釘形水泥土雙向攪拌樁施工技術(shù)在茅洲河界河段綜合整治工程中的應(yīng)用研究

田佳平

水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)陸水樞紐工程局 湖北 赤壁 437300

前言

釘形水泥土雙向攪拌樁是指在水泥土攪拌成樁過程中，由動(dòng)力系統(tǒng)分別帶動(dòng)同心雙軸鉆桿，內(nèi)、外兩組攪拌葉片同時(shí)正、反旋轉(zhuǎn)攪拌，通過攪拌葉片的伸縮使樁身上部截面擴(kuò)大而形成的類似釘子形狀的水泥土攪拌樁[1]。

釘形水泥土雙向攪拌樁施工技術(shù)，在水利工程施工中運(yùn)用相對(duì)較少。茅洲河界河綜合整治工程借鑒釘形水泥土雙向攪拌樁施工技術(shù)，處理海堤段堤基，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，科學(xué)性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性已在工程中得到證明[2]，軟土堤基的高路堤的穩(wěn)定和沉降處理效果明顯優(yōu)于常規(guī)的水泥攪拌樁。

1 工程概況

茅洲河界河段綜合整治工程是關(guān)乎兩岸防洪安全的關(guān)鍵性工程，被列為珠三角地區(qū)實(shí)現(xiàn)“四年大發(fā)展”目標(biāo)的十大工程之一。其中（東莞部分）總長(zhǎng)約11.88km，工程概算總投資8.66億元。防洪潮標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇，堤防工程的級(jí)別為1 級(jí)。

該工程靠近入?？诘潭蔚刭|(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要為雙層或多層結(jié)構(gòu)軟土堤基，處理采用釘形水泥土雙向攪拌樁復(fù)合地基技術(shù)施工，攪拌樁長(zhǎng)一般22～27m左右，攪拌樁的樁徑為1000mm/600mm（大頭/小頭），釘形水泥土雙向攪拌樁擴(kuò)大頭部份布置在中部，擴(kuò)大頭樁徑1000mm，樁長(zhǎng)6m；釘形水泥土雙向攪拌樁上部樁徑600mm，樁長(zhǎng)3m；下部樁徑600mm，平均樁長(zhǎng)13～18m，樁底進(jìn)于持力層 2.0m，矩形布置，樁間距2m×2m。釘形水泥土雙向攪拌樁工程量共30萬延米。

2 工程地質(zhì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查和鉆探揭露地層分析，堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)大致分為雙層結(jié)構(gòu)（Ⅱ）及多層結(jié)構(gòu)（Ⅲ）二大類。雙層結(jié)構(gòu)（Ⅱ）：堤基由上下兩種性狀土層組成，上層為軟弱的淤泥質(zhì)土層，下層為可塑——硬塑黏性土層，呈軟土——黏性土結(jié)構(gòu)。多層結(jié)構(gòu)：

在這些結(jié)構(gòu)類型中，地基上分布有軟土、沉降變形量較大，工程地質(zhì)條件較差，多層結(jié)構(gòu)類堤基夾有砂層，存在滲透穩(wěn)定問題。

3 施工要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備

（1）施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備。充分利用業(yè)主規(guī)劃的用地范圍內(nèi)進(jìn)行主要臨時(shí)設(shè)施的布置，盡量利用荒地、河灘地。搞好場(chǎng)地的路通、水通、電通即三通一平，路基承載力應(yīng)滿足大貨拖掛卡車通行的要求。

（2）施工技術(shù)準(zhǔn)備。認(rèn)真組織技術(shù)人員熟悉設(shè)計(jì)圖紙、施工規(guī)范規(guī)程，查閱地質(zhì)勘察資料，充分了解施工地段的土質(zhì)情況。編制施工組織設(shè)計(jì)、專項(xiàng)施工方案。施工前測(cè)量人員先校核施工圖紙，按圖紙確定樁基工程的位置和標(biāo)高。

（3）人員、材料、機(jī)械準(zhǔn)備。根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃安排，組織有類似施工經(jīng)驗(yàn)熟練操作工人上崗 。勞動(dòng)力根據(jù)不同工種分為不同班組，根據(jù)計(jì)劃安排和工序穿插，充分利用有效時(shí)間和空間，合理安排作業(yè)班次。

水泥選用R42.5級(jí)的普通硅酸鹽早強(qiáng)型水泥，施工前應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)取原狀土樣做室內(nèi)15%、18%、20%三組摻灰量無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。水灰比為0.5～0.6，擴(kuò)大頭每米攪拌樁水泥用量暫定為220kg/m，下部每米攪拌樁水泥用量暫定為60kg/m。

攪拌樁機(jī)采用濕噴滾筒式樁機(jī)搭配雙向攪拌動(dòng)力箱體（配套兩臺(tái)電機(jī)），內(nèi)外鉆桿分別由一臺(tái)電機(jī)通過雙向攪拌箱體提供動(dòng)力。

3.2 施工程序與工藝流程

（2）工藝流程

①攪噴方式：釘形水泥土雙向攪拌樁中部（擴(kuò)大頭）采用四攪三噴，上部和下部采用二攪一噴施工工藝，下沉速度0.5～0.8m/min，提升速度0.7～1.0m/min，下沉噴漿壓力0.25～0.4MPa。

②二攪一噴：①樁機(jī)就位；②切土攪拌。啟動(dòng)攪拌機(jī)，改變內(nèi)外鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向，使葉片收縮至上部、下部樁體設(shè)計(jì)直徑，兩組葉片同時(shí)正、反向旋轉(zhuǎn)，切割攪拌土體，直至設(shè)計(jì)深度；③噴漿。在樁底持續(xù)噴漿攪拌不少于10秒；④提升攪拌。關(guān)閉灰漿泵，提升攪拌機(jī)，兩組葉片同時(shí)正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直至地表或樁頂以上50cm；重復(fù)步驟d提升攪拌至樁頂，完成上部樁頭。

③四攪三噴：①樁機(jī)就位；②擴(kuò)徑攪拌切土。葉片伸展到擴(kuò)大頭設(shè)計(jì)直徑，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架向下切土，兩組葉片同時(shí)正、反向旋轉(zhuǎn)，切割攪拌土體，直到擴(kuò)大頭設(shè)計(jì)深度；③噴漿。同時(shí)開啟灰漿泵向土體噴水泥漿；④擴(kuò)徑提升攪拌。改變內(nèi)外鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向，使葉片伸展至擴(kuò)大頭直徑，直至擴(kuò)大頭頂部，關(guān)閉灰漿泵，并檢查攪拌葉片是否伸展至擴(kuò)大頭直徑；⑤噴漿。開啟灰漿泵，兩組葉片同時(shí)正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土；⑥攪拌下沉。開啟灰漿泵，兩組葉片同時(shí)正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直至擴(kuò)大頭設(shè)計(jì)深度；⑦提升攪拌。關(guān)閉灰漿泵，提升攪拌機(jī)，兩組葉片同時(shí)正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直至擴(kuò)大頭頂部。

4 結(jié)束語

釘形水泥土雙向攪拌樁施工具有變截面結(jié)構(gòu)，與地基中應(yīng)力傳遞規(guī)律相一致，使加固體的受力更加合理，達(dá)到更佳的復(fù)合效果，且具有攪拌均勻、擾動(dòng)小等施工技術(shù)特點(diǎn)，茅洲河界河段綜合整治工程海堤段采用釘形水泥土雙向攪拌樁復(fù)合地基技術(shù)施工，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，科學(xué)性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性已在工程中得到證明，軟土堤基的高路堤的穩(wěn)定和沉降處理效果明顯優(yōu)于常規(guī)的水泥攪拌樁，對(duì)類似二層或多層軟基處理水利工程有一定的借鑒和指導(dǎo)作用，具有廣泛推廣應(yīng)用前景。