钉形双向搅拌桩在高速公路软基处理中的应用

许 刚 王晓飞

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230008)

钉形双向搅拌桩在高速公路软基处理中的应用

许 刚 王晓飞

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230008)

以安徽省某高速公路软基处理为例，介绍了钉形双向搅拌桩处理工艺在该工程中的实践应用，归纳总结了钉形双向搅拌桩的施工工艺流程，并通过对成桩检测结果的分析，验证了双向搅拌桩的处理效果，可为类似工程提供参考借鉴。

钉形双向搅拌桩，软基，复合地基

1 概述

钉形双向搅拌桩主要是对成桩设备进行了一定的改造，由动力系统带动内外两组搅拌叶片同时正反向搅拌，同时还可以通过叶片的伸缩，使桩身截面根据需要调整大小。本文应用该工艺的项目在安徽省马鞍山和县境内，位于长江北侧，地貌单元为沿江平坦(低)平原区，地面标高一般在6.0 m～12.0 m之间。路基填土高度为3.0 m～9.0 m。双向搅拌桩施工段落为K82+870～K83+030，软土层厚6 m～8 m,表层覆有4 m～5 m粉质粘土。软土天然含水量35.9%～54.4%，天然孔隙比1.035～1.524，液限指数0.97～1.53，压缩系数0.52 MPa-1～0.91 MPa-1,标准贯入锤击数2.0击～3.0击，承载力基本容许值为50 kPa～80 kPa,极限摩阻力标准值为15 kPa～20 kPa,软土承载力低，工程性质差，具有低承载力和高压缩性等特点。软土渗透性较差，为弱透水性。

2 布桩方案与施工参数

经计算，设计采用钉形双向搅拌桩处理该段软土，桩长10 m，下部桩长5 m，桩径为0.5 m，上部桩长为5 m，桩径1 m，桩间距为2.4 m(见图1～图3)。为保证应力更好的均匀分布，在桩顶设置

30 cm厚碎石垫层。经现场桩位布置，共71排，43列～51列。在全面施工前，选取代表段落进行试桩，最终决定取第51排～53排、34列～41列作为试桩研究。

双向搅拌桩加固材料选用32.5级以上复合水泥，施工时决定采用盘固牌P.C32.5级复合水泥。桩底分别穿透软土层进入粉土、粉质粘土、软土地质，将软土层全部加固，形成复合地基，桩基桩位布置形式采用正三角形布置。试桩时根据实验室配比采用水泥掺量15%及水灰比0.46，0.48，0.5进行试桩，最终确定钉形双向搅拌桩施工最佳水灰比掺量和最佳水灰比以满足双向搅拌桩试验检测要求。施工技术参数见表1，主要设备参数如表2所示。

表1 施工技术参数

表2 主要设备参数

3 成桩检测

1)成桩7 d后，采用浅部开挖观察桩体成型和搅拌均匀程度，并可检验桩身直径，做好记录，同时采用轻便触探器钻取桩身加固土样，观察搅拌均匀程度，根据轻便触探击数用对比法判断桩身强度，检查钉形双向搅拌桩12根。

2)成桩28 d后在指定桩体的不同部位(桩头、桩身及桩底)钻孔取芯。其中钉形双向搅拌桩取芯位置除在桩中心位置取芯外还在扩大头边部进行取芯，取芯长度为桩长+1 m(钉形桩中心取芯11 m,扩大头边部取芯5 m)，通过芯样对桩长、扩大头长度、强度、均匀性等综合评价。

取芯后芯样进行无侧限抗压强度试验，取样数量为全部试桩数量，要求7 d龄期强度qu≥0.8 MPa，28 d龄期强度qu≥1.6 MPa，90 d龄期强度qu≥2.4 MPa。

3)成桩28 d及桩身强度满足荷载试验条件后，进行双向搅拌桩复合地基承载力检测。复合地基承载力检测包含复合地基静载试验和单桩载荷试验。复合地基承载力需大于150 kPa，单桩载荷承载力应满足设计值要求。

4 施工工艺流程

钉形双向搅拌桩上部及下部均采用两喷四搅，按以下施工顺序实现:

钉形双向搅拌桩施工工艺：地上、地下清障、地面整平碾压→施工放样→搅拌桩机定位调平→配制水泥浆→切土喷浆搅拌下沉→缩径喷浆搅拌下沉→提升搅拌→扩径提升搅拌→扩径搅拌喷浆下沉→缩径喷浆搅拌下沉→提升搅拌→移至下一根桩。

钉形双向搅拌桩施工工艺流程图见图4。

5 成桩检测结果

成桩28 d后，对桩体不同部位进行了取芯，大部分芯样较完整、连续、纹理清晰，呈长、短柱状，搅拌基本均匀。少量桩在中间

部位水泥搅拌不均匀，夹水泥结核。取芯后对每根桩桩头、桩身及桩底分别取样进行强度试验，在深度1 m～2 m范围内，无侧限抗压强度最大值3.9 MPa，最小值1.5 MPa，平均值2.8 MPa。在深度4 m～7 m范围内，无侧限抗压强度最大值2.8 MPa，最小值1.1 MPa，平均值1.8 MPa。在深度8 m～10 m范围内，无侧限抗压强度最大值2.1 MPa，最小值1 MPa，平均值1.4 MPa。

复合地基试验从试验开始加载至300 kPa，历时90 min本级沉降3.2 mm～4.3 mm，累计沉降量9.5 mm～14.2 mm，卸载至0时残余沉降量3 mm～7.5 mm，回弹率47%～65%。根据《建筑地基处理技术规范》取s/b=0.06所对应的荷载确定单桩复合地基试验的承载力，试桩的单桩复合地基承载力在215 kPa～250 kPa之间。

根据我省其他项目搅拌桩施工数据，一般搅拌桩在深度1 m～2 m范围内，无侧限抗压强度最大值2.8 MPa，平均值2.2 MPa。在深度4 m～7 m范围内，无侧限抗压强度最大值1.6 MPa，平均值0.7 MPa。在深度8 m～10 m范围内，无侧限抗压强度最大值0.8 MPa，平均值0.6 MPa。由此可见，总体相比而言，双向搅拌桩比一般搅拌桩强度要高，成桩质量效果明显。

6 结语

1)与一般水泥土搅拌桩施工工艺相比，钉形双向搅拌桩工艺同样简便，仅在原有水泥搅拌桩施工设备上简单改造即可。双向搅拌施工工艺比一般搅拌工艺更能使水泥土搅拌均匀，成桩效果有明显的改善，桩强度明显提高。2)钉形搅拌桩采用上下不同直径的桩型式，一方面充分利用复合地基中上部附加应力，提高桩的承载能力，另一方面使得下部水泥用量大大减小，有效节省材料用量，节约造价，充分体现桩身结构的优越性。3)目前该桩形成复合地基的沉降、位移等数据暂未收集，对路基整体效果尚未进行对比论证。且该工艺作为一项新型的地基加固方法，对其加固机理尚需更多的工程实践。

[1] 刘松玉，钟文华.钉形桩成桩的工艺方法：CN200310106224.2.2005.

[2] 李仁民.钉形水泥土双向搅拌桩施工技术及应用.建筑施工，2007(4)：11-12.

[3] 朱志铎，刘松玉，席培胜，等.钉形水泥土双向搅拌桩加固软土地基的效果分析.岩土力学，2009(7)：2063-2068.

Application of nail-style double-direction mixing pile in soft highway foundation treatment

Xu Gang Wang Xiaofei

(AnhuiTrafficPlanning&DeignInstituteHeadquarterCo.,Ltd,Hefei230008,China)

Taking the soft highway foundation treatment in Anhui province as an example, the paper introduces the practical application of nail-style double-direction mixing pile processing technology in the engineering, and summarizes its construction technology procedures. Through analyzing pile-formed detection results, it proves the processing effect of double-direction mixing piles, which has provided some guidance for similar engineering.

nail-style double-direction mixing pile, soft foundation, composite foundation

2015-09-14

许 刚(1987- )，男，工程师； 王晓飞(1983- )，男，工程师

1009-6825(2015)33-0083-02

TU472.36

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