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摘要：随着社会的发展与进步，重视钉形水泥土双向搅拌桩施工技术对于现实生活具有重要的意义。本文主要介绍钉形水泥土双向搅拌桩施工技术及应用的有关内容。
关键词 ：钉形水泥土；双向搅拌桩；施工技术；应用；
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
引言
常规的水泥土搅拌桩施工，成桩质量和软基处理效果不是很理想，容易发生桩身强度不足，承载力不能满足设计要求。钉形水泥土双向搅拌桩是对常规水泥土搅拌桩的重大改进，它利用内外钻杆同时双向搅拌，阻断了水泥浆上冒的途径，并且通过钻头上叶片的伸缩，使桩体上部直径扩大，有效改善复合地基的承载特性，充分发挥地基土与增强体两部分承担荷载的潜能，使水泥土搅拌桩的成桩质量和软基处理效果得到较好的保障。
一、钉形水泥土双向搅拌桩机械及成桩原理
钉形水泥土双向搅拌桩的成桩机械是对现行水泥土搅拌桩成桩机械的动力传动系统、钻杆以及钻头进行改进, 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, 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;同时将搅拌叶片设置成可伸缩叶片, 以方便施工水泥土搅拌桩的上、下不同截面的桩身。钉形水泥土双向搅拌桩即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。
二、钉形水泥双向搅拌桩施工流程
2.1搅拌机就位：起重机悬吊搅拌机到指定桩位并对中；
2.2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；
2.3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,桩端应就地持续喷浆搅拌10秒以上；
2.4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；
2.5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；
2.6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；
2.7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。
三、钉形水泥双向搅拌桩施工工艺
3. 1准备工作
在钉形双向水泥土搅拌桩施工前，必须做好施工现场的开工准备工作，具体包括以下几方面：
1）施工场地已平整，地上、地下障碍物已清除，场地满足桩机的移位要求；
2）按照设计图纸的要求进行施工放线、确定桩位；
3）根据工艺性试桩的结果，确定钻进及提升速度、工作压力、最佳灰浆稠度等技术参数，制定施工组织设计和质量控制措施；
4）准备好施工所需的各种材料，并检验合格。
3. 2工艺性试桩
为严格控制钉形水泥土双向搅拌桩的施工质量，更科学地指导施工，在正式开工前，必须进行现场试桩检验，其目的为：
1）确定水泥浆液重度和输浆量，选择合适的输浆泵；
2）掌握下钻和提升的难易程度，确定钻头进入土层的电流变化情况；
3）检验室内试验所确定的水灰比和配合比是否符合；
4）合理选择喷浆口的位置及大小；
5）掌握搅拌机提升、下沉、复搅的速度，确定水泥浆到达喷浆口的时间等参数；
6）验证成桩的均匀度及桩径大小。
一般情况下，同一场地试桩数量不少于3 根；根据工艺性试桩检测结果编写施工组织设计，组织现场实施。
3.3施工工艺，钉形水泥土双向搅拌桩上部（扩大头）采用四搅三喷，下部采用二搅一喷施工工艺，具体施工顺序如下：
1）桩机定位：放线、定位，安装打桩机，移至指定樁位并对中。
2）切土下沉：启动搅拌机，叶片伸展到扩大头设计直径，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启灰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，直到扩大头设计深度。
3）缩径切土下沉：改变内外钻杆的旋转方向，使叶片收缩至下部桩体设计直径，两组叶片同时正反向旋转，切割搅拌土体，直至设计深度，在桩底持续喷浆搅拌不小于10秒。
4）提升搅拌：关闭灰浆泵，提升搅拌机，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至扩大头底面。
5）扩径提升搅拌：改变内外钻杆的旋转方向，使叶片伸展至扩大头直径，开启灰浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至地表，关闭灰浆泵，并检查检查搅拌叶片是否伸展至扩大头直径。
6）搅拌下沉：两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，同时开启灰浆泵喷浆，直至扩大头设计深度。
7）提升搅拌：关闭灰浆泵，提升搅拌机，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至地表或桩顶以上50cm
3.4质量控制，为了保证施工质量，施工单位要根据工艺性试桩确定的各种操作技术参数制定施工要点，具体要求如下：
1）为保证双向水泥土搅拌桩的垂直度，首先保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度，控制水泥土搅拌桩的垂直度偏差不得大于1.5%，桩位偏差不得大于5cm
2）严格控制钻机下钻深度、喷浆高程及停浆面，确保喷浆长度和水泥浆液喷入量达到设计要求。如因意外原因断浆，必须以最早的时间（3h以内）补喷，重叠复喷50cm以上，超过3h按照规定重新补打一根桩。确保全桩水泥用量不得少于试桩时确定的水泥用量，每米用浆量误差不得大于5％。
3）水泥浆必须按预订的配比进行拌制，保证每根桩所需的浆液一次单独拌制完成，使用前过筛并在3小时内用完。浆液储量不得少于一根桩的用量，否则不得进行下一根桩的施工，施工时输浆管路保持潮湿，以利于输浆。
4）对输浆管经常检查，不得泄漏和堵塞，管道长度不得大于60m。定期检查钻头。保持钻头直径误差在-1cm～+3cm之间。
5）合理安排施工顺序，以利于整体的成桩质量和软基处理效果。
6）成桩资料应在施工现场打印，每根水泥土搅拌桩施工完成后，应立即打印成桩资料，严禁补打资料。
四、钉形与双向水泥土搅拌桩成桩的应用分析
在充分研究水泥土搅拌桩的加固机理和影响水泥土搅拌桩的桩身质量因素基础上，通过本课题的探索与实践，实施了钉形与双向水泥土搅拌桩，其技术原理是：钉形水泥土双向搅拌桩是在搅拌桩上配置专用的电动设备和多功能的钻头， 在水泥土搅拌成桩过程中，使用同心双轴的钻杆，让动力系统带动同心钻杆上内、外搅拌叶片，同时进行正、反两个方向的旋转搅拌而形成桩体；利用软基土体的主被动压力，将内外钻杆上的叶片打开或收缩，桩径就会相应的变大或变小，从而形成钉形水泥土双向搅拌桩。
通过试验结果分析、成桩质量检查、桩身质量检测和承载能力的检验，证明钉形水泥土双向搅拌桩的技术优势有如下体现：
（1）桩身品质优异。它的工艺是双向搅拌，这样就增强了桩身的强度以及搅拌的均匀性，深部桩体的质量就能被确保了。
（2）承载能力高。单桩承载力和复合地基承载力较常规水泥土搅拌桩要强的多。
（3）加固效果非常好。在填土高度和地质条件相近的情况下，最大地表沉降、侧向位移及超孔压均比常规桩复合地基小。
（4）在处理深度方面，性能优越于其他设备。钉形水泥土双向搅拌桩处理深度可大于一般搅拌桩20m。
（5）经济价值优异。钉形水泥土双向搅拌桩比常规桩可节约30﹪的投资。结束语
钉形水泥土双向搅拌桩成桩质量检查、桩身质量检测和承载力的检验证明，与常规的水泥土搅拌桩施工相比较，钉形水泥土双向搅拌桩的成桩质量和软基处理效果均有较大提高，软基处理总成本有所下降，因此在市政道路软土路基处理中具有推广价值。
参考文献
[1]苏JG/T024-2007. 钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程[S].
[2]刘松玉, 钟文华. 钉形桩成桩的工艺方法( 专利号:CN200310106224.2) , 2005.
[3]席培胜. 水泥土深层搅拌法加固软弱地基新技术研究[J].施工技术,2006.
[4]储海岩．双向水泥土搅拌桩加固软土地基试验研究[J].岩土力学，2007.
关键词 ：钉形水泥土；双向搅拌桩；施工技术；应用；
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
引言
常规的水泥土搅拌桩施工，成桩质量和软基处理效果不是很理想，容易发生桩身强度不足，承载力不能满足设计要求。钉形水泥土双向搅拌桩是对常规水泥土搅拌桩的重大改进，它利用内外钻杆同时双向搅拌，阻断了水泥浆上冒的途径，并且通过钻头上叶片的伸缩，使桩体上部直径扩大，有效改善复合地基的承载特性，充分发挥地基土与增强体两部分承担荷载的潜能，使水泥土搅拌桩的成桩质量和软基处理效果得到较好的保障。
一、钉形水泥土双向搅拌桩机械及成桩原理
钉形水泥土双向搅拌桩的成桩机械是对现行水泥土搅拌桩成桩机械的动力传动系统、钻杆以及钻头进行改进, 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, 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;同时将搅拌叶片设置成可伸缩叶片, 以方便施工水泥土搅拌桩的上、下不同截面的桩身。钉形水泥土双向搅拌桩即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。
二、钉形水泥双向搅拌桩施工流程
2.1搅拌机就位：起重机悬吊搅拌机到指定桩位并对中；
2.2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；
2.3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,桩端应就地持续喷浆搅拌10秒以上；
2.4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；
2.5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；
2.6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；
2.7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。
三、钉形水泥双向搅拌桩施工工艺
3. 1准备工作
在钉形双向水泥土搅拌桩施工前，必须做好施工现场的开工准备工作，具体包括以下几方面：
1）施工场地已平整，地上、地下障碍物已清除，场地满足桩机的移位要求；
2）按照设计图纸的要求进行施工放线、确定桩位；
3）根据工艺性试桩的结果，确定钻进及提升速度、工作压力、最佳灰浆稠度等技术参数，制定施工组织设计和质量控制措施；
4）准备好施工所需的各种材料，并检验合格。
3. 2工艺性试桩
为严格控制钉形水泥土双向搅拌桩的施工质量，更科学地指导施工，在正式开工前，必须进行现场试桩检验，其目的为：
1）确定水泥浆液重度和输浆量，选择合适的输浆泵；
2）掌握下钻和提升的难易程度，确定钻头进入土层的电流变化情况；
3）检验室内试验所确定的水灰比和配合比是否符合；
4）合理选择喷浆口的位置及大小；
5）掌握搅拌机提升、下沉、复搅的速度，确定水泥浆到达喷浆口的时间等参数；
6）验证成桩的均匀度及桩径大小。
一般情况下，同一场地试桩数量不少于3 根；根据工艺性试桩检测结果编写施工组织设计，组织现场实施。
3.3施工工艺，钉形水泥土双向搅拌桩上部（扩大头）采用四搅三喷，下部采用二搅一喷施工工艺，具体施工顺序如下：
1）桩机定位：放线、定位，安装打桩机，移至指定樁位并对中。
2）切土下沉：启动搅拌机，叶片伸展到扩大头设计直径，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启灰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，直到扩大头设计深度。
3）缩径切土下沉：改变内外钻杆的旋转方向，使叶片收缩至下部桩体设计直径，两组叶片同时正反向旋转，切割搅拌土体，直至设计深度，在桩底持续喷浆搅拌不小于10秒。
4）提升搅拌：关闭灰浆泵，提升搅拌机，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至扩大头底面。
5）扩径提升搅拌：改变内外钻杆的旋转方向，使叶片伸展至扩大头直径，开启灰浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至地表，关闭灰浆泵，并检查检查搅拌叶片是否伸展至扩大头直径。
6）搅拌下沉：两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，同时开启灰浆泵喷浆，直至扩大头设计深度。
7）提升搅拌：关闭灰浆泵，提升搅拌机，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至地表或桩顶以上50cm
3.4质量控制，为了保证施工质量，施工单位要根据工艺性试桩确定的各种操作技术参数制定施工要点，具体要求如下：
1）为保证双向水泥土搅拌桩的垂直度，首先保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度，控制水泥土搅拌桩的垂直度偏差不得大于1.5%，桩位偏差不得大于5cm
2）严格控制钻机下钻深度、喷浆高程及停浆面，确保喷浆长度和水泥浆液喷入量达到设计要求。如因意外原因断浆，必须以最早的时间（3h以内）补喷，重叠复喷50cm以上，超过3h按照规定重新补打一根桩。确保全桩水泥用量不得少于试桩时确定的水泥用量，每米用浆量误差不得大于5％。
3）水泥浆必须按预订的配比进行拌制，保证每根桩所需的浆液一次单独拌制完成，使用前过筛并在3小时内用完。浆液储量不得少于一根桩的用量，否则不得进行下一根桩的施工，施工时输浆管路保持潮湿，以利于输浆。
4）对输浆管经常检查，不得泄漏和堵塞，管道长度不得大于60m。定期检查钻头。保持钻头直径误差在-1cm～+3cm之间。
5）合理安排施工顺序，以利于整体的成桩质量和软基处理效果。
6）成桩资料应在施工现场打印，每根水泥土搅拌桩施工完成后，应立即打印成桩资料，严禁补打资料。
四、钉形与双向水泥土搅拌桩成桩的应用分析
在充分研究水泥土搅拌桩的加固机理和影响水泥土搅拌桩的桩身质量因素基础上，通过本课题的探索与实践，实施了钉形与双向水泥土搅拌桩，其技术原理是：钉形水泥土双向搅拌桩是在搅拌桩上配置专用的电动设备和多功能的钻头， 在水泥土搅拌成桩过程中，使用同心双轴的钻杆，让动力系统带动同心钻杆上内、外搅拌叶片，同时进行正、反两个方向的旋转搅拌而形成桩体；利用软基土体的主被动压力，将内外钻杆上的叶片打开或收缩，桩径就会相应的变大或变小，从而形成钉形水泥土双向搅拌桩。
通过试验结果分析、成桩质量检查、桩身质量检测和承载能力的检验，证明钉形水泥土双向搅拌桩的技术优势有如下体现：
（1）桩身品质优异。它的工艺是双向搅拌，这样就增强了桩身的强度以及搅拌的均匀性，深部桩体的质量就能被确保了。
（2）承载能力高。单桩承载力和复合地基承载力较常规水泥土搅拌桩要强的多。
（3）加固效果非常好。在填土高度和地质条件相近的情况下，最大地表沉降、侧向位移及超孔压均比常规桩复合地基小。
（4）在处理深度方面，性能优越于其他设备。钉形水泥土双向搅拌桩处理深度可大于一般搅拌桩20m。
（5）经济价值优异。钉形水泥土双向搅拌桩比常规桩可节约30﹪的投资。结束语
钉形水泥土双向搅拌桩成桩质量检查、桩身质量检测和承载力的检验证明，与常规的水泥土搅拌桩施工相比较，钉形水泥土双向搅拌桩的成桩质量和软基处理效果均有较大提高，软基处理总成本有所下降，因此在市政道路软土路基处理中具有推广价值。
参考文献
[1]苏JG/T024-2007. 钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程[S].
[2]刘松玉, 钟文华. 钉形桩成桩的工艺方法( 专利号:CN200310106224.2) , 2005.
[3]席培胜. 水泥土深层搅拌法加固软弱地基新技术研究[J].施工技术,2006.
[4]储海岩．双向水泥土搅拌桩加固软土地基试验研究[J].岩土力学，2007.