中铁一局集团第五工程有限公司 陕西宝鸡 721006
摘要：就“温州地区沿海滩涂区软基处理施工技术”而言，复合地基加固应用较为广泛，其中水泥搅拌桩则是最为常见的一种加固方式之一。浆喷搅拌桩因土体含水率高而成桩质量较差，在温州地区应用逐渐萎缩；原先常规的粉喷桩施工技术在温州地区软基加固实践中因施工速度慢、加固质量差已处于被淘汰的状态，目前，本地区路基工程建设迫切需要一种技术上可靠、经济上合理，适合深厚淤泥土特点的新的施工技术，因此，对双向水泥搅拌粉喷桩技术进行研究显得相当有意义。
关键词：双向水泥搅拌粉喷桩；站场软基处理；应用
引言
在我国的沿海地区，铁路运输加海运已经成为当前的主流运输方式。而在货运铁路站场工程的建设过程中，如何改善和加固天然软弱地基越来越受到工程技术人员的重视，相应的地基加固技术也层出不穷。工程实践初步证明，双向搅拌粉喷桩能改善水泥土搅拌的均匀程度并提高粉喷桩成桩质量。该技术提高了粉喷桩的成桩质量，拓宽了粉喷桩的适用范围，节约了建设成本。
1工程概况
浙江乐清湾铁路乐清港站场位于乐清湾滩涂区，主要地层岩性为①-0：人工填土，主要成分为粉质黏土，夹碎块石。②-0-1：素填土，主要成为是粉质黏土及黏土。③-2：mQ4淤泥，灰、灰褐色，流塑。σ0=40Kpa。站场正线路基与到发线路基软基处理采用双向水泥搅拌粉喷桩，软基处理面积大，粉喷桩数量多,实施期间，结合地质特点，从机械选择、后台系统控制、施工工艺优化等方面对双向水泥搅拌粉喷桩进行研究，总结形成了一套双向水泥搅拌粉喷桩施工工法。
2材料与设备
2.1材料
粉喷桩数量较大时材料采用P.O42.5散装普通硅酸盐水泥，数量较少时采用P.O42.5袋装普通硅酸盐水泥。
2.2机型设备
主要设备为双向搅拌桩机、送粉罐、空气压缩机，一台双向搅拌桩机共配1个送粉罐、1台电子计量仪、1台空气压缩机、1台搅拌深度自动记录仪。供电一般采用当地变压器接入或采用发电机。主要机型设备类型包括SXJB-A,主要用于打桩；120KW，主要用于供电；98A-2，主要用于储存水泥等。
3工艺原理
3.1成桩原理
双向水泥搅拌粉喷桩是用钻机钻到预定深度，用空气压缩机把水泥粉通过输送管送至钻杆端头的特殊喷嘴，以高压水平喷入土层，不断切削土层并与切削下来的土充分搅拌混合，在喷射力有效射程范围内，形成一个由圆盘混合物连续堆积成的圆柱状凝固体。
图1双向搅拌钻头结构示意图
3.2设备原理
3.2.1双向搅拌钻头原理
双向水泥搅拌桩机钻头包括与外钻杆连接的外钻头和与内钻杆连接的内钻头、内外钻头与钻杆之间均通过螺纹连接。外钻头设有与外钻杆连接的套管，在套管的内壁设有与内钻杆之间配合的轴承和密封装置，内钻头设有与内钻杆对接的芯管，芯管的外壁设有上下两层叶片，下层叶片的下部为钻尖，两层叶片之间的垂直距离约为20～30cm,在两层叶片之间，靠近上层的叶片的芯管上开有喷灰口，双向搅拌粉喷桩机密封钻头为两个相反方向的搅拌方式，通过由同轴的的内外钻杆组成的钻杆来实现；外钻头的传动点在钻杆的下部，由底部的磨盘来实现，内钻头的传动点在钻杆的上部，是通过上部电机传动。内外钻头上分别焊上两层长方形搅拌叶片，内钻头的搅拌叶片在外钻头的搅拌叶片的下方，内外钻头之间用自润滑的塑料轴承来固定，同时在内外钻头之间用黄油盘根密封，并在套管的下端部装有密封盖。内外钻头的搅拌叶片各设有上下两层，叶片呈十字形交叉设置，钻头结构示意图见图1所示。
4施工工艺流程及操作要点
4.1工艺流程图（见图2）
4.2施工方法及操作要点
4.2.1桩基就位
双向搅拌机桩机定位，移动到指定桩位并对中；开钻前应检查钻头，确保钻头直径的磨损量小于1cm。
4.2.2喷粉下沉
启动搅拌桩施工机械，机械沿导向架向下触土，下面一组叶轮旋转强制切土，同时启动自动记录仪，空压机送气，开始钻进，下钻速度控制在0.9m～1.3m/min。通过喷嘴向土体中高压喷水泥粉，促使固化材料就地黏附在旋转产生空隙的土中，上面一组叶轮旋转搅拌，把土与水泥粉搅拌混合在一起，保证搅拌均匀。两组叶片同时正反向(外钻杆逆时针旋转，内钻杆顺时针旋转)旋转切割、搅拌土体，并持续下沉至桩底设计标高，完成“搅、喷、拌”过程。送灰时，喷粉压力保持在0.5～0.7MPa。
4.2.3提升搅拌
关闭送粉装置，桩机提升，钻头提升速度控制在0.9m～1.1m/min；搅拌叶片保持成桩时的旋转方向，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土；桩机提升至原地面时，桩头应原位搅拌约30s。在钻杆提升过程中，应连续送气，送气压力保持在0.2～0.3MPa，以防止喷灰口堵塞。
4.2.4成桩移位
当内钻杆钻头提离原地面10cm后，先将外钻杆停止转动，然后将内钻杆停止转动，关闭搅拌机械移位至下一桩位。
5质量控制措施
5.1双向搅拌水泥粉喷桩质量控制措施
施工场地应平整，不得有积水，施工面两侧应设排水设施。布桩位置要准确，清晰可辨。
工程量小用袋装水泥时要堆放在高处，堆放场地四周要排水畅通，确保无积水现象，下部要垫好，保持通风良好。不同品种、不同厂家、不同型号的水泥严禁混合使用。水泥的防雨遮盖设施要完善，确保水泥不受潮、不变质。施工前应对桩机进行全面检查，用水平尺及垂球校正机架前后、左右的水平度，控制机架的钻杆倾斜度不得大于1%，成型后每根桩的竖直度误差不大于1.5%。施工过程应控制好喷粉量、喷气压力、钻进及搅拌速度等参数，确保喷粉搅拌的均匀性，水泥粉用量及搅拌深度应满足设计要求。施工中及时、认真填写原始记录等资料，所有的资料数据必须真实可靠，并做好汇总、签认工作。
每天施工结束后，认真核对每台桩机的实际水泥用量与设计数量是否相符，发现问题及时改正。
5.2质量检测
5.2.1取芯检验
成桩28天后，钻孔取芯，在桩径的1/4处用双管单动取样器在桩长范围内取芯，检查桩的完整性和均匀性，至桩顶以下每2~3米取样做无侧限抗压强度试验，检测数量为总桩数的2‰，且不少于3根。要求桩身90天龄期试块无侧限抗压强度不小于1.5Mpa,28天龄期钻孔取芯的试块无侧限抗压强度不小于1.0Mpa。用钻孔的方法连续取水泥土搅拌桩桩芯，可直观的检验桩体强度和均匀性，取芯通常用108mm的岩芯管，取出后可当场检查桩芯的连续性、均匀性和硬度、并用锯、刀割成试块做无侧限抗压强度试验，但由于桩的不均匀性在取样过程中水泥土很容易破碎，取出的试块做强度试验很难保证其真实性，使用本方法时应有良好的取芯设备和技术，确保桩芯的完整性和原状强度。
3)5.2.2地基承载力检测
成桩28天后采用平板载荷法进行单桩复合地基承载力或单桩承载力载荷试验，载荷试验须采用慢速维持荷载法，通过标定的高压油泵和50吨千斤顶加压，压力由经过标定的压力表给出，再由千斤顶的标定曲线换算成荷载值，压力表精度不小于0.4级。检测数量为总桩数的2‰，且不少于3根。
结语
总之，双向水泥搅拌粉喷桩喷灰搅拌均匀，成桩质量好，桩身强度相对较高。施工效率高，比常规搅拌桩机施工节约大概一半的时间和费用，能有效压缩施工工期，节约施工成本。本文以浙江乐清湾铁路乐清港站场软基处理为例，分析了双向水泥搅拌粉喷桩喷施工原理、工艺流程及具体的施工方法，最后阐述了质量控制措施，以供参考。
参考文献
［1］李志强．钉型水泥土双向搅拌桩在高速公路的应用．交通世界，2014，(7):120～122.
［2］汪阳．钉型水泥土双向搅拌桩软基处理技术应用．安徽建筑，2014，(1):95～96.
［3］陈奇平．钉型水泥土双向搅拌桩在深层软基处理中的应用．水利科技，2014，(2):57～59.
论文作者:范宝红
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/16
标签：钻杆论文; 钻头论文; 水泥论文; 双向论文; 叶片论文; 乐清论文; 均匀论文; 《建筑学研究前沿》2018年第20期论文;