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摘 要：双向双动力水泥砂浆搅拌桩是对常规水泥搅拌桩施工工艺和设备的创新和改进，也是在地基深处强力搅拌原素土和固化剂，使其发生物理反应，从而形成具有整体性、稳定性和较高强度的水泥砂浆固体，有效改善软土地基的复合地基承载力特性。本文将结合曹妃甸港区扩能改造工程CKNS-1标双向双动力水泥砂浆搅拌桩的施工情况对该工艺的应用及技术进行简单分析。
关键词：双向双动力水泥砂浆搅拌桩 软土地基 应用 分析
双向双动力水泥砂浆搅拌桩适用于淤泥、淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基，最大加固深度25m。其由正反两个钻杆构成，正反向旋转可以使原素土对叶片的水平旋转力相互抵消，钻机下钻对原素土扰动小；多组叶片，可以使原素土充分搅拌，形成的桩体可以更加均匀密实，成桩速度、质量等性能明显优于普通水泥砂浆搅拌桩施工工艺。
一、工程概况
本项目位于河北省唐山市曹妃甸港区，地处渤海湾内，南距唐山市70公里，北距唐山市80公里，毗邻京津冀城市群。项目所在地，地表为第四系海积平原，地形平坦，地势开阔，相对高差0～8m，沿线沟渠等水系发育，地表大部分被辟为湿地、农场、厂房及村庄，地表表层分布有软土层，构造为粉质黏土，下伏淤泥质粉质黏土、粉土，局部有粉砂夹层。根据本项目所处地理位置以及施工现场实际地质情况，经设计勘察论定后，决定对线路地基加固采用双向双动力水泥砂浆搅拌桩施工工艺。
二、工艺技术要求
双向双动力水泥砂浆搅拌桩采用正方形布置，桩位采用白灰和竹签定位，桩位偏差不得大于5cm，垂直度不得超过1%，直径不得小于设计，桩长应符合设计桩底高程要求，并按设计要求桩底进入砂层或相对硬层不小于0.5m，成桩后的水泥砂浆搅拌桩复合地基承载力不小于150KPa，无侧限抗压强度不得小于1.5MPa。
三、施工方案
1.总体部署。
1.1工期安排。本项目水泥砂浆搅拌桩设计总数量约440000m，计划2015年05月22日开始，2015年09月01日完成，施工过程中可与路基填筑施工同步进行，确保总体施工计划顺利进行。
1.2机械配置。根据工程总数量和工期计划，配置机械设备数量，施工过程中可根据实际需要调整，具体为：高强牌新型大扭矩打桩钻机（ZGZ-A型）、灰浆泵（150型）、灰浆搅拌机各10台；储浆罐（1.5m3）20个；轮胎式起重机（25t）2台；装载机（ZL50D）1台；发电机组（75kw）5台；其他如压力机、水准仪、全站仪、压力表、流量记录仪适量配置。
1.3人员配置。根据工程总数量和工期计划，配置人员数量，施工过程中可根据实际需要调整，具体为：技术员6名，质检员2名，安全员10名，试验员10名，拌浆、喷浆、操作人员各20名，辅助人员10名。
2.施工准备。（1）项目技术人员根据设计图纸测量放样定出加固范围后，对施工区域内进行地表平整，清除障碍物；（2）项目试验人员沿线路走向采用分段取样，按要求进行试验确定浆液配比；（3）对水源进行合格检验；（4）施工用电源由现有电力线路引入，并配备发电机组辅助；（5）在钻杆两侧分别悬挂长度不小于5.0m的线锤，检测垂直度；（6）在钻杆立柱上用反光漆标明钻机刻度，间距0.5m，整米处用数字标明，方便查看、记录钻进深度；（7）应常备一套机具，以防止出现意外断桩；（8）为方便施工，在泵送站处设立一个作业平台；（9）施工准备工作结束，报监理工程师验收同意后，开始施工作业；需要注意的是：在正式开工前，首先应通过试桩来确定符合现场实际的工艺和相关参数。具体做法是：选取一段有代表性的区域，按照操作流程施工作业，过程中记录并分析出最佳的搅拌次数、浆液水灰比、泵送时间和压力、搅拌机的提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，最终选定适合本项目地质情况的经济施工工艺，配置满足施工要求的机械机具和原材料，以及合理、准确的检测手段等。
3.施工主要流程。
3.1鉆机就位。即搅拌桩机就位、对中。一是桩机的安装要确保水平、稳固，通过测量后，在机身上标注标高控制线，在机架上标注深度标志（推荐红色油漆）；二是机架和搅拌管保持线性垂直，搅拌头要对准桩位，同时用线锤对桩架的垂直度进行测试。符合上述要求经现场监理验收同意后开始施工作业。
3.2搅拌下沉。启动搅拌机，以0.6～0.8m/min的速度，44r～54r/min的转速钻头沿导向架向下搅拌切土。
3.3提升搅拌。搅拌下沉到达设计深度要求后，在桩端持续喷浆搅拌不低于30s，使桩端浆液充分搅拌均匀。再以0.8～1m/min的均匀速度，一边搅拌一边提升直至标定的停浆面。
3.4重复喷浆搅拌下沉。重复喷浆搅拌下沉到达设计加固深度，停止提升并持续搅拌30秒。之后，再边搅拌边提升至预定的停浆面。
3.5施工工艺流程图（见图1）。
4.主要安全技术措施。（1）施工中应持续供应搅拌冷却循环水，并检查进水和回水温度，水温过高应及时调整。（2）电压低于380V时应暂停施工，以保护电机。（3）保持管路湿润，以利于输送水泥砂浆。水泥砂浆不得有硬结块，防止损坏缸体。坚持清洗机器，保证设备正常运转，做法是：当天作业结束后彻底清洗；施工中，发生故障停机超半小时，再次开机前应拆卸管路并清洗；定期对灰浆泵清洗，保持设备良好运转。（4）施工作业点遇土质松软环境时，地面应铺填并压实石块或碎石，必要时铺垫枕木、钢板等，以利于搅拌机械及起重设备作业。
5.质量检验。软土地基处理基本都是隐蔽性工程，施工全过程都要加强对质量的控制。本项目坚持现场技术工程师和监理工程师旁站制度，对整个施工过程均有详细的记录，包括施工记录和计量记录，并对每根桩进行质量检查和评定。记录和检查的重点是：浆液水泥用量、成桩长度、搅拌转数和提升速度、复搅次数和深度、停浆处理方法等。（1）检测浆液的质量。通过目测、浆液比重计检查密度的方法，对每根桩喷浆时抽样检测2次，确保按设计和经试验确定的配比制作合格的，且均匀、不离析的浆液。（2）核查喷浆数量。通过检查施工计量记录，核实每根桩所喷浆液数量，保证符合设计标准。（3）检测桩体质量。一般在成桩7d之后，开挖桩头到设计标高位置，目测桩体搅拌的均匀性，并量测成桩直径，要求检查数量达到总桩数的2%。（4）检测桩身强度。达到设计要求28d龄期桩身无侧限抗压强度不小于1.5MPa的要求。检测方法是采用双管单动取样器在桩径方向1/4处、桩径范围内垂直取芯，观察桩体完整性、均匀性，单根桩至少取3个不同深度的试样做无侧限抗压强度试验，要求检测数量达到总桩数的2‰。（5）检测复合地基承载力。经搅拌桩处理加固后的地基承载力应满足设计要求，可以在成桩28d后，通过平板载荷试验进行检测，检测数量达到总桩数的2‰。
四、结语
双向双动力水泥砂浆搅拌桩工艺被越来越多的应用在软土地基加固处理中。本文所介绍的项目属于既有线施工，线路长，施工机械、人员相对分散稀疏，施工中严格遵循铁路营业线施工安全管理细则规定，选用双向双动力水泥砂浆搅拌桩，不仅较原有普通施工工艺提高了经济性、适用性，而且大大改善了成桩质量与进度，从而保证了项目的总体工期，此项工艺在曹妃甸港区软土地基处理方面发挥了重要作用。
参考文献：
[1]《铁路土工试验规程》（TB10102-2010）.
[2]《铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10414-2003）.
[3]《铁路工程地基处理技术规程》（TB10106-2010）.
[4]《软土地基深层搅拌加固法技术规程》（YBT225-91）.
[5]《铁路路基工程施工规范》（TB10001-2005）.
[6]《铁路工程基本作业施工安全技术规程》（TB10301-2009）.
关键词：双向双动力水泥砂浆搅拌桩 软土地基 应用 分析
双向双动力水泥砂浆搅拌桩适用于淤泥、淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基，最大加固深度25m。其由正反两个钻杆构成，正反向旋转可以使原素土对叶片的水平旋转力相互抵消，钻机下钻对原素土扰动小；多组叶片，可以使原素土充分搅拌，形成的桩体可以更加均匀密实，成桩速度、质量等性能明显优于普通水泥砂浆搅拌桩施工工艺。
一、工程概况
本项目位于河北省唐山市曹妃甸港区，地处渤海湾内，南距唐山市70公里，北距唐山市80公里，毗邻京津冀城市群。项目所在地，地表为第四系海积平原，地形平坦，地势开阔，相对高差0～8m，沿线沟渠等水系发育，地表大部分被辟为湿地、农场、厂房及村庄，地表表层分布有软土层，构造为粉质黏土，下伏淤泥质粉质黏土、粉土，局部有粉砂夹层。根据本项目所处地理位置以及施工现场实际地质情况，经设计勘察论定后，决定对线路地基加固采用双向双动力水泥砂浆搅拌桩施工工艺。
二、工艺技术要求
双向双动力水泥砂浆搅拌桩采用正方形布置，桩位采用白灰和竹签定位，桩位偏差不得大于5cm，垂直度不得超过1%，直径不得小于设计，桩长应符合设计桩底高程要求，并按设计要求桩底进入砂层或相对硬层不小于0.5m，成桩后的水泥砂浆搅拌桩复合地基承载力不小于150KPa，无侧限抗压强度不得小于1.5MPa。
三、施工方案
1.总体部署。
1.1工期安排。本项目水泥砂浆搅拌桩设计总数量约440000m，计划2015年05月22日开始，2015年09月01日完成，施工过程中可与路基填筑施工同步进行，确保总体施工计划顺利进行。
1.2机械配置。根据工程总数量和工期计划，配置机械设备数量，施工过程中可根据实际需要调整，具体为：高强牌新型大扭矩打桩钻机（ZGZ-A型）、灰浆泵（150型）、灰浆搅拌机各10台；储浆罐（1.5m3）20个；轮胎式起重机（25t）2台；装载机（ZL50D）1台；发电机组（75kw）5台；其他如压力机、水准仪、全站仪、压力表、流量记录仪适量配置。
1.3人员配置。根据工程总数量和工期计划，配置人员数量，施工过程中可根据实际需要调整，具体为：技术员6名，质检员2名，安全员10名，试验员10名，拌浆、喷浆、操作人员各20名，辅助人员10名。
2.施工准备。（1）项目技术人员根据设计图纸测量放样定出加固范围后，对施工区域内进行地表平整，清除障碍物；（2）项目试验人员沿线路走向采用分段取样，按要求进行试验确定浆液配比；（3）对水源进行合格检验；（4）施工用电源由现有电力线路引入，并配备发电机组辅助；（5）在钻杆两侧分别悬挂长度不小于5.0m的线锤，检测垂直度；（6）在钻杆立柱上用反光漆标明钻机刻度，间距0.5m，整米处用数字标明，方便查看、记录钻进深度；（7）应常备一套机具，以防止出现意外断桩；（8）为方便施工，在泵送站处设立一个作业平台；（9）施工准备工作结束，报监理工程师验收同意后，开始施工作业；需要注意的是：在正式开工前，首先应通过试桩来确定符合现场实际的工艺和相关参数。具体做法是：选取一段有代表性的区域，按照操作流程施工作业，过程中记录并分析出最佳的搅拌次数、浆液水灰比、泵送时间和压力、搅拌机的提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，最终选定适合本项目地质情况的经济施工工艺，配置满足施工要求的机械机具和原材料，以及合理、准确的检测手段等。
3.施工主要流程。
3.1鉆机就位。即搅拌桩机就位、对中。一是桩机的安装要确保水平、稳固，通过测量后，在机身上标注标高控制线，在机架上标注深度标志（推荐红色油漆）；二是机架和搅拌管保持线性垂直，搅拌头要对准桩位，同时用线锤对桩架的垂直度进行测试。符合上述要求经现场监理验收同意后开始施工作业。
3.2搅拌下沉。启动搅拌机，以0.6～0.8m/min的速度，44r～54r/min的转速钻头沿导向架向下搅拌切土。
3.3提升搅拌。搅拌下沉到达设计深度要求后，在桩端持续喷浆搅拌不低于30s，使桩端浆液充分搅拌均匀。再以0.8～1m/min的均匀速度，一边搅拌一边提升直至标定的停浆面。
3.4重复喷浆搅拌下沉。重复喷浆搅拌下沉到达设计加固深度，停止提升并持续搅拌30秒。之后，再边搅拌边提升至预定的停浆面。
3.5施工工艺流程图（见图1）。
4.主要安全技术措施。（1）施工中应持续供应搅拌冷却循环水，并检查进水和回水温度，水温过高应及时调整。（2）电压低于380V时应暂停施工，以保护电机。（3）保持管路湿润，以利于输送水泥砂浆。水泥砂浆不得有硬结块，防止损坏缸体。坚持清洗机器，保证设备正常运转，做法是：当天作业结束后彻底清洗；施工中，发生故障停机超半小时，再次开机前应拆卸管路并清洗；定期对灰浆泵清洗，保持设备良好运转。（4）施工作业点遇土质松软环境时，地面应铺填并压实石块或碎石，必要时铺垫枕木、钢板等，以利于搅拌机械及起重设备作业。
5.质量检验。软土地基处理基本都是隐蔽性工程，施工全过程都要加强对质量的控制。本项目坚持现场技术工程师和监理工程师旁站制度，对整个施工过程均有详细的记录，包括施工记录和计量记录，并对每根桩进行质量检查和评定。记录和检查的重点是：浆液水泥用量、成桩长度、搅拌转数和提升速度、复搅次数和深度、停浆处理方法等。（1）检测浆液的质量。通过目测、浆液比重计检查密度的方法，对每根桩喷浆时抽样检测2次，确保按设计和经试验确定的配比制作合格的，且均匀、不离析的浆液。（2）核查喷浆数量。通过检查施工计量记录，核实每根桩所喷浆液数量，保证符合设计标准。（3）检测桩体质量。一般在成桩7d之后，开挖桩头到设计标高位置，目测桩体搅拌的均匀性，并量测成桩直径，要求检查数量达到总桩数的2%。（4）检测桩身强度。达到设计要求28d龄期桩身无侧限抗压强度不小于1.5MPa的要求。检测方法是采用双管单动取样器在桩径方向1/4处、桩径范围内垂直取芯，观察桩体完整性、均匀性，单根桩至少取3个不同深度的试样做无侧限抗压强度试验，要求检测数量达到总桩数的2‰。（5）检测复合地基承载力。经搅拌桩处理加固后的地基承载力应满足设计要求，可以在成桩28d后，通过平板载荷试验进行检测，检测数量达到总桩数的2‰。
四、结语
双向双动力水泥砂浆搅拌桩工艺被越来越多的应用在软土地基加固处理中。本文所介绍的项目属于既有线施工，线路长，施工机械、人员相对分散稀疏，施工中严格遵循铁路营业线施工安全管理细则规定，选用双向双动力水泥砂浆搅拌桩，不仅较原有普通施工工艺提高了经济性、适用性，而且大大改善了成桩质量与进度，从而保证了项目的总体工期，此项工艺在曹妃甸港区软土地基处理方面发挥了重要作用。
参考文献：
[1]《铁路土工试验规程》（TB10102-2010）.
[2]《铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10414-2003）.
[3]《铁路工程地基处理技术规程》（TB10106-2010）.
[4]《软土地基深层搅拌加固法技术规程》（YBT225-91）.
[5]《铁路路基工程施工规范》（TB10001-2005）.
[6]《铁路工程基本作业施工安全技术规程》（TB10301-2009）.