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软基处理——双轴钉型水泥土搅拌桩
陈兴涛
摘要：双轴钉型水泥土搅拌桩因桩身强度大幅度提升，再加上其结构相较于以往桩体更为合理，使得施工过程中的水泥土混合更为均匀，保证工程施工达到更佳的质量和效果。
关键词：软基处理，双轴钉，水泥土搅拌桩
水泥土搅拌桩主要指利用水泥等建筑材料作为固化剂，并利用特制的、具有针对性的水泥搅拌机械设备在软土地基伯深入直接把软土以及固化剂进行强制性的搅拌，使软土与固化剂产生一系列的物理、化学反应，从而形成具有一定强度的、稳定的、整体的水泥土加固体，提高软土地基的整体承载力，并减少地基沉降的可能性[1]。
水泥土搅拌施工方法具有工程简便、振动小、工期短等优点，目前在工程软土地基处理中被广泛应用[2]。但是水泥土搅拌在实际的工程操作过程中，出现易冒浆、搅拌不均匀、环境污染、质量难控制等缺陷，需要一种新型的方法来解决，以保证工程质量。双轴钉型水泥土搅拌桩汲取了以往的水泥土搅拌经验，创新性采用了同心双轴钻杆，同时使用内外双搅拌杆，以内标点上设置正向旋转叶片，外杆设置反向叶片，通过正反搅拌的双向旋转，有效地阻断了浆冒出的路径，并且能够达到更加充分的搅拌效果，保证成庄的质量。
一．双轴钉型水泥土搅拌桩的优点
1．搅拌均匀。双轴钉型水泥土搅拌桩由于使用了双杆与正反双向的叶片同时旋转，因此土体与水泥浆能够得到更加充分的混合与搅拌，保证最终的工程质量。
2．实现就地搅拌。以往的水泥土搅拌桩易产生冒浆问题，而采用了上下反向叶片的旋转，通过外标点上叶片旋转过程当中产生的压浆作用，阻断内杆旋转时挤压向上的泥浆，从而使浆体失去了冒出的路径，强制性地对土体与水泥进行就地的搅拌，不仅使冒浆问题获得解决，还能够使搅拌达到更充分的效果。
3．具有扰动较小的特点。以往水泥土搅拌桩多采取单向旋转，产生的水平旋转力造成钻杆整体的左右摇晃，从而扩大了杆周围土质的搅动；而双轴钉型水泥土搅拌桩则很好地解决这一问题，因为内外杆不同向的叶片转动，使产生的水平旋转力产生了相互抵消，从而减少了钻杆左右摇晃的麻烦，也同时减少了叶片对桩系周围土体的过大搅动。
4．合理受力。双轴钉型桩具有变截面的结构特点，这与地基当中应力传递的规律相一致，使整个加固体的受力更加的合理，获得更为优良的复合效果。
5．有效减小沉降的发生。双轴钉型水泥土搅拌桩结构较合理，桩体自身强度较高、质量均匀，能够迅速将上部产生的荷载传递到地基深处，从而减少复合地基的沉降。
6．市场反响好，易于推广。双轴钉型水泥土搅拌桩仅使用常规性的固化剂，并在现行的搅拌机械基础上取长补短，进行再设计，故受到良好的市场反响，且施工人员只需接受短期培训，即可进行施工操作。
7．具有极强的经济性效益。双轴钉型水泥土搅拌桩在桩身强度方面获得大幅度的提高，桩与桩之间的间距也可有效扩大，平均计算，单位体积的软土地基在处理上工程量相对减小，因此整体上造价降低，适合于各大工程施工的实地使用。
二．双轴搅拌桩的具体施工步骤
1．首先，要对双轴钉型水泥土搅拌桩的桩机实施准确定位，要将桩机移动到指定的施工部位并对中。
2．接着，设备启动，产针内外杆搅拌叶片调整角度，并展开至扩大头直径大小，将整台机械设备沿着导向架向下触土，使内杆的叶片强制性地切土。与此同时，开启送灰泵，利用叶片上的喷嘴将压缩空气连同水泥灰一起喷射入土体当中。由于某种原因压缩空气在喷射出后迅速减压，使固化的施工材料能够就地直接黏附于叶片旋转而产生的土质空隙当中，从而使土与水泥充分地接触，再利用外杆上叶片的反向搅拌作用，一方面控制冒浆的发生，另一方面使土体与粉体固化材料的搅拌更加均匀，也保证了喷灰的均匀。如此，利用双轴钉的正反向叶片反复转动，达到迅速地切土、喷灰、搅拌均匀的作用。
3．在扩大头底面位置处，利用反向旋转的外杆作用，调整好桩机施工所需的叶轮半径，将搅拌叶片调整到桩下部直径大小，再使机械设备再次沿导向架向下触土。叶轮因带动力产生反向的旋转并进行强制切土，进一步调整好喷灰的速度以及喷灰量。再利用外杆叶轮的旋转力加以搅拌以保证喷灰的均匀，保持双轴钉型水泥土搅拌桩机的持续稳定下沉，直至达到设计标高要求，完成整个搅拌操作过程。
4．将喷灰泵关闭，等准备就绪实施桩机设备的升起。双杆上的搅拌叶片仍然保持原有旋转方向，以正反向继续搅动水泥土，当外杆叶片达到扩大头标高以下约0.5m处时，再次开户喷灰泵，复喷水泥灰，整个设备逐渐提升至扩大头端，以保证应力集中的作用下，变截面最薄弱环节受到保护而安全退出机体。
5．改变外杆的旋转方向，将叶片打开到扩大头端桩体的直径大小，复喷水泥灰，继续提升搅拌体，继续搅拌水泥土直到内杆叶片到达大桩桩顶处。
6．关闭喷灰泵，使机械设备沿着导向架再次向下触土，完成复搅过程。
7．在大桩桩底面位置对搅拌桩机的导向架进行提升，并实施二次复搅，直至机械设备升至地表面，完成施工。
8．将搅拌机关闭并移动至下一规定桩位，返回步骤1重复实施。
钉形水泥土搅拌桩施工工艺：

钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺流程图
三．成桩后检测
1．浅部开挖
当工程完成成桩后，于7天左右可以进行浅挖检测。随机选取总桩量的0.1%（且不少于3个）进行检测。使用浅部开挖桩头，通过目测检查好搅拌的均匀程度，并测量成桩直径对所测数据均做好详细记录。
2．轻便触探
于成桩后3天左右，使用轻型动力触探来检测每米桩身的均匀性，通常连续触探不超过4 米，触探杆可选用铝合金材料。
3．桩身取芯
于成桩28天左右进行取芯试验，标准贯入，并结合室内试验检验桩身的强度。
抗压强度应满足表1
桩芯28d无侧限抗压强度         表1
桩身上部（桩顶～2/3L）
桩身下部（2/3L～桩尖）
≥1.0MPa
≥0.8MPa

4．载荷试验
当搅拌桩地基进入验入阶段时，可采用复合地基载荷试验以及单桩载荷试验。载荷试验必须在桩身强度满足试验荷载时进行，且最好在成桩28天以后再进行。
5、钉形搅拌桩质量检测标准详见表2
钉形水泥双向搅拌桩质量检测标准      表2
项目
序号
检查项目
容许偏差值
检查方法
检查频率
单位
偏差值
保证
项目
1
桩径
不小于设计值
钢卷尺量测
≥2%
2
桩长
不小于设计值或电流、钻进速度控制值
钻芯取样结合施工记录
100%
3
扩大头高度
不小于设计值
钻芯取样结
合施工记录
≥0.5%
4
水泥掺入量
不小于设计值
查施工记录
100%
5
桩身强度
不小于设计值
标贯试验和强度试验
≥0.5%
6
承载力
不小于设计值
荷载试验
≥0.1%
7
水泥质量
符合国家标准
送检
2000m3且每单项工程不少于一次
一般项目
1
提升和下沉速度
m/s
±0.05
测单桩下沉
和提升时间
10%
2
水灰比
g/cm3
±0.05
水泥浆比重
每台泵不少于一次
3
外加剂
±1%
按水泥重量比计量
每台泵不少于一次
4
喷浆量
±1%
标定
每台泵一次
允许偏差项目
1
桩位
mm
±50
钢卷尺量测
2%
2
垂直度
1%
测机架垂直度
5%
3
桩顶标高
mm
+30，-50
扣除桩顶松散体
2%
总之，双轴钉型水泥土搅拌桩因桩身强度大幅度提升，再加上其结构相较于以往桩体更为合理，使得施工过程中的水泥土混合更为均匀，保证工程施工达到更佳的质量和效果。从现有工程实例分析，使用双轴钉型水泥土搅拌桩的综合经济效益要比常规型节省约25%的投资[3]，适合于各大工程施工单位使用。

参考文献：
[1] 赵启全. 钉形水泥土双向搅拌桩加固软土地基技术及其应用[J]. 铁道标准设计，2009，（11）：37-39.
[2] 刘松玉，钱国超，章定文. 搅拌桩复合地基理论与工程应用[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2006：24-36.
[3] 王培国. 钉形双向搅拌桩在软土地基处理中的应用[J]. 国防交通工程与技术，2009，7（2）：55-57.
[4] GB 50007-2002 建筑桩基础技术规范(S)