浅析钉形水泥土双向搅拌桩在路基处理中的应用

王强辉　畅通

摘 要：近年来，我国公路建设取得了不断地发展，大多数的公路都需要进行软土地基的处理，而钉形水泥土双向搅拌桩作为我国新型的地基处理方法，改善了传统水泥土搅拌桩存在的不足之处，并取得了良好的效果。钉形水泥土双向搅拌桩不仅具有施工工期短、施工较方便以及振动小等优点，而且在一定程度上可以提高软土路基的承载能力和减少地基的沉降量，因此在公路路基处理中，钉形水泥土双向搅拌桩得到了广泛的应用。文章将对钉形水泥土双向搅拌桩在路基处理中的应用进行分析和探讨，以此为同类工程提供可靠的根据。

关键词：公路建设；钉形水泥土双向搅拌桩；路基；应用

中图分类号：TU4736 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）12-0055-01

目前，钉形水泥土双向搅拌桩凭借自身所具有的优势，在我国路基处理中得到了有效的应用。在路基施工过程中，相关的施工人员要按照施工方案的设计进行作业，严格控制施工的质量，并掌握好施工中各个环节的要点，这样以来不仅可以确保公路的整体质量，还可以提高公路的使用年限。施工人员从钉形水泥土双向搅拌桩施工技术中积累了大量的经验，并为公路建设的发展提供了科学合理的参数。

1 钉形水泥土双向搅拌桩机械以及成桩原理

对于钉形水泥土双向搅拌桩来说，也就是钉形水泥土双向搅拌桩的成桩机械，并且还是对水泥土搅拌桩成桩机械的动力传动系统、钻头和钻杆的改进。用同心双轴钻杆在内钻杆正向旋转叶片和喷浆口设置，并在外钻杆上反向旋转叶片的安装，在叶片反向旋转过程中压浆正反向旋转叶片的同时，双向搅拌水泥土，使水泥浆上冒的问题得到有效的控制，通过将水泥浆控制在两组叶片之间，不仅可以确保水泥浆的均匀性，还可以提高成桩的质量。另外，将搅拌叶片设置成可伸缩的叶片，以此便于水泥土搅拌桩上、下不同截面桩身的施工。

2 钉形水泥土双向搅拌桩与水泥搅拌桩的比较

2.1 水泥搅拌桩

对于水泥搅拌桩来说，是常用的软土地基处理方法。通过使用深层搅拌机械边钻进边向软土中喷入水泥浆液，并将水泥浆液和软土进行充分的拌和，这样以来水泥浆液与软土之间就会发生物理和化学反应，从而提高软土地基的强度，并使整体性和水稳性的水泥土加固体得以形成。因此，水泥搅拌桩不仅可以有效地减少软土地基的沉降量，还可以提高软土地基的承载能力。另外，水泥搅拌桩还具有施工造价低、工期短和工效高等优点，所以在软土地基处理中得到了普遍的使用。但在水泥搅拌桩的施工中容易产生质量问题，现在做以下分析：

①水泥浆钻杆在土压力、喷浆压力和空隙水压力的相互作用下，会出现上行和水泥浆冒出地面的现象，这样一来就会减少桩体深度的水泥含量，从而使水泥浆沿桩体的垂直分布不均匀现象的产生；②在进行水泥搅拌桩施工中，通过单向旋转搅拌叶片的使用，可能导致搅拌不均匀，从而导致桩身水泥土产生大量的土块和水泥结块；③通过以上两个方面的总结，就会导致水泥搅拌桩的处理深度存在较浅现象。

2.2 钉形水泥土双向搅拌桩

对于钉形水泥土双向搅拌桩来说，用同心双轴钻杆在内钻杆上正向旋转叶片和喷浆口，并在外钻杆上反向安装旋转叶片，叶片反向旋转过程中的压浆，以及正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土，不仅可以阻断水浆上冒现象，而且还可以把水泥浆控制在两组叶片之间，确保水泥浆搅拌的均匀，提高公路路基的整体质量。钉形水泥土双向搅拌桩可以扩大桩头，与传统的水泥搅拌桩相比，钉形水泥土双向搅拌桩的单桩承载力、处理长度较高以及桩距较大，并且它的经济性更加合理。随着地基处理深度的增加，钉形水泥土双向搅拌桩的优势更加突出。

3 钉形水泥土双向搅拌桩在软土路基处理中的应用

3.1 场地整理及试桩

在进行软土路基施工前，首先应该将场地进行整平，并对地上和地下的障碍物、表土等进行清除。在施工中若遇到池塘和洼地等，要抽水和清淤，并用粘性土料进行回填，回填到设计桩顶标高，然后进行压实作业。另外，为了使施工更加的科学合理，相关的施工人员必须对钉形水泥土双向搅拌桩施工质量进行严格地控制。除此之外，在施工前，必须在现场进行试桩。试桩的主要目的如下：

①通过试桩能够更好的掌握单桩喷浆量的各种技术参数。比如说，喷浆压力、搅拌机准数、钻进速度、下沉速度以及断浆量等；②通过试桩，可以更好的掌握下沉和提升的阻力，并且能够科学合理地选择搅拌头的形式、搅拌叶片的宽度、倾角以及电机功率；③通过试桩可以对试验所确定的水灰比及配合比进行检验，检验其是否符合施工的要求；④通过试桩可以对桩身的无侧限抗压强度进行检验，检验其是否与设计要求相符合；⑤通过试桩还可以对符合地基的承载能力和沉降量进行检验，检验其是否与设计要求相符合。

3.2 钉形水泥土双向搅拌桩施工注意事项

①搅拌机就位。通过起重机将搅拌机悬吊至指定的桩位并对中；②喷浆下沉。启动搅拌机，将搅拌机沿着导向架向下进行切土。然后，开启送浆泵，向土体喷射水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转切割和搅拌土体，搅拌机逐渐下沉，直到扩大头底面并达到设计的深度；③下部桩体的施工。改变内、外钻杆的旋转方向，使搅拌叶片收缩至下部桩体直径。将两组叶片同时进行正、反向旋转切割以及进行土体的搅拌，使搅拌机逐渐下沉至设计深度；④搅拌提升。提升搅拌机并关闭送浆泵，然后两组叶片同时进行正、反方向旋转来搅拌水泥土，直到扩大头底面以下0.5～1 m的距离。然后开启送浆泵，并向土体喷射水泥浆，直到扩大头底面标高；⑤伸展叶片。改变内、外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片伸展至扩大头径。提升钻杆以及两组叶片，同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表以及设计桩顶标高达到施工的要求。然后关闭送浆泵，使钻头升出地表，并观察叶片展开的程度；⑥切土下沉。将搅拌机沿着导向架向下的方向切土，开启送浆泵，并向土体喷射水泥浆。然后将两组叶片同时正、反向旋转切割及搅拌土体，并逐渐下沉搅拌机，直到扩大头底面至设计的深度；⑦提升搅拌。关闭送浆泵，然后两组叶片同时正反向旋转，搅拌水泥土，直到地表以及设计桩顶标高符合施工的要求，以此完成单桩作业。

4 钉形水泥土双向搅拌桩与水泥土搅拌桩的对比

4.1 施工质量对比

①钉形水泥土双向搅拌桩机的两组叶片同时正、反向旋转进行双向的搅拌，可以将水泥浆有效地控制在两组叶片之间，这样以来不仅可以确保水泥土搅拌的均匀性，还可以确保水泥土搅拌桩桩体的质量；②对于水泥土搅拌桩来说，在施工中常产生冒浆的问题，并且大量的水泥浆会冒出地表，这样以来就会对桩身的水泥掺入量产生严重的影响，尤其是对下部桩体的水泥掺入量的影响。另外，在水泥土搅拌桩施工中，一般芯样会产生水泥包裹土团的现象，并出现成块的水泥凝固体。因此，传统的水泥土搅拌桩常出现水泥土搅拌不均匀的现象，从而导致桩体成桩的质量受到严重的影响。

4.2 经济方面对比

对于钉形水泥土双向搅拌桩来说，其单桩的材料费与水泥土搅拌桩基本上没有差别。与水泥土搅拌桩相比，虽然钉形水泥土双向搅拌桩的机械费增加了，但是钉形水泥土双向搅拌桩人工费却减少了很多，并且确保了桩体成桩的质量，所以基本上施工的总造价不发生变化。

5 结 语

目前，由于我国科学技术的进步以及公路建设的不断地完善，从而使我国公路的施工技术得到了不断地创新和发展，因此钉形水泥土双向搅拌桩在我国公路施工中得到了广泛的应用，并取得了良好的效果，以此为同类工程提供了参考依据。

参考文献：

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[2] 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[J].岩土力学，2009，（7）.