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摘要：双向水泥搅拌桩是众多软土地基处理中一种的有效方法，与传统的单向水泥搅拌桩法相比效果明显。本文首先阐述了软土的成因、特点以及其带来的危害，就双向水泥搅拌桩法与单向水泥搅拌桩法的异同进行了分析，并结合某市政道路工程实践，从施工技术、注意事项以及质检方法等几个方面，探讨了双向水泥搅拌桩施工工艺及质量控制要点，以期能为类似的施工建设提供参考借鉴。
关键词：市政道路；水泥搅拌桩；软基处理；成桩质量
市政道路软基处理是为了提高地基强度、保证地基的稳定性，以减低软土的压缩性，减小基础沉降，保障道路路面的施工质量。随着市政道路建设的不断发展，软土路基加固处理的方法也越来越多。在市政道路软基处理中，水泥搅拌桩是普遍应用的一种方法，在诸多工程实例中都得到了使用。但在使用过程中也遇到了一些问题，因此，人们在原搅拌桩的基础上研究出了双向搅拌桩，对于软基中的处理起到很大的巩固效果。
1 软土的成因、特点以及危害性
1.1 软土成因
我国很多地方都存在软土地质，尤其是河流三角洲位置最容易形成冲积平原。在历史进程中，河流由于受到地球偏移的影响，北半球地区的河流会一定程度向右形成冲击力，长此以往，河岸冲击掉的部分会在某地方堆积起来，从而形成三角洲。河流三角洲的泥质较为松软，地质环境条件比较脆弱。在场地地表之下都是第四纪地层，属于晚近地质历史时期，其固结程度相对较低。根据工程地质勘察资料显示，某地拟建道路的沿线地基附近100m都属于第四季松散沉积物，这些沉积物由粉性土、饱和黏性土以及砂土组成。道路部分浅部发育土层有素填土、灰色淤泥质粉质黏土、灰色砂质粉土等。
1.2 软土特点
软土主要是指在湖沼、谷地、滨海以及河滩沉积中的细粒土，这些土质不仅具有较高的天然含水量，而且孔隙比大、抗剪强度低、压缩性较高。其中灰色粉质黏土层属于灵敏度高且压缩性较好的低强度软黏土，受到荷载作用容易形成较为显著的沉降变形，其土层渗透系数较小，而且固结速度较慢，在路基中处于主要压缩层，为道路沉降控制产生了消极影响。
1.3 软土的危害性
路基是市政道路的重要组成部分，它是根据路线位置以及相关技术要求经过修筑后形成的呈带状分布的构造物，路基在使用过程中需要承受路面上的荷载，这就需要路基不仅需要较高的强度，而且还有一定的耐久性和稳定性。因为软土地基孔隙比比较大，压缩性强，天然含水量高，而且承载能力也不能保证，所以如果在地质土层中出现软土将有极大概率导致路基沉降，无论是对施工阶段，还是后期使用阶段都会给整个路基的质量带来影响。如果路基施工存在较快的加荷速率，软土来不及固结，都会使其由于加载而出现剪切强度大于土体抗剪强度，导致局部剪切破坏，造成施工过程中出现路堤滑塌以及纵向开裂，引起软土地基失稳破坏情况。假如没有对软土地基进行有针对性处理，在长时间之后会出现桥头跳车以及路面沉陷等情况，对市政道路的正常使用带来影响。
2 双向水泥搅拌桩法与单向水泥搅拌桩法的异同
过去应用的单向水泥土搅拌桩在搅拌过程中会应用到单向叶片。现如今我国很多地方应用的双向水泥搅拌桩就是从过去的水泥土搅拌桩改造而成的，它应用了上下两层叶片，在工作时两叶片同时进行搅拌。目前该技术已经在我国江苏、上海、浙江等省市中应用于软土地基加固中，该工艺不仅继承了过去的水泥搅拌桩所具有的优点，而且还改正了之前的缺点，不仅不会出现振动和噪声，不会污染环境以及使地面隆起，而且均匀地搅拌能够保证成桩质量。单向水泥土搅拌桩与双向搅拌桩在加固机理上主要有以下不同：
（1）过去的单向水泥土搅拌桩，水泥浆在喷出之后会沿着钻杆往上并冒出地面，所以容易出现桩体上边部分水泥含量高而下边水泥含量很低的情况，这就极大减少了有效桩长。双向水泥搅拌桩对双层叶片进行了应用，两层叶片同时工作但是在搅拌时所转的方向却是相反的，这就能够有效防止浆液上冒的情况发生，使水泥浆液能够就地和土体充分搅拌，且水泥浆于桩体上垂直均匀分布而且控制更加便捷，应用该方法能够使水泥土搅拌桩增加从22～25m的处理深度。
（2）过去的单向水泥土搅拌桩因为搅拌叶片属于同向旋转，无法保证水泥土搅拌的均匀性，容易导致水泥和土体出现层状构造，从而会对桩体强度造成影响。目前的双向搅拌桩应用的是方向、速度不同的旋转叶片来进行双向搅拌，水泥浆能够稳定地处于两叶片之间，水泥土能够均匀搅拌，成桩质量，尤其是深层桩体的质量得以提高。
（3）目前的双向搅拌桩的上下两个叶片会沿不同方向同时旋转，这样两者的环向力得以抵消，钻杆不会像过去的单向搅拌钻杆那样随意摇摆，能够尽可能避免对桩周土体的影响，为桩体的垂直度提供了保证，使桩体有很好的复合效果。
3 工程实践
3.1 工程概况
某市政道路二桥F3合同段起点桩号：K48+061，终点桩号：K55+515，全长7.454km。本项目软基处理段比较集中，起止桩号：K50+755～K51+440，软基础处理段全长685m，软土直接出露于地表，软土厚度为0.9～7m。其中软基处理段K50+780～K51+065，原来采用土工布轻质活性材料桩经过设计变更决定采用钉型水泥土双向搅拌桩。其地质土层由上到下分别为灰色淤泥质粉质黏土、灰色淤泥质粉质黏土粉土、灰色淤泥质黏土以及灰色粉质黏土，都属于高压缩性软土。
3.2 施工工艺
施工工艺具体为：清表整平施工场地；按照现场实际以及设计标准设置桩位图，在现场对桩位进行测量放样；对水泥质量进行抽检以保证材料质量；做好试桩工作，进行钻芯取样强度试验，保证施工操作工艺以及水泥掺量科学化；搅拌桩施工应用湿喷法，四搅两喷以及双向水泥搅拌桩法；从桩顶施工直到地下30cm停浆，对地下30cm内翻犁掺5%生石灰压实，铺上一层土工隔栅，并回填30cm碎石垫层，之后在上方铺设路基；进行挡土墙路段设置。最好应用高强度的硅酸盐水泥，保证掺入量为100kg/m，针对扩大头桩则掺入量扩大一倍。根据设计水泥掺入量的±10%来现场试桩，各掺量试桩的根数要超过两根以对最终水泥掺入量进行确定。机械设备主要有深层搅拌桩机、水泥制备系统、卷扬机等。
3.3 施工注意事项
（1）搅拌桩施工前要试桩，成桩养护28d后要检查单桩与复合地基承载力并评定桩身质量。
（2）搅拌桩施工必须按照工艺试验等来确定参数，对压力、钻机提升和钻进速度、喷浆量以及孔底电流实时记录。
（3）喷浆量要符合实际，如果喷浆量不足要及时做好原桩的复钻复喷工作，桩身底部5m要确保水泥掺入量符合设计要求，达到设计标高后要停留30s，确保桩端质量。
（3）河塘路段要清淤回填。
（5）施工前要注意管线位置和标高的标记并保护管线。
（6）加固区要临时排水，防止场地积水。
3.4 质检标准
根据设计水泥掺入量的±10%来现场试桩，各掺量试桩的根数要超过两根。满足工艺强度要求便可大面积施工。质量检测标准如表1所示。
表1 质量检测标准
（1）按照道路特点以及设计要求，单桩承载力、路基处理段与过渡段的复合地基承载力分别要超过230kN，130/110kPa，成桩后的28d后进行测试，检测数量是每工点总桩数的1/500。
（2）设计要求28d后要钻孔取芯，检测数量是每工点总桩数的1/200，
取芯试验保证每检测桩要不少于3个点。取芯同步做标贯试验，每桩每米进行一次，若标贯击数低于10，要取水泥土芯样做强度试验。
表2 该市政道路二桥F3标基桩检测报告
3.5 检测成果报告
检测结果如表2所示。
4 结论
综上所述，双向水泥搅拌桩是在单向水泥搅拌桩的基础上研发出的一种施工技术，工程实践表明，双向水泥搅拌桩搅拌均匀且成桩质量好，不仅能有效地提高水泥桩强度，而且处理深度更深。其次，扩大桩头设计方式能提高桩土复合地基承载力。但为了保障工程实际施工效果，该技术在施工时要根据环境以及地质条件等因素做好试桩工作，保证水泥掺量和操作工艺的科学性，并且在28d时桩体强度从上到下不断下降，可以按照不同部位来设置相应的质检标准进行评定，对于成桩质量可以应用对标准贯入击数、芯样描述以及芯样的无侧限抗压强度值加权打分综合评定方法进行评定。
参考文献：
[1]时贞祥.双向水泥搅拌桩在软基处理中的应用[J].水利水电施工，2016（3）：29-31.
[2]陈耕.浅谈双向水泥搅拌桩在软基处理中的应用[J].科技视界，2015（3）：115-116.
论文作者:胡业多
论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期
论文发表时间:2017/7/27
标签：水泥论文; 双向论文; 路基论文; 强度论文; 叶片论文; 黏土论文; 压缩性论文; 《基层建设》2017年第10期论文;