同時對其推廣提 出了一些建議。

　　關(guān)鍵詞：釘形水泥土雙向攪拌樁，施工機械，施工工藝，質(zhì)量檢測，軟基處理

　　Abstract: the first analysis of the conventional water soil mixing pile produce pile quality the cause of the problem, and then introduced the nail form water soil two-way mixing pile construction machines, the principle of pile and the construction technology, gives the nail form water soil two-way mixing piles in highway of soft ground in the processing of the application example. Discuss the technology advantage, the existing problems, and to carry out its promotion some Suggestions.

　　Keywords: nail form water soil two-way mixing pile, construction machinery, construction technology, quality inspection, soft foundation treatment

　　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，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，通過對水泥 土攪拌樁應(yīng)用現(xiàn)狀分析研究表明， 水泥土攪拌樁產(chǎn)生樁身質(zhì)量的原因主要有以下幾個方面：

　　1.1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。

　　1.2攪拌不夠均勻。

　　水泥土攪拌樁的施工機械采用單向旋轉(zhuǎn)攪拌葉片，難以把水泥固化劑和軟土充分?jǐn)嚢杈鶆�，造成樁身水泥土中有大量的土塊和水泥結(jié)塊；

　　1.3水泥土攪拌樁的有效樁長和有效處理深度大大減小，且樁體下部強度軟低， 有時會出現(xiàn)斷、漏、錯樁等情況，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理和影響水泥土深層攪拌樁成樁質(zhì)量和樁身質(zhì)量的因素的基礎(chǔ)上，針對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)用實例，并對其優(yōu)缺點進(jìn)行了討論。

　　2 釘形水泥土雙向攪拌樁機械及成樁原理

　　釘形水泥土雙向攪拌樁機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械是對現(xiàn)行水泥土攪拌樁成樁機械的動力傳動系統(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)葉片同時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械鉆頭結(jié)構(gòu)見圖 2。

　　其中：1-攪拌葉片關(guān)節(jié)點；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）平整施工壓實場地、定位、放線；（2）攪拌機定位：起重機懸吊攪拌機到指定樁位并對中；（3）切土下沉：啟動攪拌機，使攪拌機沿導(dǎo)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(zhuǎn)切割、攪拌土體，攪拌機持續(xù)下沉，直到擴(kuò)大 頭設(shè)計深度；（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，兩組葉片同時正、反向旋轉(zhuǎn)切割、攪拌土體，攪拌機持續(xù)下沉、噴漿，直到設(shè)計深度；（5）提升攪拌：關(guān)閉送漿泵、攪拌機提升，兩組葉片同時正反向旋轉(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)計樁頂標(biāo)高以上 50cm 后， 關(guān)閉送漿泵。 將鉆頭提升出地表， 觀察葉片是否打開，如超出2個葉片未打開，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：攪拌機沿導(dǎo)向架向下切土，開啟送漿泵，兩組葉片同時正、反向旋轉(zhuǎn)切割、攪拌土體，直到擴(kuò)大頭設(shè)計深度；（8）提升攪拌：關(guān)閉送漿泵，兩組葉片同時正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直到地表或設(shè)計樁頂標(biāo)高以上 50cm，完成單樁施工。

　　4 應(yīng)用實例

　　已經(jīng)完工的南海區(qū)桂丹二期改造工程中的金沙大橋橋頭的軟土地基采用釘形水泥土雙向攪拌樁處理，場地工程地質(zhì)條件如下：①層為耕植土，中密，為灰～灰褐色粉質(zhì)粘土為主，夾植物根莖，呈軟塑狀，埋深約在 0.5～1.5m；②層為淤泥或淤泥質(zhì)土：呈灰黑～深灰色為主，以粉粘粒為主，含腐殖質(zhì)及少量粉細(xì)砂、貝殼，局部含較多粉砂及薄層粉細(xì)砂層，飽和，流塑狀態(tài)，埋深0.5～4.2m；③層為粉質(zhì)粘土層：灰色、灰黃、灰白、褐紅等雜色，沖～洪積成因，以粉粘粒為主，含較多細(xì)砂、中砂，局部含少量鐵質(zhì)結(jié)核，以可塑狀態(tài)為主，局部軟塑或硬塑，埋深1.8～16.3m。④層為殘積土粉質(zhì)粘土層：棕紅色為主，為泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖、礫巖、含礫細(xì)砂巖等風(fēng)化殘積土，以粉粘粒為主，含較多細(xì)砂、中砂，局部殘留少量礫石，呈硬塑～堅硬狀態(tài)，埋深0.6～6.3m。

　　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)計水泥用量：直徑 500mm 部分水泥用量為 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 0.4～0.5MPa。 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（如下圖） ；

　　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聵渡砩喜繌姸葮O高，下部較低，分布很不均勻，樁身施工質(zhì)量較差。

　　5 討論

　　5.1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、操作簡單，機械在現(xiàn)有的水泥土攪拌樁機械上改造即可，設(shè)備投入少。

　　5.2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。

　　5.3由于該樁充分利用了復(fù)合地基中上部附加應(yīng)力大，下部附加應(yīng)力小的原理， 樁間距比傳統(tǒng)水泥土攪拌樁大，尤其下部水泥用量大大減少，有效的節(jié)約了工程造價，有著廣泛的應(yīng)用前景。

　　5.4釘形水泥土雙向攪拌樁作為一種新型的地基加固方法，尚需結(jié)合大量的工程 實踐，對其加固機理及設(shè)計方法進(jìn)行系統(tǒng)研究