钉形水泥土双向搅拌桩在常溧高速公路软基处理中的应用

廖存刚

摘 要：钉形水泥土双向搅拌桩是一种新型地基加固方法。依托常溧高速公路软基处理工程，简要介绍了钉形水泥土双向搅拌桩的施工工艺。并分别从桩身质量、单桩承载力、复合地基承载力、工程经济等方面验证了钉形水泥土双向搅拌桩优越的工程特性。结果表明，钉形双向水泥土搅拌桩由于采用了双向搅拌工艺，桩身均匀性、强度和承载力较常规水泥土搅拌桩有很大提高，同时经济效益显著，可广泛用于高速公路软基处理。

关键词：钉形水泥土搅拌桩;强度;承载力;高速公路;经济效益

1 钉形水泥土双向搅拌桩简介

1.1 施工机械

钉形水泥土双向搅拌桩的施工机械是在对传统常规水泥土搅拌桩施工机械改进的基础上形成的钻杆改进为双轴同心钻杆，内外钻杆上安装可自动伸缩的搅拌叶片，并在内钻杆上设置喷浆口，施工时通过改变内、外钻杆的旋转方向可形成类似钉子形状的水泥搅拌桩。

1.2 施工工艺

钉形双向水泥土搅拌桩施工工艺与常规搅拌桩“四搅两喷”的施工工艺有很大不同，可简单概括为：扩大头部分“四搅三喷”，下部桩体“两搅一喷”。

2 现场工程运用

2.1 工程概况

常州至溧阳高速公路路线起自沿江高速公路嘉泽互通西侧2.55 km处，向西南延伸，经儒林镇镇区及其工业开发区西北侧后，儒林煤矿采空区西侧绕越后在上黄镇西北侧通过，在头镇西北侧跨越中河后，与省道241交叉，跨越丹金溧漕河后自溧阳工业园区北侧通过，终点在新昌枢纽以北约1.53 km处接扬溧高速公路。路线全长约38.432 km，其中金坛段16.573 km，溧阳段21.859 km。全线采用双向四车道高速公路标准建设，设计速度为120 km/h，路基宽度28 m。

常州至溧阳高速公路CL-8施工标段主线起点接常州至溧阳高速公路CL-7施工标段终点经张家村北侧，跨越扁担河，从高家桥村南侧穿越与常州至溧阳高速公路CL-8施工标段前马枢纽C匝道起点相接（桩号K56+400.000）后，与C匝道桥并接至终点K57+217.177.本标段全长约2.220 km，其中主线段长1.400 km。

2.2 工程地质条件

常溧高速所在区域内的地形、地貌主要是穿越了滆湖和长荡湖之间的冲积平原区，沿线人工活动强烈，沿线主要为水塘、鱼塘、蟹塘、三大塘占沿线面积约68.3%。勘察揭示，常州至溧阳高速公路通过太湖高亢平原区、宜溧南部山区的剥蚀残丘区及溧阳河谷平原工程地质区。

2.3 搅拌桩设计与施工

由于CL-8标段软基厚度沿深度分布不均匀，最厚处达20 m左右，因而本标段采取了等载预压、超载预压、常规水泥土搅拌桩，钉形水泥土双向搅拌桩，PC管桩等软件处理方法，对于软土层较厚的段落原设计采用PC预制管桩的地基处理方案较为保守。考虑到常规水泥土搅拌桩的桩土共同作用效果较差，处理深度有限，成樁质量难以保证，一般不能采用较大的桩间距（大于1.6 m），PC管桩造价较高，故拟深厚软土部分大面积采用钉形搅拌桩进行处理。

常溧高速公路CL-8施工标段，最终采用常规水泥搅拌桩、钉形双向水泥搅拌桩、PC管桩进行软基处理，中铁二十四局进行施工，江苏省润通交通工程监理咨询有限公司监理。设计桩长4.0 m～19.0 m，桩间距为1.5 m～2.4 m，按等边三角形布置。

3 大面积施工桩身质量检测结果分析

施工结束后南京东大岩土工程技术有限公司承担了该标段水泥搅拌桩的施工质量检测工作，检测工作从2013年5月11日开始，到2013年7月29日完成全部野外检测工作。根据江苏省地方标准《公路工程水泥搅拌桩成桩质量检测规程》对已竣工的水泥搅拌桩进行抽检、评价。常溧高速公路CL-8施工标段共检测59根钉形搅拌桩、59根扩大头、25根常规水泥搅拌桩。

3.1 桩身搅拌均匀性

从现场抽检25根常规水泥搅拌桩，59根钉形桩的钻芯样来看，钉形双向搅拌桩桩体成型、的搅拌纹理更清晰，芯样完整性更好，桩体质量指标（CMPQD）大于55%，尤其深部桩体质量较好，并且现场施工表面没有喷浆冒泥的现象。

3.2 桩身强度检测对比分析

搅拌桩施工28 d后，通过现场钻孔取芯，桩身标准贯入试验和水泥土试件的无侧限抗压检测工作，取得了丰富的检测结果.在检测结果基础上，进行对比分析。为了对比分析把常规搅拌桩（25根）和钉形双向搅拌桩（59根）分别做汇总统计。

根据搅拌桩的检测数据，桩体强度由上部至下部逐渐降低，标贯击数也是逐渐下降。可以看出钉形搅拌桩的无侧限抗压强度、标贯击数明显大于，常规搅拌桩。钉形水泥土搅拌桩体下部强度也比较高，说明了钉形水泥土搅拌桩施工深度更深，而且桩体强度有保证均达到检测规范的要求。

3.3 静载试验

为了验证钉形双向水泥土搅拌桩的单桩承载力及复合地基承载力是否满足要求，载荷试验根据《建筑地基处理技术规范》进行，钉形水泥土双向搅拌桩单桩载荷试验采用与扩大头直径相同的圆形载荷板，钉形水泥土双向搅拌桩单桩复合地基载荷试验采用载荷板，常规桩单桩复合地基载荷试验采用边长为2.0正方形载荷板。

单桩、复合地基试验点的Q-S 曲线基本呈线性变化，说明随着载荷试验的逐级加载，地基在各级荷载作用下，其沉降量在较为均匀地变化，复合地基在最终荷载350 kPa 作用下沉降量也无明显增大，表明地基极限承载力≥350 kPa。从钉形水泥土双向搅拌桩单桩及复合地基载试验荷试验结果表明，钉形水泥土双向搅拌桩的单桩及复合地基承载力有了很大的提高并且高于设计值。

3.4 桩身质量综合优良率统计

为了分析施工的优越性，依据江苏省地方标准《公路工程水泥搅拌桩成桩质量检测规程》计分标准对该标段抽检的常规水泥搅拌桩（25根）和钉形双向水泥搅拌桩（59根）优良率统计分析。采用双向搅拌的技术优良率明显高于常规搅拌桩。说明该技术是运用成功的，便施工易管理、提高了软基处理质量。

4 结语

本文介绍了钉形水泥土双向搅拌桩在常溧高速公路8标深厚软土地质条件下道路工程中的应用实例，供同类道路工程软土地基设计积累经验。其主要特点可汇总为：（1）钉形水泥土双向搅拌桩由于采用双向搅拌施工工艺，使得水泥土搅拌均匀，标准贯入击数和无侧限抗压强度测试数据均表明，其桩身质量好于常规水泥土搅拌桩。（2）钉形水泥土双向搅拌桩充分克服了常规水泥搅拌桩的不足，用于加固软土地基具有明显的优越性。不仅加固效果好，而且缩短了施工工期，能产生较大的经济效益和社会效益。（3）钉形水泥土双向搅拌桩单桩及复合地基载荷试验结果表明，在相同地质条件下，钉形水泥土双向搅拌桩的单桩及复合地基承载力有好的保证，满足工程设计要求。（4）钉形水泥土双向搅拌复合地基技术适用于较大规模的软土地基加固，效果好，建议推广应用。

参考文献：

[1]刘松玉，席培胜，储海岩，等.双向水泥土搅拌桩加固软土地基试验研究[J].岩土力学，2007（3）：560-564.

[2]苏JGT，钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程[S].2013.

[3]JGJ，建筑地基处理技术规范[S].2002.