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摘要：本文主要针对双向水泥搅拌桩在软基处理中的应用展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对双向水泥搅拌桩的施工工艺作了系统的分析，并详细论述了相关的试验与质量检验，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。
关键词：双向水泥搅拌桩;软基处理;应用
当前，各种建设工程项目层出不穷，软土基的处理问题成为工程建设的重要问题，其不仅影响着整个工程的质量，而且关系着工程建设成品的使用寿命和人们的生命财产安全。而双向水泥搅拌桩因其具有着独特的优点，在软基处理中有着广泛的应用。基于此，本文就双向水泥搅拌桩在软基处理中的应用进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定帮助。
1 工程概况
某公路地势平坦，线位穿过大片耕地。填方部分线路中心最大填高为7.30m。
该段软土路基地层自上而下依次为：
（1）粉土，黄褐色，密实，潮湿，含少量铁质氧化物，其中地下0.2m以上为种植土，含少量植物根系，为地震液化层，重度γ=20.1kN/m3，黏聚力c=13.4kPa，内摩擦角φ=20.0°，基本承载力120kPa，厚0～3.1m;
（2）淤泥质粉质黏土，褐灰色，流塑，下部少部分为软塑，含少量有机质，含少量粉质黏土，有腥臭味，γ=17.5kN/m3，c=12.5kPa，φ=3.3°，基本承载力60kPa，厚4.6～6.9m;
（3）淤泥，褐灰色，流塑，含有少量有机质，有腥臭味，γ=16.6kN/m3，c=15.8kPa，φ=3.0°，基本承载力40kPa，厚0～1.5m;
（4）粉砂，浅灰色，中密，饱和，主要成分为长石、石英，级配差，含少量粉土，基本承载力110kPa，厚1.9～4.0m。当地地震动峰值加速度为0.15g（地震基本烈度Ⅶ度），土壤最大冻结深度为0.80m。
为满足软土地基上的路基工后沉降量≤20cm，沉降速率≤5cm/年的规定，该段软土路基采用双向水泥搅拌桩进行地基处理。
2 双向水泥搅拌桩施工工艺
2.1 施工设备
为保证该段软土路基的处理质量，预先进行了相关机械设备的选取与进场，主要设备有：PH-5B型深层搅拌桩机、NJ-600型水泥浆搅拌机、80型注浆泵、200kW发电机、SP-Ⅱ型智能浆粉喷灌记录仪以及电子天平。
2.2 工艺流程
双向水泥搅拌桩采用两喷四搅施工工艺，流程如图1所示。
图1 施工工艺流程
2.3 施工准备
（1）现场准备
做好水、电、路三通。场地应事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍，查清地下管线的位置，确定架空电线的位置、高度，做好临时截排水设施，在地面上采用原土填筑形成自中心向两侧的土拱，土拱坡度4%。做好供水供电线路、机械设备施工线路、机械设备放置位置、运输通道准备工作。
（2）测量准备
放线前对各控制点进行复核后，按设计图纸放线，准确定出各水泥搅拌桩的位置。钻机要准确对孔，对孔误差不得大于50mm，垂直偏差不得超过1%。
（3）机械准备
搅拌桩机必须配置可以控制桩身每米喷浆量的记录器;桩机上的压力表、转速表、电流表、电子秤必须经过标定，不合格的仪表必须更换;在桩机的钻杆上画上钻进刻度线，标写醒目的深度;钻头直径的磨损量不得大于1cm。
2.4 双向水泥搅拌桩施工
2.4.1 水泥搅拌桩施工平面布置
双向水泥搅拌桩桩径0.5m，间距1.2m，呈正方形布置，桩长随路基横向坡度变化，平均长度8.6m，保证桩底标高一致。
2.4.2 试桩
在地基处理开工前先进行水泥搅拌桩试验，确定主要工艺参数。施工参数包括输浆量、输浆速度、走浆时间、来浆时间、停浆时间、搅拌轴提升与下沉速度等，同时确定采用何种工艺、复搅次数、复搅浆量等。通过试桩，确定搅拌桩加固料采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺入比15%（重量比），水泥浆水灰比采用0.5：1.0，外加剂木质素磺酸钙掺量为2%。每米喷浆量约44L（折合水泥用量54kg/m）。采用两喷四搅工艺能满足设计要求。
2.4.3 双向水泥搅拌桩施工
（1）搅拌机具就位。包括深层搅拌桩机及相应的辅助设备（注浆泵、水泥浆搅拌机等），根据现场实际情况严格合理布置。
（2）制备水泥浆。根据试验室室内试验提供浆液配合比进行现场浆液配制，配制的灰浆应流动性好，不离析，便于泵送、喷搅，灰浆应搅拌均匀，加滤网过筛，现制现用。水泥浆液的配制要严格控制水灰比，加入的水应有定量容器，制拌好的水泥浆不得停置时间过长，超过2h不得使用。浆液在水泥浆搅拌机中要不断搅拌，直到泵送。存浆容器应按设计用量投料，每次投料用于一根桩，以确保成桩质量。
（3）预搅下沉。水泥搅拌桩开钻之前，用清水清洗管道并检查管道中有无堵塞现象，待水排尽后预搅下沉，搅拌头运转正常后收起钢丝绳，使其钻杆导向架向下搅拌切土，控制钻杆下沉速度，直到设计深度。下沉的速度可由电机的电流监测表控制。
（4）提升搅拌喷浆。钻头钻到桩底设计标高后，打开控制阀门连续喷浆，停留30s后反转提升喷浆。将水泥浆和被搅动的疏松土体充分混合。边喷浆边搅拌提升，提升至设计桩顶标高后停止提升，提升速度不超过1.2m/min。
（5）复搅下沉，重新搅拌至桩底，至桩底后停止钻进。下沉速度不超过2.0m/min。
（6）重复喷浆搅拌提升至桩顶。第1次下钻和提钻时一律采用低档操作，复搅时可提高一个档位。 （7）清洗。向集料斗注入适量清水，开启注浆泵、清洗全部管线中的残存水泥浆，直到基本干净，并将粘附在搅拌头上的杂物清洗干净。
（8）打印喷灌记录，搅拌机移位至下根桩位。
2.4.4 施工质量控制
（1）施工时应严格控制喷浆和停浆时机。每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg，若储浆量小于上述用量不得进行下一根桩的施工。
（2）水泥浆采用二次搅拌工艺，搅拌顺序为：先向搅拌桶里注水，再加入规定的外加剂，最后掺入水泥;水泥浆搅拌均匀后，放入二次搅拌桶进行二次搅拌，待用。
（3）配置好的水泥浆不得离析，泵送必须连续，拌制水泥浆的罐数、水泥用量及泵送浆液的时间等应有专人记录，并填写水泥搅拌桩施工记录表。
（4）施工中发现喷浆量不足，应按要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障原因，喷浆中断时应及时记录中断深度，及时采取补喷接桩处理措施，并将接桩情况填报于施工记录内，接桩重叠段应不小于50cm。超过3h应在原桩位旁边进行补桩处理。
（5）当钻进搅拌中遇有阻力较大，钻进太慢，应增加搅拌机自重，然后启动加压装置加压，边输入浆液边搅拌钻进。
（6）钻机喷浆和成孔过程中，应将废弃的加固料及冒浆回收处理，防止污染环境。
（7）每次钻头提离地面后，均应及时清理钻头上的淤泥，并检查喷浆管是否堵塞。
（8）现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：施工桩号、施工日期、天气情况;喷浆深度、停浆标高;注浆泵压力、钻进速度、提升速度、浆液流量、每米喷浆量、复搅深度。同时应随时检查施工记录，评定成桩质量，如有不合格桩或异常情况应及时采取补桩或其他处理措施。
3 试验与质量检验
3.1 成桩质量与承载力检验
水泥搅拌桩桩头开挖后，直径都大于设计要求的0.5m。成桩28d后对该段地基水泥搅拌桩进行成桩质量检验，包括桩身无侧限抗压强度试验和地基平板载荷试验。
成桩质量检验：采用桩长范围钻孔取芯方法进行桩身完整性、均匀性、无侧限抗压强度检验，检验数量为总桩数的2‰且不少于3根桩。芯样水泥土的搅拌均匀性较好，完整性好，无断灰、夹泥;自桩顶1m以下每隔2m截取试样作无侧限抗压强度试验，其28d龄期无侧限抗压强度都>1.3MPa，满足设计不得小于1.2MPa的要求。钻芯后的孔洞采用水泥砂浆灌注封闭。
采用平板载荷试验方法检验复合地基承载力，检验数量为总桩数2‰且不少于3根桩。检验结果表明，复合地基承载力σ0都>170kPa，满足设计不小于150kPa的要求。
3.2 单向搅拌与双向搅拌的成桩质量差异
在该场地，为了优化并制定合理的施工工艺，预先进行了不同施工工艺的成桩质量对比试验，施工方法分别采用单向搅拌工艺和双向搅拌工艺。结果表明，采用双向搅拌工艺施工的搅拌桩，其成桩质量明显好于单向搅拌工艺，搅拌桩8d龄期抗压强度结果如表1所示。由表1可知，8d龄期双向搅拌的桩身平均强度是单向搅拌的1.22倍。两种施工方法的水泥搅拌桩是在同一区域内、均采用两喷四搅工艺、相同的水泥浆配合比和喷浆量。虽然采用双向搅拌工艺的搅拌桩施作时间比采用单向搅拌工艺的搅拌桩晚3d，但从抽样的抗压强度来看，采用双向搅拌工艺的搅拌桩均明显高于采用单向搅拌工艺的搅拌桩。
表1 不同工艺施工的搅拌桩抗压强度对比Mpa
4 结语
综上所述，由于双向水泥搅拌桩在工程中拥有效率高，成本低，无污染，噪音小且适用性广等诸多优势，此技术现已在软基处理方面获得了广泛的应用。因此，为了保障施工技术的合理利用，做好软基处理的工作，就务必需要严格控制每一个施工程序，只有这样才能够保证水泥搅拌桩的质量，从而保证软基处理施工的质量。
参考文献：
[1]汤梅芳.双向水泥搅拌桩在地铁车辆段软基处理中的应用[J].山西建筑.2015（01）.
[2]鲍燕妮.双向水泥搅拌桩法在软基处理中的工程实践[J].公路工程.2012（04）.
关键词：双向水泥搅拌桩;软基处理;应用
当前，各种建设工程项目层出不穷，软土基的处理问题成为工程建设的重要问题，其不仅影响着整个工程的质量，而且关系着工程建设成品的使用寿命和人们的生命财产安全。而双向水泥搅拌桩因其具有着独特的优点，在软基处理中有着广泛的应用。基于此，本文就双向水泥搅拌桩在软基处理中的应用进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定帮助。
1 工程概况
某公路地势平坦，线位穿过大片耕地。填方部分线路中心最大填高为7.30m。
该段软土路基地层自上而下依次为：
（1）粉土，黄褐色，密实，潮湿，含少量铁质氧化物，其中地下0.2m以上为种植土，含少量植物根系，为地震液化层，重度γ=20.1kN/m3，黏聚力c=13.4kPa，内摩擦角φ=20.0°，基本承载力120kPa，厚0～3.1m;
（2）淤泥质粉质黏土，褐灰色，流塑，下部少部分为软塑，含少量有机质，含少量粉质黏土，有腥臭味，γ=17.5kN/m3，c=12.5kPa，φ=3.3°，基本承载力60kPa，厚4.6～6.9m;
（3）淤泥，褐灰色，流塑，含有少量有机质，有腥臭味，γ=16.6kN/m3，c=15.8kPa，φ=3.0°，基本承载力40kPa，厚0～1.5m;
（4）粉砂，浅灰色，中密，饱和，主要成分为长石、石英，级配差，含少量粉土，基本承载力110kPa，厚1.9～4.0m。当地地震动峰值加速度为0.15g（地震基本烈度Ⅶ度），土壤最大冻结深度为0.80m。
为满足软土地基上的路基工后沉降量≤20cm，沉降速率≤5cm/年的规定，该段软土路基采用双向水泥搅拌桩进行地基处理。
2 双向水泥搅拌桩施工工艺
2.1 施工设备
为保证该段软土路基的处理质量，预先进行了相关机械设备的选取与进场，主要设备有：PH-5B型深层搅拌桩机、NJ-600型水泥浆搅拌机、80型注浆泵、200kW发电机、SP-Ⅱ型智能浆粉喷灌记录仪以及电子天平。
2.2 工艺流程
双向水泥搅拌桩采用两喷四搅施工工艺，流程如图1所示。
图1 施工工艺流程
2.3 施工准备
（1）现场准备
做好水、电、路三通。场地应事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍，查清地下管线的位置，确定架空电线的位置、高度，做好临时截排水设施，在地面上采用原土填筑形成自中心向两侧的土拱，土拱坡度4%。做好供水供电线路、机械设备施工线路、机械设备放置位置、运输通道准备工作。
（2）测量准备
放线前对各控制点进行复核后，按设计图纸放线，准确定出各水泥搅拌桩的位置。钻机要准确对孔，对孔误差不得大于50mm，垂直偏差不得超过1%。
（3）机械准备
搅拌桩机必须配置可以控制桩身每米喷浆量的记录器;桩机上的压力表、转速表、电流表、电子秤必须经过标定，不合格的仪表必须更换;在桩机的钻杆上画上钻进刻度线，标写醒目的深度;钻头直径的磨损量不得大于1cm。
2.4 双向水泥搅拌桩施工
2.4.1 水泥搅拌桩施工平面布置
双向水泥搅拌桩桩径0.5m，间距1.2m，呈正方形布置，桩长随路基横向坡度变化，平均长度8.6m，保证桩底标高一致。
2.4.2 试桩
在地基处理开工前先进行水泥搅拌桩试验，确定主要工艺参数。施工参数包括输浆量、输浆速度、走浆时间、来浆时间、停浆时间、搅拌轴提升与下沉速度等，同时确定采用何种工艺、复搅次数、复搅浆量等。通过试桩，确定搅拌桩加固料采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺入比15%（重量比），水泥浆水灰比采用0.5：1.0，外加剂木质素磺酸钙掺量为2%。每米喷浆量约44L（折合水泥用量54kg/m）。采用两喷四搅工艺能满足设计要求。
2.4.3 双向水泥搅拌桩施工
（1）搅拌机具就位。包括深层搅拌桩机及相应的辅助设备（注浆泵、水泥浆搅拌机等），根据现场实际情况严格合理布置。
（2）制备水泥浆。根据试验室室内试验提供浆液配合比进行现场浆液配制，配制的灰浆应流动性好，不离析，便于泵送、喷搅，灰浆应搅拌均匀，加滤网过筛，现制现用。水泥浆液的配制要严格控制水灰比，加入的水应有定量容器，制拌好的水泥浆不得停置时间过长，超过2h不得使用。浆液在水泥浆搅拌机中要不断搅拌，直到泵送。存浆容器应按设计用量投料，每次投料用于一根桩，以确保成桩质量。
（3）预搅下沉。水泥搅拌桩开钻之前，用清水清洗管道并检查管道中有无堵塞现象，待水排尽后预搅下沉，搅拌头运转正常后收起钢丝绳，使其钻杆导向架向下搅拌切土，控制钻杆下沉速度，直到设计深度。下沉的速度可由电机的电流监测表控制。
（4）提升搅拌喷浆。钻头钻到桩底设计标高后，打开控制阀门连续喷浆，停留30s后反转提升喷浆。将水泥浆和被搅动的疏松土体充分混合。边喷浆边搅拌提升，提升至设计桩顶标高后停止提升，提升速度不超过1.2m/min。
（5）复搅下沉，重新搅拌至桩底，至桩底后停止钻进。下沉速度不超过2.0m/min。
（6）重复喷浆搅拌提升至桩顶。第1次下钻和提钻时一律采用低档操作，复搅时可提高一个档位。 （7）清洗。向集料斗注入适量清水，开启注浆泵、清洗全部管线中的残存水泥浆，直到基本干净，并将粘附在搅拌头上的杂物清洗干净。
（8）打印喷灌记录，搅拌机移位至下根桩位。
2.4.4 施工质量控制
（1）施工时应严格控制喷浆和停浆时机。每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg，若储浆量小于上述用量不得进行下一根桩的施工。
（2）水泥浆采用二次搅拌工艺，搅拌顺序为：先向搅拌桶里注水，再加入规定的外加剂，最后掺入水泥;水泥浆搅拌均匀后，放入二次搅拌桶进行二次搅拌，待用。
（3）配置好的水泥浆不得离析，泵送必须连续，拌制水泥浆的罐数、水泥用量及泵送浆液的时间等应有专人记录，并填写水泥搅拌桩施工记录表。
（4）施工中发现喷浆量不足，应按要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障原因，喷浆中断时应及时记录中断深度，及时采取补喷接桩处理措施，并将接桩情况填报于施工记录内，接桩重叠段应不小于50cm。超过3h应在原桩位旁边进行补桩处理。
（5）当钻进搅拌中遇有阻力较大，钻进太慢，应增加搅拌机自重，然后启动加压装置加压，边输入浆液边搅拌钻进。
（6）钻机喷浆和成孔过程中，应将废弃的加固料及冒浆回收处理，防止污染环境。
（7）每次钻头提离地面后，均应及时清理钻头上的淤泥，并检查喷浆管是否堵塞。
（8）现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：施工桩号、施工日期、天气情况;喷浆深度、停浆标高;注浆泵压力、钻进速度、提升速度、浆液流量、每米喷浆量、复搅深度。同时应随时检查施工记录，评定成桩质量，如有不合格桩或异常情况应及时采取补桩或其他处理措施。
3 试验与质量检验
3.1 成桩质量与承载力检验
水泥搅拌桩桩头开挖后，直径都大于设计要求的0.5m。成桩28d后对该段地基水泥搅拌桩进行成桩质量检验，包括桩身无侧限抗压强度试验和地基平板载荷试验。
成桩质量检验：采用桩长范围钻孔取芯方法进行桩身完整性、均匀性、无侧限抗压强度检验，检验数量为总桩数的2‰且不少于3根桩。芯样水泥土的搅拌均匀性较好，完整性好，无断灰、夹泥;自桩顶1m以下每隔2m截取试样作无侧限抗压强度试验，其28d龄期无侧限抗压强度都>1.3MPa，满足设计不得小于1.2MPa的要求。钻芯后的孔洞采用水泥砂浆灌注封闭。
采用平板载荷试验方法检验复合地基承载力，检验数量为总桩数2‰且不少于3根桩。检验结果表明，复合地基承载力σ0都>170kPa，满足设计不小于150kPa的要求。
3.2 单向搅拌与双向搅拌的成桩质量差异
在该场地，为了优化并制定合理的施工工艺，预先进行了不同施工工艺的成桩质量对比试验，施工方法分别采用单向搅拌工艺和双向搅拌工艺。结果表明，采用双向搅拌工艺施工的搅拌桩，其成桩质量明显好于单向搅拌工艺，搅拌桩8d龄期抗压强度结果如表1所示。由表1可知，8d龄期双向搅拌的桩身平均强度是单向搅拌的1.22倍。两种施工方法的水泥搅拌桩是在同一区域内、均采用两喷四搅工艺、相同的水泥浆配合比和喷浆量。虽然采用双向搅拌工艺的搅拌桩施作时间比采用单向搅拌工艺的搅拌桩晚3d，但从抽样的抗压强度来看，采用双向搅拌工艺的搅拌桩均明显高于采用单向搅拌工艺的搅拌桩。
表1 不同工艺施工的搅拌桩抗压强度对比Mpa
4 结语
综上所述，由于双向水泥搅拌桩在工程中拥有效率高，成本低，无污染，噪音小且适用性广等诸多优势，此技术现已在软基处理方面获得了广泛的应用。因此，为了保障施工技术的合理利用，做好软基处理的工作，就务必需要严格控制每一个施工程序，只有这样才能够保证水泥搅拌桩的质量，从而保证软基处理施工的质量。
参考文献：
[1]汤梅芳.双向水泥搅拌桩在地铁车辆段软基处理中的应用[J].山西建筑.2015（01）.
[2]鲍燕妮.双向水泥搅拌桩法在软基处理中的工程实践[J].公路工程.2012（04）.