釘形水泥土雙向攪拌樁在公路施工中的應(yīng)用

羅冬華 （天津華勘集團(tuán)有限公司，天津 300181）

1 釘形水泥土雙向攪拌樁特點(diǎn)

目前，我國的水泥土攪拌樁存在著成樁質(zhì)量差、處理土質(zhì)有效深度淺、樁土作用協(xié)調(diào)性差等問題，影響到其在道路工程軟土地基處理方面的應(yīng)用。釘形水泥土雙向攪拌樁是針對上述缺點(diǎn)而提出的一種新的樁體，這種樁體結(jié)合了變截面攪拌樁和雙向攪拌樁兩者的優(yōu)點(diǎn)，在擴(kuò)大樁頂截面的基礎(chǔ)上形成類似釘子形狀。

釘形水泥土雙向攪拌樁的特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

①由單向攪拌變?yōu)殡p向攪拌，施工的效率大為提高；

②自動(dòng)伸縮葉片的設(shè)計(jì)提高了成樁質(zhì)量；

③結(jié)合土中應(yīng)力傳遞規(guī)律進(jìn)行的上部擴(kuò)大頭的設(shè)計(jì)對土體上部復(fù)合地基強(qiáng)度起到增強(qiáng)作用，對于柔性荷載，擴(kuò)大頭會(huì)在荷載的作用下形成一個(gè)土拱，能夠有效分擔(dān)樁體所受的荷載；

④擴(kuò)大頭可以提高單樁承載力，進(jìn)而達(dá)到增加樁間距、節(jié)約造價(jià)的目的。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

大廣高速公路衡水段位于河北省衡水市境內(nèi)，屬于環(huán)渤海灣地區(qū)，該路段有大量軟黏土、粉質(zhì)土，軟土地基性狀典型。其K50+100～K50+300段路基位于邢臺(tái)地區(qū)南宮市明化鎮(zhèn)境內(nèi)，對其采用釘形水泥土雙向攪拌樁進(jìn)行處理，其具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下：整體分為A、B兩個(gè)區(qū)段，兩個(gè)區(qū)段均采用梅花形布樁的方式，A區(qū)段樁徑為1000/500mm，擴(kuò)大頭的高度為4m，樁間距為2.1m，采用釘形水泥土雙向攪拌樁的處理深度為17.1m；B區(qū)段樁徑為1000/50mm，擴(kuò)大頭的高度為3m，樁間距為1.9 m，采用釘形水泥土雙向攪拌樁的處理深度為17.1m。其樁身的水泥摻入量由室內(nèi)的水泥配合比試驗(yàn)進(jìn)行確定：樁徑為1000mm的區(qū)段260 kg/m，樁徑為500mm的區(qū)段為65 kg/m。

2.2 施工參數(shù)

①材料要求。水泥品種采用國產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥，其強(qiáng)度等級不得低于32.5MPa，水泥應(yīng)在有效期內(nèi)使用，嚴(yán)禁使用變質(zhì)、受潮、結(jié)塊的劣質(zhì)水泥。水泥的水灰比應(yīng)該嚴(yán)格控制在0.45～0.50之間。

②施工工藝流程。釘形水泥土雙向攪拌樁的下部樁體采用“二攪一噴”的施工工藝流程，擴(kuò)大頭采用“四攪三噴”的施工工藝流程。

③施工具體參數(shù)。釘形水泥土雙向攪拌樁的施工具體參數(shù)為：鉆進(jìn)速度采用0.5～0.8m/min；提升速度為0.7～1.0m/min；內(nèi)、外鉆桿的轉(zhuǎn)速分別大于50 r/min和70 r/min；鉆進(jìn)過程中的噴漿壓力為0.25～0.4MPa；葉片寬度為120mm，間距為250 mm，厚度為 30mm，傾角為 12°。

2.3 具體施工技術(shù)要點(diǎn)

①水泥漿液必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)定的配合比進(jìn)行拌制，現(xiàn)場拌制漿液的過程中應(yīng)做到有專門人員對每根樁水泥用量進(jìn)行詳細(xì)記錄，記錄送漿的開始和結(jié)束時(shí)間，供漿必須做到連續(xù)，拌合必須做到均勻。

②施工中如果遇到噴漿量不足的現(xiàn)象，應(yīng)該在其旁邊繼續(xù)補(bǔ)一根樁，補(bǔ)樁的樁長和噴漿量均不得小于其設(shè)計(jì)值。

③對樁位的施工順序要做到合理安排，以利于樁體整體的質(zhì)量和地基處理的效果。

④施工中要注意定期對鉆頭進(jìn)行檢查，保持鉆頭的直徑誤差在規(guī)定允許范圍之內(nèi)。

⑤施工中要對鉆機(jī)的下鉆速度和噴漿深度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，確保水泥噴入量。

3 處理效果

3.1 成樁質(zhì)量分析

在成樁28d后，對土壤進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)并提取芯樣進(jìn)行室內(nèi)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，測試結(jié)果顯示：

①釘形水泥土雙向攪拌樁沿深度方向的28d的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)數(shù)值變化不大，A區(qū)為19～29擊，B區(qū)為21～32擊之間。

②A區(qū)的釘形水泥土雙向攪拌樁的28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度5m以上為2.12MPa，5m以下為1.29MPa，B區(qū)的釘形水泥土雙向攪拌樁的28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度5m以上為1.69MPa，5m以下為1.19MPa。說明釘形水泥土雙向攪拌樁樁身質(zhì)量好，其強(qiáng)度高，由于擴(kuò)大頭的協(xié)調(diào)荷載的作用，使復(fù)合地基的承載力得到大幅度提升。

3.2 載荷試驗(yàn)分析

在成樁28d后，對樁體分別進(jìn)行單樁和復(fù)合地基承載力試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

試驗(yàn)結(jié)果 表1

從表1中可以看出，無論是單樁承載力還是復(fù)合地基承載力，釘形水泥土雙向攪拌樁的加固效果均優(yōu)于普通水泥土攪拌樁，充分說明釘形水泥土雙向攪拌樁成樁質(zhì)量好、與地基協(xié)調(diào)作用的優(yōu)點(diǎn)。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

該工程原方案設(shè)計(jì)為采用普通水泥土攪拌樁，樁長16.5m，樁徑為0.5m，由于采用釘形水泥土雙向攪拌樁復(fù)合地基，與原普通水泥土攪拌樁相比其所用樁數(shù)大為減少，減少了工程造價(jià)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。該方案與原普通水泥土攪拌樁方案的對比如表2所示。

方案對比分析 表2

4 結(jié) 語

如何在復(fù)雜的地質(zhì)條件下對高速公路進(jìn)行施工一直是一個(gè)困擾工程技術(shù)人員的問題，釘形水泥土雙向攪拌樁的出現(xiàn)很好的解決了這一問題。其具有成樁質(zhì)量好，強(qiáng)度高，進(jìn)而增大樁間距，減少樁數(shù)量，達(dá)到滿足施工要求、節(jié)約造價(jià)的目的。目前，該技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到土木工程各個(gè)領(lǐng)域并取得了良好的效果，其科學(xué)性已經(jīng)在實(shí)際工程中得到證實(shí)。

[1]劉松玉，宮能和，馮錦林，等.釘形水泥土攪拌樁操作方法[P].中國專利：2004 10065863.

[2]劉松玉，儲(chǔ)海巖，宮能和，等.雙向攪拌樁的成樁操作方法[P].中國專利：2004 10065862.

[3]劉松玉，儲(chǔ)海巖，宮能和，等.多功能自動(dòng)擴(kuò)徑鉆頭[P].中國專利：200520077017.

[4]JG/T024-2007,釘形水泥土雙向攪拌樁復(fù)合地基技術(shù)規(guī)程[S].