釘形水泥土雙向攪拌樁在常溧高速公路軟基處理中的應(yīng)用

廖存剛

摘 要：釘形水泥土雙向攪拌樁是一種新型地基加固方法。依托常溧高速公路軟基處理工程，簡要介紹了釘形水泥土雙向攪拌樁的施工工藝。并分別從樁身質(zhì)量、單樁承載力、復(fù)合地基承載力、工程經(jīng)濟(jì)等方面驗證了釘形水泥土雙向攪拌樁優(yōu)越的工程特性。結(jié)果表明，釘形雙向水泥土攪拌樁由于采用了雙向攪拌工藝，樁身均勻性、強(qiáng)度和承載力較常規(guī)水泥土攪拌樁有很大提高，同時經(jīng)濟(jì)效益顯著，可廣泛用于高速公路軟基處理。

關(guān)鍵詞：釘形水泥土攪拌樁;強(qiáng)度;承載力;高速公路;經(jīng)濟(jì)效益

1 釘形水泥土雙向攪拌樁簡介

1.1 施工機(jī)械

釘形水泥土雙向攪拌樁的施工機(jī)械是在對傳統(tǒng)常規(guī)水泥土攪拌樁施工機(jī)械改進(jìn)的基礎(chǔ)上形成的鉆桿改進(jìn)為雙軸同心鉆桿，內(nèi)外鉆桿上安裝可自動伸縮的攪拌葉片，并在內(nèi)鉆桿上設(shè)置噴漿口，施工時通過改變內(nèi)、外鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向可形成類似釘子形狀的水泥攪拌樁。

1.2 施工工藝

釘形雙向水泥土攪拌樁施工工藝與常規(guī)攪拌樁“四攪兩噴”的施工工藝有很大不同，可簡單概括為：擴(kuò)大頭部分“四攪三噴”，下部樁體“兩攪一噴”。

2 現(xiàn)場工程運(yùn)用

2.1 工程概況

常州至溧陽高速公路路線起自沿江高速公路嘉澤互通西側(cè)2.55 km處，向西南延伸，經(jīng)儒林鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)及其工業(yè)開發(fā)區(qū)西北側(cè)后，儒林煤礦采空區(qū)西側(cè)繞越后在上黃鎮(zhèn)西北側(cè)通過，在頭鎮(zhèn)西北側(cè)跨越中河后，與省道241交叉，跨越丹金溧漕河后自溧陽工業(yè)園區(qū)北側(cè)通過，終點在新昌樞紐以北約1.53 km處接揚(yáng)溧高速公路。路線全長約38.432 km，其中金壇段16.573 km，溧陽段21.859 km。全線采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計速度為120 km/h，路基寬度28 m。

常州至溧陽高速公路CL-8施工標(biāo)段主線起點接常州至溧陽高速公路CL-7施工標(biāo)段終點經(jīng)張家村北側(cè)，跨越扁擔(dān)河，從高家橋村南側(cè)穿越與常州至溧陽高速公路CL-8施工標(biāo)段前馬樞紐C匝道起點相接（樁號K56+400.000）后，與C匝道橋并接至終點K57+217.177.本標(biāo)段全長約2.220 km，其中主線段長1.400 km。

2.2 工程地質(zhì)條件

常溧高速所在區(qū)域內(nèi)的地形、地貌主要是穿越了滆湖和長蕩湖之間的沖積平原區(qū)，沿線人工活動強(qiáng)烈，沿線主要為水塘、魚塘、蟹塘、三大塘占沿線面積約68.3%。勘察揭示，常州至溧陽高速公路通過太湖高亢平原區(qū)、宜溧南部山區(qū)的剝蝕殘丘區(qū)及溧陽河谷平原工程地質(zhì)區(qū)。

2.3 攪拌樁設(shè)計與施工

由于CL-8標(biāo)段軟基厚度沿深度分布不均勻，最厚處達(dá)20 m左右，因而本標(biāo)段采取了等載預(yù)壓、超載預(yù)壓、常規(guī)水泥土攪拌樁，釘形水泥土雙向攪拌樁，PC管樁等軟件處理方法，對于軟土層較厚的段落原設(shè)計采用PC預(yù)制管樁的地基處理方案較為保守?？紤]到常規(guī)水泥土攪拌樁的樁土共同作用效果較差，處理深度有限，成樁質(zhì)量難以保證，一般不能采用較大的樁間距（大于1.6 m），PC管樁造價較高，故擬深厚軟土部分大面積采用釘形攪拌樁進(jìn)行處理。

常溧高速公路CL-8施工標(biāo)段，最終采用常規(guī)水泥攪拌樁、釘形雙向水泥攪拌樁、PC管樁進(jìn)行軟基處理，中鐵二十四局進(jìn)行施工，江蘇省潤通交通工程監(jiān)理咨詢有限公司監(jiān)理。設(shè)計樁長4.0 m～19.0 m，樁間距為1.5 m～2.4 m，按等邊三角形布置。

3 大面積施工樁身質(zhì)量檢測結(jié)果分析

施工結(jié)束后南京東大巖土工程技術(shù)有限公司承擔(dān)了該標(biāo)段水泥攪拌樁的施工質(zhì)量檢測工作，檢測工作從2013年5月11日開始，到2013年7月29日完成全部野外檢測工作。根據(jù)江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)《公路工程水泥攪拌樁成樁質(zhì)量檢測規(guī)程》對已竣工的水泥攪拌樁進(jìn)行抽檢、評價。常溧高速公路CL-8施工標(biāo)段共檢測59根釘形攪拌樁、59根擴(kuò)大頭、25根常規(guī)水泥攪拌樁。

3.1 樁身攪拌均勻性

從現(xiàn)場抽檢25根常規(guī)水泥攪拌樁，59根釘形樁的鉆芯樣來看，釘形雙向攪拌樁樁體成型、的攪拌紋理更清晰，芯樣完整性更好，樁體質(zhì)量指標(biāo)（CMPQD）大于55%，尤其深部樁體質(zhì)量較好，并且現(xiàn)場施工表面沒有噴漿冒泥的現(xiàn)象。

3.2 樁身強(qiáng)度檢測對比分析

攪拌樁施工28 d后，通過現(xiàn)場鉆孔取芯，樁身標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗和水泥土試件的無側(cè)限抗壓檢測工作，取得了豐富的檢測結(jié)果.在檢測結(jié)果基礎(chǔ)上，進(jìn)行對比分析。為了對比分析把常規(guī)攪拌樁（25根）和釘形雙向攪拌樁（59根）分別做匯總統(tǒng)計。

根據(jù)攪拌樁的檢測數(shù)據(jù)，樁體強(qiáng)度由上部至下部逐漸降低，標(biāo)貫擊數(shù)也是逐漸下降?？梢钥闯鲠斝螖嚢铇兜臒o側(cè)限抗壓強(qiáng)度、標(biāo)貫擊數(shù)明顯大于，常規(guī)攪拌樁。釘形水泥土攪拌樁體下部強(qiáng)度也比較高，說明了釘形水泥土攪拌樁施工深度更深，而且樁體強(qiáng)度有保證均達(dá)到檢測規(guī)范的要求。

3.3 靜載試驗

為了驗證釘形雙向水泥土攪拌樁的單樁承載力及復(fù)合地基承載力是否滿足要求，載荷試驗根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行，釘形水泥土雙向攪拌樁單樁載荷試驗采用與擴(kuò)大頭直徑相同的圓形載荷板，釘形水泥土雙向攪拌樁單樁復(fù)合地基載荷試驗采用載荷板，常規(guī)樁單樁復(fù)合地基載荷試驗采用邊長為2.0正方形載荷板。

單樁、復(fù)合地基試驗點的Q-S 曲線基本呈線性變化，說明隨著載荷試驗的逐級加載，地基在各級荷載作用下，其沉降量在較為均勻地變化，復(fù)合地基在最終荷載350 kPa 作用下沉降量也無明顯增大，表明地基極限承載力≥350 kPa。從釘形水泥土雙向攪拌樁單樁及復(fù)合地基載試驗荷試驗結(jié)果表明，釘形水泥土雙向攪拌樁的單樁及復(fù)合地基承載力有了很大的提高并且高于設(shè)計值。

3.4 樁身質(zhì)量綜合優(yōu)良率統(tǒng)計

為了分析施工的優(yōu)越性，依據(jù)江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)《公路工程水泥攪拌樁成樁質(zhì)量檢測規(guī)程》計分標(biāo)準(zhǔn)對該標(biāo)段抽檢的常規(guī)水泥攪拌樁（25根）和釘形雙向水泥攪拌樁（59根）優(yōu)良率統(tǒng)計分析。采用雙向攪拌的技術(shù)優(yōu)良率明顯高于常規(guī)攪拌樁。說明該技術(shù)是運(yùn)用成功的，便施工易管理、提高了軟基處理質(zhì)量。

4 結(jié)語

本文介紹了釘形水泥土雙向攪拌樁在常溧高速公路8標(biāo)深厚軟土地質(zhì)條件下道路工程中的應(yīng)用實例，供同類道路工程軟土地基設(shè)計積累經(jīng)驗。其主要特點可匯總為：（1）釘形水泥土雙向攪拌樁由于采用雙向攪拌施工工藝，使得水泥土攪拌均勻，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測試數(shù)據(jù)均表明，其樁身質(zhì)量好于常規(guī)水泥土攪拌樁。（2）釘形水泥土雙向攪拌樁充分克服了常規(guī)水泥攪拌樁的不足，用于加固軟土地基具有明顯的優(yōu)越性。不僅加固效果好，而且縮短了施工工期，能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。（3）釘形水泥土雙向攪拌樁單樁及復(fù)合地基載荷試驗結(jié)果表明，在相同地質(zhì)條件下，釘形水泥土雙向攪拌樁的單樁及復(fù)合地基承載力有好的保證，滿足工程設(shè)計要求。（4）釘形水泥土雙向攪拌復(fù)合地基技術(shù)適用于較大規(guī)模的軟土地基加固，效果好，建議推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉松玉，席培勝，儲海巖，等.雙向水泥土攪拌樁加固軟土地基試驗研究[J].巖土力學(xué)，2007（3）：560-564.

[2]蘇JGT，釘形水泥土雙向攪拌樁復(fù)合地基技術(shù)規(guī)程[S].2013.

[3]JGJ，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].2002.