水泥土双向搅拌桩施工技术在高速公路软基处理中的应用

马翔

摘 要：近年来，由于双向水泥搅拌桩施工技术对比传统的技术有着明显的优势，因而在软基处理中得到了较为广泛的应用，水泥土双向搅拌桩施工技术也在高速公路软土地基处理中被进一步应用。本文通过工程案例，对水泥土双向搅拌桩相关的施工技术的要点及应用展开探究。

关键词：水泥土双向搅拌桩；施工技术；复合地基处理

中图分类号：TU471 文献标识码：A

利用雙向水泥搅拌桩施工工艺可以有效地解决传统水泥搅拌桩在施工中遇到的一些问题，使得施工的效率与质量都大为提升。本文结合具体的工程，首先对双向与传统的水泥搅拌桩作比较，再对双向水泥搅拌桩的技术要点、流程及相关的质量控制措施进行概述。

1 工程概况

阜兴泰高速公路XHT-3标，线路长度约为9.015km，本标段软基处理形式采用PC静压管桩、水泥土双向搅拌桩两种形式，本标段共有双向搅拌桩共计592492延米，搅拌桩桩长5m～9.5m，分湿法水泥土搅拌桩和干法水泥土搅拌桩，其中湿法搅拌桩396033延米，干法搅拌桩196459延米。湿法水泥土搅拌桩适用于软土层天然含水量小于55%的路段，设计水泥用量为55kg/m，干法水泥土搅拌桩适用于软土层天然含水量超过55%的路段，设计水泥用量65kg/m。水泥土双向搅拌桩桩径50cm，平面布置为梅花形。

2 水泥土双向搅拌桩与一般水泥搅拌桩施工技术差别

一般水泥搅拌桩可以进一步增强软土地基的承载水平，此外针对软土地基的沉降可以全面的进行掌控，从而尽量的降低软土地基的沉降，改良土体的整体稳定性。普遍来看水泥搅拌桩具备不长的施工时间、明显的功效还有很低的投入资金，在中国公路建设中的部分软土地基中被大面积的使用。然而，针对其实质来说，水泥搅拌桩的品质有很多的不足之处，首先在土与孔隙水还有喷浆压力下，让水泥浆在受到钻杆的提升影响基础之上上行，普遍有部分水泥浆溢出了地面，从而让水泥浆实际在土体中的喷浆量数值分布严重的失衡；其次以往的水泥搅拌桩普遍选择的是单向旋转搅拌叶片，单向旋转搅拌会导致搅拌失衡，从而影响水泥搅拌桩的成桩质量。

然而，双向水泥搅拌桩关键的工作的过程在于选择使用了同心双轴钻杆，同时正向旋转叶片喷浆口建立在内钻杆基础之上，反向旋转叶片就建立在外钻杆上。在进行旋转的时候，让压浆的作用对水泥可以进行适当的搅拌，双向搅拌工艺可以使得搅拌更均匀、桩体成桩质量更高。

3 双向水泥搅拌桩施工工艺由首件试桩确定

3.1 试桩目的

（1）根据设计图纸上给出的明确钻进速率、增加速率、喷浆压力、水泥浆水灰比等施工指标确定适合本地质状况的实际技术参数指标。

（2）根据试桩审查设计给出的地质状况，验证编制的施工方案中的施工工艺的有效性。

3.2 双向水泥搅拌桩首件施工相关的技术要求

（1）双向水泥搅拌桩采用的是P.O42.5级普通硅酸盐水泥，掺入量普遍要超过设计用来的10%，选择三种水泥掺量分别是图纸设计要求水泥剂量及±5kg/m图纸设计要求水泥剂量。测试试件7天、28天、90天龄期强度，水泥土的性能指标以90天龄期试验结果为准。试桩时在室内配合比试验水灰比是1.71，28天强度确定后进行；

（2）根据施工规范及江苏省高速公路水泥搅拌桩施工地方标准有关要求，双向水泥搅拌桩需进行试桩三根，试桩桩长和选择的钻进速率、增加速率、水泥用量；

（3）试桩施工结束7天后，开挖出桩头，目测审核桩身成桩品质，28天后钻芯取样对桩身质量达标的试桩加以比较，确定钻进速率、增加速率、喷浆压力值，同时根据单根试桩水泥浆的整体用量对每米水泥用量进行计算，从而指导进一步进行施工。如果3根试桩桩身品质都不达标，就需改变参数再一次的试桩直到满足设计要求，再安排大面积施工；

3.3 试桩施工工艺

3.3.1 施工准备

提前的平整双向水泥搅拌桩施工场地达到施工设计图纸要求的整平标高，去除地上存在的树根与生活垃圾等，对场地进行压实满足设计图纸要求；施工场地内设置好临时截、排水装置，合理布局好供水、供电线路、防扬尘、防泥浆污染等相关环节的施工准备工作。

3.3.2 测量放样

放线准备阶段审核经监理工程师批复好的所有的控制点计算成果，根据设计图纸布桩图计算出坐标进行放线，准确对双向水泥搅拌桩进行定位，桩位插入竹签同时撒白灰十字线进行精确定位。

3.3.3 移机对位

把双向搅拌桩机设置于测设的桩位地点，让钻头和桩位放出的竹签对准，对准偏差不能超过规范规定的允许偏差。双向搅拌桩机就位完毕需要落实好水平校正、钻杆对位工作，采用2台经纬仪成90度布置检验钻杆垂直度，垂直度偏差不超过设计规定的1%范围。

3.3.4 制浆

水泥浆制备严格根据设计配比进行配制。调和水泥浆过程中，水需干净，pH值经过检验满足要求。首先将符合制浆用量的水添加进制浆桶里，随后加入设计用量的水泥，打开搅拌机进行搅拌，搅拌时间需要超过3分钟，过筛后倒进灰浆池里面。

3.3.5 喷浆搅拌、下沉

双向搅拌桩机工作后正、反向旋转叶片边喷浆边下沉到设计的桩定标高后，不再下沉。让压浆泵继续喷浆半分钟，等到喷浆压力实现计划的参数和水泥浆还土体充分搅拌基础之上根据沉桩速率进行下沉。根据要求下沉速率到设计的桩底高程，达到设计装底标高时候要停滞1分钟确保桩尖质量，同时注重二喷二搅环节。

3.3.6 喷浆搅拌、提升

施工时喷浆搅拌提升，做好反复二喷二搅环节，从而实现四喷四搅的工艺标准。水泥浆用量和桩长根据电子记录仪明确，施工准备阶段需对电子记录仪加以标定，标定好的电子记录仪需在监理工程师见证下铅封，这项工作完成后才可以使用电子记录仪。

3.3.7 钻机移位

将钻机等机具装置调整至需施工的桩位上对准，开展第二根桩的施工工作。

3.3.8 管路清洗

对集料斗里添加一定的清水，让灰浆泵工作，去除所有管路里面遗留的水泥浆，管里、机里不剩余漿液，把附着于搅拌头的软土进行彻底的清理。

3.3.9 桩基检测

双向水泥搅拌桩的品质审核涵盖了桩身整体性等。桩身整体性以及无侧限抗压强度能选择一周后浅部开挖桩头与成桩一个月后钻孔取芯措施，单桩还有复合地基承载力选择的是载荷试验措施进行审核。

4 双向水泥搅拌桩首件桩施工总结

（1）试桩完毕7天后，开挖桩头进行审核，目测桩头外部情况很好，桩径达到了设计标准，桩身完整性满足要求。

（2）试桩完毕28天后，开展钻芯取样和单桩承载力审核工作，芯样所有指标达到了设计标准，单桩承载力特征值必须达到了设计标准。

（3）施工过程中严格按照规范要求，控制各环节的时间，其中下钻速度小于等于1.0m/min；提升速度小于等于0.8m/min。

（4）施工时用两台经纬仪控制搅拌桩机钻杆垂直度，搅拌桩的垂直度偏差有数据看出满足要求，均小于等于1%，桩位偏差均小于50mm，桩径、桩长满足设计要求。

5 双向水泥搅拌桩施工中易出现的一些问题及改进措施

首件施工过程中，各施工环节基本正常，施工方法和步骤科学合理，粉喷桩成桩质量可以保证，能对以后大规模桩基施工起到一定的指导、示范作用，但首件施工中还是暴露了一些细节问题。

（1）水泥储存罐有水泥结块未处理干净，导致在转进喷灰时堵塞管道。发现此问题后我标立即采取用过滤网过滤的方式将水泥结块过滤出来。

（2）在试桩过程中产生了少量的粉尘，对环境会有影响。发现此问题后我标在该施工场地采取了洒水措施来避免粉尘的产生。

（3）双向水泥搅拌桩所选择的水泥的类别需达到设计的有关标准，相关检验证书等手续应该具备。

（4）进一步掌控双向搅拌桩设备具有的钻进与提升速率，以保证成桩品质。

（5）进行跟踪测量，确保双向搅拌桩各项质量指标的满足设计及规范要求。

6 水泥土双向搅拌桩施工技术优越性

双向搅拌桩机里具有双向喷搅功能，防止水泥浆上冒措施，确保桩体水泥均匀性，保证了成桩品质；同时降低了施工对桩周土体的扰动，受力均匀，可以把上端荷载转移至地基深部位置，降低复合地基沉降，与一般水泥搅拌桩比较起来双向搅拌桩施工工艺有较为深远的施工前景。

双向水泥搅拌桩把一般的搅拌桩的四搅两喷调整成了两搅一喷，在很大程度上增加了工效与搅拌成效；施工工艺与时俱进，降低了施工噪音的排放，可以进一步掌控好施工形成的固废，施工阶段降低了环境污染，具有很好的环境效益。

结语

高速公路软土复合地基处理在隐蔽工程的范畴之内，怎样选择处理方案在工程质量中发挥着举足轻重的作用，根据该实体工程施工案例双向水泥搅拌桩的施工项目总结出双向水泥搅拌桩在高速公路软土复合地基处理中前景一片光明，可以缩短施工时间，增加工作效率，有效的确保路基整理稳定性，降低对环境的污染，在技术条件支持的基础之上将被广泛的运用。

参考文献

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