1、1双向搅拌桩法在排水管道软基处理中的应用摘要：管道基础是管道工程的安全保障和核心所在，在软土地基上修建的管道必须对地基进行加固处理，从而保证管道基础的稳定和管道的安全使用。本文采用双向水泥土搅拌桩法对沿海某排水工程的软土地基进行处理，确定了搅拌桩的平面布置样式，并对双向搅拌桩的特性和施工工艺进行了介绍。 关键词：排水管道； 软土地基； 双向水泥搅拌桩； 施工工艺 软土地基是指分布在滨海、湖沼、谷底、和河滩等地，具有含水量高、孔隙率大、渗透性小、压缩性高、抗剪强度低、触变性等诸多不利工程性质的细粒土软弱地基。软土地基承载力比较低，特别是淤泥质土，容许承载力一般在 50kPa 左右，甚至更低，且压
2、缩性大，透水性差。鉴于软土地基的这些特点，排水管道建造在软土地基上时，如果地基处理不当将会导致管道基础产生较大的变形和差异沉降，从而导致管道产生“沉、裂、倾”等事故，对管道的使用安全和正常运行造成不利影响。 由于管道采用的是条形基础，因此其基础与其它建筑物基础的处理方式相比并不完全相同。常用的管道软基处理方式有换填、强夯、桩基础等。本文结合沿海某城市雨污水分流改造工程地质情况和工程要求，主要探讨双向水泥搅拌桩法在排水管道软基处理中的应用。 1 工程地质特点 该工程为某沿海城市雨污水分流改造工程，其所在场地为河流相一2级阶地，部分路段下卧层为较厚的含淤泥细砂层和淤泥层。软弱层厚度在 15-20m
3、 左右，孔隙比大、含水量高、压缩性大、物理力学性质差，容许承载力仅为 55KPa 左右，如不进行加固处理，基础在管道、水流自重及地面附加荷载作用下将会产生较大的变形和不均匀沉降。鉴于本工程软弱土层埋深及层厚较大，一般的换填法已不适用，且该工程工期紧、施工现场限制因素多，周围环境要求高，因此考虑采用双向水泥土搅拌桩法对软基进行处理。双向水泥土搅拌桩法具有施工工期短、对周围环境及土体影响小的特点，且能够明显改善单向水泥土搅拌桩存在的搅拌不均匀、浆液上冒、受力不合理等现象，因此本工程软基处理考虑采用双向水泥土搅拌桩法。 2 双向水泥土搅拌桩布置 根据工程地质特性及现场施工条件，参考双向搅拌桩法处理加
4、固软基的已有案例，对该路段软土基础分两种工程情况进行处理，并采用不同的布桩方式，介绍如下： （1） 对覆土较浅，具备开挖条件的软基路段，在管道中心线两侧对称布设一列水泥搅拌桩，搅拌桩平面上呈正三角形分布，桩间距为1.3m，根据排水管道管径要求，桩径取 50cm。要求搅拌桩穿透软土层50cm，开挖后在管道基础下铺设 30cm 碎石砂垫层。水泥土搅拌桩平面布置见图 1（a） 。 （2） 对于管道埋深较大软基路段，管沟开挖施工的安全隐患大，不具备开挖条件，因此考虑采用顶管施工工艺。该路段水泥土搅拌桩沿管道中心线布置，桩径取 60cm，水平间距为 2.0m，桩顶高出管底标高315cm 左右，以上部分空
5、转，要求穿透软弱土层，进入硬壳层 50cm。水泥土搅拌桩平面布置见图 1（b） 。 3 双向水泥土搅拌桩特性 传统单向水泥土搅拌桩法采用单向叶片旋转搅拌，存在搅拌不均匀、浆液上冒、受力不合理等现象，双向水泥土搅拌桩法是对传统水泥土搅拌桩法的改进，采用同心双轴钻杆，并在内外钻杆上设置正反两个旋转叶片，具有如下特性： （1）双向搅拌桩法采用正反向不同速旋转叶片同时双向搅拌，把水泥浆控制在两组叶片之间，使水泥土充分搅拌均匀，保证了成桩质量，特别是水泥土搅拌桩深层桩体质量。而单向水泥土搅拌桩法由于搅拌叶片的同向旋转，很难把水泥土充分搅拌均匀，造成了水泥与土体成层状构造，影响了桩体质量。 （2）单向水泥
6、土搅拌桩法喷出的水泥浆易沿钻杆上冒，从而导致桩体上部水泥含量较高，下部水泥含量减少，使其有效桩长减小。双向水泥搅拌桩法采用双层反向叶片，下层叶片搅拌的同时，上层叶片快速反向旋转，从而阻断了水泥浆上冒途径，使水泥浆能够在桩体垂直方向上分布更加均匀，增加了水泥土搅拌桩的有效桩长。 （3）双向水泥土搅拌桩法正反向叶片同时旋转，叶片产生的环向力相互抵消，保证了搅拌钻杆的稳定，在保证桩体垂直度的同时降低了对周围土体的扰动，成桩质量更好。 4 双向水泥搅拌桩施工工艺 本工程水泥土双向搅拌桩法采用二搅一喷施工工艺，具体施工顺序4如下： 图 2 双向水泥土搅拌桩法施工工艺流程图 （1）桩机就位：放线，定位，并
7、确定桩顶标高和空转长度。安装打桩机，移至指定桩位并对中； （2）喷浆下沉：启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，空转至预定深度后开启灰浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，直至设计深度，在桩底持续喷浆搅拌不少于 10 秒； （3）提升搅拌：关闭灰浆泵，提升搅拌机，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至设计桩顶标高以上 50cm。 为确保水泥土双向搅拌桩的施工质量，在正式施工前，必须进行现场工艺性试桩，以获取最适合场地地质条件的施工参数，更科学的指导施工。试桩目的如下： （1）检验室内试验所确定的配合比、水灰比是否合适；同时合理选择喷浆口的位置及大小； （2）掌握下钻、提升
8、的困难程度，确定下钻、提升速度，及钻头进入硬土层电流变化情况，验证钻头叶片的角度设置； （3）确定水泥浆液密度及合适的输浆量； （4）掌握水泥浆到达喷浆口的时间、搅拌机提升、下沉、复搅提升速度等参数； 5 结论 本文结合实际工程地质条件，确定采用双向水泥土搅拌桩法对管道软基进行加固处理，并根据管道基础的特性和已有成功案例，确定了合5理的布桩方式，但应注意双向水泥土搅拌桩法施工过程中质量控制对实际软土地基处理效果的影响，从而保证地基处理效果，确保排水管道的安全性。 由于目前采用双向水泥土搅拌桩法对管道软基处理的工程实例还较少，施工过程中需要注意的问题还很多，本文仅从工程实际出发提出了一种管道基础的处理方式，不少问题还需要进一步探讨、解决。 参考文献： 1 鲍燕妮. 双向水泥搅拌桩法在软基处理中的工程实践， 公路工程. 2012（4）. 2 季鹏， 刘松玉等. 某高速公路水泥土双向搅拌桩质量控制试验研究， 苏州大学学报（工科版）. 2010（30）. 3 国家标准，给水排水工程管道结构设计规范（GB50332-2002） ，北京：中国建筑工业出版社.
