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摘要:钉形双向水泥搅拌桩近年来在软弱土地基处理中已经得到广泛的应用，但由于项目所在地不同、处理地基土物理性能的不同，其施工参数也有很大的不同，这就导致在大面积施工前的试桩尤为关键。本文通过介绍越兴路南延工程中钉形双向水泥搅拌桩的试桩工艺流程和检测结果，着重分析了施工中如何控制其质量，充分展示了钉形双向水泥搅拌桩施工工艺流程。
关键词: 软基处理；钉形双向水泥搅拌桩；施工工艺
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特制的搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。钉形双向水泥搅拌桩在成桩过程中，由动力系统分别带动安装在同心钻杆上的内、外两组搅拌叶片同时正、反向旋转搅拌，通过搅拌叶片的伸缩使桩身上部截面扩大而形成的类似钉子形状的水泥土搅拌桩（见图一）。
图一、钉形水泥土双向搅拌桩构造图
钉形水泥土双向搅拌桩机设备主要有a底盘、b支架、c箱体、d同心双轴钻杆、e自动伸缩钻头等组成（见图二）。采用同心双轴钻杆，在内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆口，在外钻杆上安装反向旋转叶片，通过外杆上叶片反向旋转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土的作用，阻断水泥浆上冒途径，把水泥浆控制在两组叶片之间，保证水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀，确保成桩质量的施工方法。
立面图 剖面图
图二、钉形水泥土双向搅拌桩机设备图
一、试桩目的
试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。
二、施工准备
施工前应先平整场地。使地面基本保持水平。以利于制桩过程中机械的移动。在场地平整过程中。应注意清除桩位处地上、地下一切障碍包括大块石、树根和生活垃圾等，处于河塘处路基，首先清除底层淤泥，处于非河塘及老河道处路基，应开挖或回填至交工面后进行水泥搅拌桩施工，场地低洼时应回填粘土，不得回填杂土，查清地下管线的位置高度，做好临时截、排水设施，作好施工准备，以及供水供电线路、机械设备施工线路、机械设备放置位置、运输通道等，水电与桩机及桩打架的位置，提前改道重新敷设。
放线前对各控制点进行复核后，按设计图纸放线，准确定出各搅拌桩的位置；搅拌桩桩位应采用竹片或板条进行现场定位，点白灰定位，移动钻机要准确对孔，对孔误差不得大于50mm，并报监理复核。根据需要改动原设计位置的，需取得设计等的同意后，方可执行；
水泥搅拌桩应采用合格的P.042.5普通硅酸盐散装水泥。水灰比一般为0.45～0.55，水泥掺灰量拟为19﹪（水泥重量为被加固土体重量的19﹪）。使用前，应将水泥的样品送至当地质监部门认可的实验室送检。所需材料应提前进场，水泥（如有外加剂）必须有出厂合格证，水泥必须送试验室检验合格后方能使用。
三、施桩工艺流程
图三、 钉形与双向水泥土搅拌桩施工工艺流程图
a) 搅拌机就位：搅拌机到指定桩位并对中；
b) 喷浆下沉：启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转(外钻杆逆时针旋转，内钻杆顺时针旋转)切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；
c) 施工下部桩体：改变内、外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片收缩到下部桩体直径；喷浆切土下沉：两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到设计深度,在桩端应就地持续喷浆搅拌10秒以上；
d) 提升搅拌：搅拌机提升、关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至扩大头底面标高；
e) 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；提升搅拌：提升钻杆，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm;
f) 切土下沉：搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵，向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；
g) 提升搅拌：关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm，完成单桩施工。
g)清洗、移位
向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵．清洗全部管路中残存的水泥浆．直至基本干净，并将粘附在搅拌头上的软土清洗干净．然后移位。重复上述d)～f)步骤，再进行下一根桩的施工。
四、质量控制
（一）施工前质量控制
1对施工机械设备的检验
施工现场配备各种计量仪器设备．做好计量装置的标定工作。不合格的仪表必须更换：在每台桩机的钻架上画上钻进刻度线．标写醒目的深度；对搅拌叶片的伸展直径和机械性能进行检查，开机前必须调试．检查桩机运转和输料管畅通情况，确保机具的完好率。保证满足施工要求；每台桩机钻架相互垂直。两面上分别设置两个0．5kg重的吊线锤．并画上垂直线。
2对原材料的检验
首先．水泥深层搅拌桩所用水泥必须经过试验室抽检。满足规范的要求；其次，水泥的储备量必须达到至少足够完成施工一根桩的水泥用量；再者。水泥的堆放应该符合防雨、防潮的要求．严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。
（二）施工过程中的质量控制
1水泥浆的质量控制
在水泥浆的制备过程中，应严格控制水灰比。搅拌时间不得少于3min。水泥浆从拌和机倒入储浆罐时。需过滤、清除杂物。储浆罐容量要适当。避免因浆液不足而断桩．同时还要避免多余浆液在桶内沉淀。浪费材料．且制备好的浆液不得离析．泵送必须连续。拌制浆液的罐数、水泥用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。
2水泥成型中的搅拌施工控制
成桩应采用二次搅拌工艺．喷浆搅拌时钻头的提升(或下沉)速度不宜大于0．5m／min．钻头每转一圈的提升(或下沉)量以1．0cm～1．5era为宜。压浆速度应与提升(或下沉)速度相匹配。確保额定浆量在桩身长度范围内均匀分布；为保证桩端施工质量，当浆液到达喷浆El后。应喷浆座底30s，再均匀搅拌提升；搅拌机喷浆、提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，应有专人记录搅拌机每米下沉和提升的时间。深度记录误差不得大于10em。时间记录误差不得大于5s：最后。水泥深层搅拌桩垂直偏差不得大于1％．桩位布置偏差不得大于5cm．桩径偏差不得大于4％。
五、成桩质量检测
成桩要求
5.1施工前必须保证机架垂直，偏差不大于１％，保证机架底盘水平。
5.2桩位偏差不大于50mm，桩径和扩大头高度不小于设计值。
5.3桩长由设计和施工工艺参数控制，施工至设计桩底附近应注意最后30s电流和进尺参数，其值由工艺性试桩确定。
5.4成桩过程中应控制水泥浆的比重，并符合有关技术要求。
六、施工资料的整理
6.1在施工过程中应及时对每根桩做好施工记录。
6.2及时办理汇总、验收、签证等手续。
成桩质量检查
钉形水泥土双向搅拌桩桩位、桩径和垂直度偏差应按照表一的规定检查。
表一钉形水泥土双向搅拌桩质量检验标准
七、检验步骤及要求1、常规检查，成桩7天后采用浅部开挖桩头（深度宜超过停浆面下0.5m），目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径，做好记录，检查频率为总桩数的5％。
2、轻便触探，成桩7天后，可用轻型动力触探（N10）来检查每米桩身的均匀性，检验数量为施工总桩数的1%，且不少于3根，由于每次落锤量能较小，连续触探一般不大于4米。3、桩身取芯，成桩28天后可进行桩身取芯试验，现场进行标准贯入试验，结合室内试验检验桩身强度。取芯时，应注意取芯的工艺，应采用双管单动取样器钻取芯样，为保证试块尺寸，钻孔直径不小于108mm。检验桩数应随机抽取总桩数的0.5％，且每项单体工程不少于3根。同时，本工程要求与水泥搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块在标准养护条件下，28天龄期的立方体抗压强度平均值≥1.0Mpa。4、载荷试验，竖向承载双向水泥土搅拌桩承载力检验根据设计要求采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验，并宜在成桩28天后进行。检验数量为总桩数的0.5%～1%，且不少于3处。本工程试验桩体分为10米、15米两种类型。根据设计要求15米（10米）钉形水泥搅拌桩单桩设计承载力≥200KN（140KN）,复合地基承载力≥110Kpa (100Kpa)。
安全保证措施：
5、桩机、水泥浆搅拌机、压浆机所用电缆采用与电机设备功率向匹配的国标线，采用TN-S三相五线系统。整个配电系统应经过项目部专职电工检查后，方可开机。中途如电气系统出现故障，须有专职电工负责维护，严禁自行维护。
6、为了保证桩机的稳定性，移动桩机时，桩机的行走路线必须平整，经过挖机压实。
7、桩机施工时，非专业施工人员距离桩机的水平距离大于桶架的垂直高度。
8、施工人员戴好安全帽、安全鞋等防护用具。
9、每天严格按照倒班制度，不宜随意替班，以保证施工人员的安全、健康，避免因过度疲劳而出现意外。
八、结语
软基处理属于隐蔽工程，如施工质量不好，一旦被路堤等构筑物所覆盖，便构成隐患且不好检查及补救。因此，通过试桩科学的确定工艺参数，指导大面积的施工，紧抓施工环节，严格施工过程的管理，保证工程质量。
关键词: 软基处理；钉形双向水泥搅拌桩；施工工艺
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特制的搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。钉形双向水泥搅拌桩在成桩过程中，由动力系统分别带动安装在同心钻杆上的内、外两组搅拌叶片同时正、反向旋转搅拌，通过搅拌叶片的伸缩使桩身上部截面扩大而形成的类似钉子形状的水泥土搅拌桩（见图一）。
图一、钉形水泥土双向搅拌桩构造图
钉形水泥土双向搅拌桩机设备主要有a底盘、b支架、c箱体、d同心双轴钻杆、e自动伸缩钻头等组成（见图二）。采用同心双轴钻杆，在内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆口，在外钻杆上安装反向旋转叶片，通过外杆上叶片反向旋转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土的作用，阻断水泥浆上冒途径，把水泥浆控制在两组叶片之间，保证水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀，确保成桩质量的施工方法。
立面图 剖面图
图二、钉形水泥土双向搅拌桩机设备图
一、试桩目的
试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。
二、施工准备
施工前应先平整场地。使地面基本保持水平。以利于制桩过程中机械的移动。在场地平整过程中。应注意清除桩位处地上、地下一切障碍包括大块石、树根和生活垃圾等，处于河塘处路基，首先清除底层淤泥，处于非河塘及老河道处路基，应开挖或回填至交工面后进行水泥搅拌桩施工，场地低洼时应回填粘土，不得回填杂土，查清地下管线的位置高度，做好临时截、排水设施，作好施工准备，以及供水供电线路、机械设备施工线路、机械设备放置位置、运输通道等，水电与桩机及桩打架的位置，提前改道重新敷设。
放线前对各控制点进行复核后，按设计图纸放线，准确定出各搅拌桩的位置；搅拌桩桩位应采用竹片或板条进行现场定位，点白灰定位，移动钻机要准确对孔，对孔误差不得大于50mm，并报监理复核。根据需要改动原设计位置的，需取得设计等的同意后，方可执行；
水泥搅拌桩应采用合格的P.042.5普通硅酸盐散装水泥。水灰比一般为0.45～0.55，水泥掺灰量拟为19﹪（水泥重量为被加固土体重量的19﹪）。使用前，应将水泥的样品送至当地质监部门认可的实验室送检。所需材料应提前进场，水泥（如有外加剂）必须有出厂合格证，水泥必须送试验室检验合格后方能使用。
三、施桩工艺流程
图三、 钉形与双向水泥土搅拌桩施工工艺流程图
a) 搅拌机就位：搅拌机到指定桩位并对中；
b) 喷浆下沉：启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转(外钻杆逆时针旋转，内钻杆顺时针旋转)切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；
c) 施工下部桩体：改变内、外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片收缩到下部桩体直径；喷浆切土下沉：两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到设计深度,在桩端应就地持续喷浆搅拌10秒以上；
d) 提升搅拌：搅拌机提升、关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至扩大头底面标高；
e) 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；提升搅拌：提升钻杆，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm;
f) 切土下沉：搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵，向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；
g) 提升搅拌：关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm，完成单桩施工。
g)清洗、移位
向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵．清洗全部管路中残存的水泥浆．直至基本干净，并将粘附在搅拌头上的软土清洗干净．然后移位。重复上述d)～f)步骤，再进行下一根桩的施工。
四、质量控制
（一）施工前质量控制
1对施工机械设备的检验
施工现场配备各种计量仪器设备．做好计量装置的标定工作。不合格的仪表必须更换：在每台桩机的钻架上画上钻进刻度线．标写醒目的深度；对搅拌叶片的伸展直径和机械性能进行检查，开机前必须调试．检查桩机运转和输料管畅通情况，确保机具的完好率。保证满足施工要求；每台桩机钻架相互垂直。两面上分别设置两个0．5kg重的吊线锤．并画上垂直线。
2对原材料的检验
首先．水泥深层搅拌桩所用水泥必须经过试验室抽检。满足规范的要求；其次，水泥的储备量必须达到至少足够完成施工一根桩的水泥用量；再者。水泥的堆放应该符合防雨、防潮的要求．严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。
（二）施工过程中的质量控制
1水泥浆的质量控制
在水泥浆的制备过程中，应严格控制水灰比。搅拌时间不得少于3min。水泥浆从拌和机倒入储浆罐时。需过滤、清除杂物。储浆罐容量要适当。避免因浆液不足而断桩．同时还要避免多余浆液在桶内沉淀。浪费材料．且制备好的浆液不得离析．泵送必须连续。拌制浆液的罐数、水泥用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。
2水泥成型中的搅拌施工控制
成桩应采用二次搅拌工艺．喷浆搅拌时钻头的提升(或下沉)速度不宜大于0．5m／min．钻头每转一圈的提升(或下沉)量以1．0cm～1．5era为宜。压浆速度应与提升(或下沉)速度相匹配。確保额定浆量在桩身长度范围内均匀分布；为保证桩端施工质量，当浆液到达喷浆El后。应喷浆座底30s，再均匀搅拌提升；搅拌机喷浆、提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，应有专人记录搅拌机每米下沉和提升的时间。深度记录误差不得大于10em。时间记录误差不得大于5s：最后。水泥深层搅拌桩垂直偏差不得大于1％．桩位布置偏差不得大于5cm．桩径偏差不得大于4％。
五、成桩质量检测
成桩要求
5.1施工前必须保证机架垂直，偏差不大于１％，保证机架底盘水平。
5.2桩位偏差不大于50mm，桩径和扩大头高度不小于设计值。
5.3桩长由设计和施工工艺参数控制，施工至设计桩底附近应注意最后30s电流和进尺参数，其值由工艺性试桩确定。
5.4成桩过程中应控制水泥浆的比重，并符合有关技术要求。
六、施工资料的整理
6.1在施工过程中应及时对每根桩做好施工记录。
6.2及时办理汇总、验收、签证等手续。
成桩质量检查
钉形水泥土双向搅拌桩桩位、桩径和垂直度偏差应按照表一的规定检查。
表一钉形水泥土双向搅拌桩质量检验标准
七、检验步骤及要求1、常规检查，成桩7天后采用浅部开挖桩头（深度宜超过停浆面下0.5m），目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径，做好记录，检查频率为总桩数的5％。
2、轻便触探，成桩7天后，可用轻型动力触探（N10）来检查每米桩身的均匀性，检验数量为施工总桩数的1%，且不少于3根，由于每次落锤量能较小，连续触探一般不大于4米。3、桩身取芯，成桩28天后可进行桩身取芯试验，现场进行标准贯入试验，结合室内试验检验桩身强度。取芯时，应注意取芯的工艺，应采用双管单动取样器钻取芯样，为保证试块尺寸，钻孔直径不小于108mm。检验桩数应随机抽取总桩数的0.5％，且每项单体工程不少于3根。同时，本工程要求与水泥搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块在标准养护条件下，28天龄期的立方体抗压强度平均值≥1.0Mpa。4、载荷试验，竖向承载双向水泥土搅拌桩承载力检验根据设计要求采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验，并宜在成桩28天后进行。检验数量为总桩数的0.5%～1%，且不少于3处。本工程试验桩体分为10米、15米两种类型。根据设计要求15米（10米）钉形水泥搅拌桩单桩设计承载力≥200KN（140KN）,复合地基承载力≥110Kpa (100Kpa)。
安全保证措施：
5、桩机、水泥浆搅拌机、压浆机所用电缆采用与电机设备功率向匹配的国标线，采用TN-S三相五线系统。整个配电系统应经过项目部专职电工检查后，方可开机。中途如电气系统出现故障，须有专职电工负责维护，严禁自行维护。
6、为了保证桩机的稳定性，移动桩机时，桩机的行走路线必须平整，经过挖机压实。
7、桩机施工时，非专业施工人员距离桩机的水平距离大于桶架的垂直高度。
8、施工人员戴好安全帽、安全鞋等防护用具。
9、每天严格按照倒班制度，不宜随意替班，以保证施工人员的安全、健康，避免因过度疲劳而出现意外。
八、结语
软基处理属于隐蔽工程，如施工质量不好，一旦被路堤等构筑物所覆盖，便构成隐患且不好检查及补救。因此，通过试桩科学的确定工艺参数，指导大面积的施工，紧抓施工环节，严格施工过程的管理，保证工程质量。