摘要：水泥搅拌桩作为工程建设过程中常用的一种基础处理技术，在实际工程中取得了良好的使用效果。双向水泥搅拌桩应用于深基础的处理中，能起到良好的地基加固效果。本文就单轴双向水泥搅拌桩施工工艺进行简要分析，仅供学习和参考。
关键词：单轴双向水泥搅拌桩；施工工艺；改良
双向水泥搅拌桩是一种适合软土地区的新型优质高效质优型桩，是针对常规的水泥搅拌桩存在的缺陷研究发明的新型施工技术，该技术克服了常规水泥搅拌桩成桩强度低，成桩质量难以保证，有效桩深度有限的难题。双向水泥搅拌桩以其简单的施工工艺和优异的施工质量逐渐在加固地基施工中使用，解决了常规水泥搅拌桩上部强度高、下部强度低、搅拌不均匀等问题，且施工对周围环境扰动小，在软土地基施工中具有广泛的推广使用价值。
一、双向水泥搅拌桩成桩原理
单轴双向水泥搅拌桩是在现有单向水泥搅拌桩桩机基础上安装动力箱专利系统，将原有钻杆及钻头改进，加工而形成的新型桩机。双向水泥搅拌桩机构造特点是采用同心双轴钻杆，在内外钻杆上焊接正反向旋转叶片，动力系统带动内外钻杆上的叶
片双向旋转，同时搅拌、切割土体而形成的复合地基桩体。其优点是双向旋转，剪应力相互抵消，一方面阻断了水泥浆上冒现象，另一方面提高了搅拌均匀性，确保成桩施工质量。
二、单轴双向水泥搅拌桩施工特点及难点
1特点
（1）相比单向水泥搅拌桩，双向搅拌切割土体、切割搅拌次数多、搅拌均匀、桩体成桩质量有保证。
（2）上下层叶片同时旋转，阻断消除水泥浆上冒现象，保证桩体中的水泥掺入量，提高水泥浆分布均匀性。
（3）双向旋转切割搅拌土体形成的水平剪应力相互抵消，施工中无振动、无噪音，对桩周土体扰动小。
（4）操作简单，使用方便，只要会操作常规水泥搅拌桩机，经过短期指导，即能操作。
（5）工期短，仅需“两搅一喷”就完成了，常规水泥搅拌桩“四搅两喷”，施工效率提高1倍，施工成本显著降低。
2.难点
（1）水泥搅拌桩加固由于水泥用量少，水泥水化反应完全是在土的围绕下产生的，凝结速度比在混凝土缓慢，无侧限抗压强度增长慢，需28 d龄期方可达到设计强度，其施工周期长，对工期影响较大。
（2）水泥搅拌桩大面积施工过程中，浆液水灰比难以控制，单桩水泥用量难以保证，施工质量控制难度大。
三、双向水泥搅拌桩施工工艺改良
1.场地准备
根据整平高程进行场地整平，清除地面以下的一切障碍物，场地低洼或河塘路段回填素土至整平高程，并进行适当碾压，要求压实度达到90%以上。
2.放样
根据监理工程师审批的布桩图进行现场桩位放样，每个桩位插小竹签做标记，再由监理工程师进行桩位复测。
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3.桩机就位
设置起吊塔架，安装起吊装置和导向架,吊装水泥搅拌机，安置喷浆机等设备。注意起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度，垂直度偏差不大于1.0％。
4.水灰比的确定
水灰比是水和水泥按质量计算的比率，一般规范要求的水灰比在0.45～0.60之间。使用P.O 32.5水泥施工时，按设计或工艺试验确定的水灰比在拌浆桶中进行标准拌制。本文为加快水泥搅拌桩强度增长，缩短搅拌桩养护时间，对其配合比进行优化，原则是以不改变每延米水泥用量为前提，与设计商议将水灰比0.6改为0.4，通过降低水的用量来加快水泥凝结硬化，缩短水泥搅拌桩龄期。
5.浆液拌和试验
先在拌浆桶中加入500 kg水泥和200 kg清水，并用强制拌和机进行拌和，拌和完成后，发现浆液非常稠，甚至出现了一定比例的水泥结块漂浮在浆液表面，其主要原因是浆液中清水用量减少，大大增加了拌和的难度，拌和情况非常不理想，这种浆液是无法作为原料压入基底的。 对拌和情况进行分析，考虑从两个角度改善水泥浆拌和效果，第一，优化配合比，加入LEX-9型高效减水剂，从水泥浆材料自身提高其流动性。第二，提高拌和机电机转速，原叶片旋转速度为60 r/min，改良后叶片转速为80 r/min，改善了水泥浆拌和效果。
6.浆液预压试验
针对拌和试验后采取的2 项优化措施，拌和后的水泥浆流动性明显提高，拌和达到预期效果，故开始对浆液进行预压，本次预压在地面上操作，根据水泥浆射出距离确定压浆效果。试验发现0.4水灰比的浆液虽然已经达到了高流态，但是由于其相对密度较大，传统的0.2 MPa的压浆机虽能将浆液压出，但是水头较小，压出的水泥浆量非常小，且不连续。根据这一情况，对压浆设备进行跟换，将原先0.2 MPa压浆机改为自制最大压力值2 MPa压浆机，现场实际操作压力值控制在1.46 MPa，压浆量与提升速度相匹配，并根据压浆机的压力值跟换相应的压浆管及接头，确保管道接头位置的抗压及密封性能。
7.边喷浆边搅拌下沉
启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下搅拌切割土体，同时开启送浆泵向土体高压喷射水泥浆，搅拌机继续下沉，两组叶片同时正、反向搅拌切割土体，直到设计深度，进入硬土层50cm,在桩底端应就地持续喷浆搅拌30s以上。一般情况下，水泥搅拌桩的下钻速度控制在0.38～ 0 . 7 5 m / m i n 的速率，主要靠设备自身质量，实际采用 0.6 m/min的速率。提升的时候，伴随着搅拌、喷浆的过程，一般为0.3～0.5 m/min，考虑到水灰比降低后，对压浆效果造成不利影响，实际采用0.35 m/min，适当放慢压浆时的提升速度。为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，提钻喷浆时应参照仪表上面的电流表读数判断是否已进入持力层，桩底必须进入持力层0.5 m，然后在桩底部停留30 s，进行磨桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体。8.提升搅拌关闭送浆泵，搅拌机提升，两组叶片同时正、反向旋转搅拌水泥土直到离地表25cm。提升搅拌速度≤1m/min。如在下钻喷浆过程中喷浆量不足，应在复搅时补浆。
9.关闭搅拌机械，移位至下一桩位处继续施工施工中搅拌机下沉或提升的时间设置专人记录，时间误差不大于5秒。
四、改良效果
通过对单轴双向水泥搅拌桩施工工艺的改良，保证每延米水泥掺量100 kg不变的情况下，调整水灰比至0.4，大大提高了水泥搅拌桩的早期强度，10 d龄期达到了1.48 MPa，相比原设计要求的28 d龄期缩短了18 d，为工程后期争取时间、节约成本奠定了基础。
结语
单轴双向水泥搅拌桩是一种有效处理软基的办法，对公路建成后降低工后不均匀沉降、路的侧向位移和桥头跳车等都有很显著的效果。作为隐蔽工程，一旦被路堤等构筑物所覆盖，易构成隐患，且不好检查及补救。故对单轴双向水泥搅拌桩施工工艺的研究，优化水泥浆配合比、改良水泥搅拌桩的施工机械，从而达到较好的实施效果。
参考文献:
[1]贾彬.单轴双向水泥搅拌桩施工在高速公路工程中的应用[J].山西建筑，2017（08）.
[2]李晓鹏.双向水泥搅拌桩施工工艺及加固效果检测[J].交通科技，2016（02）.
论文作者:邓柏岩
论文发表刊物:《防护工程》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/14
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