钉形水泥土双向搅拌桩

钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术是东南大学岩土工程研究所经过多年研究开发的地基处理新技术，并获得了国家发明专利（专利号：200410065862，200410065861）。该技术已广泛应用于高速公路和市政工程，其科学性、先进性和经济性已在工程中得到证明。

钉形水泥土双向搅拌桩：在水泥土搅拌桩成桩过程中，由动力系统分别带动安装在同心钻杆上的内、外两组搅拌叶片同时正、反向旋转搅拌，通过搅拌叶片的伸缩使桩身上部截面扩大而形成的类似钉子形状的水泥土搅拌桩。

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图一、钉形水泥土双向搅拌桩构造图

复合地基

指部分土体被增强或置换形成增强体，由增强体及其周围土体共同承担荷载的地基。

水泥土

由水泥浆液和地基土充分搅拌后，经水化和化学反应后形成的增强体。

双向搅拌工艺

采用同心双轴钻杆，在内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆口，在外钻杆上安装反向旋转叶片，通过外杆上叶片反向旋转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土的作用，阻断水泥浆上冒途径，把水泥浆控制在两组叶片之间，保证水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀，确保成桩质量的施工方法。

钉形水泥土双向搅拌桩机型号、规格

钉形水泥土双向搅拌桩机设备主要有a底盘、b支架、c箱体、d 同心双轴钻杆、e自动伸缩钻头等组成，见图2。

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立面图剖面图

图二、钉形水泥土双向搅拌桩机设备图

钉形水泥土双向搅拌桩机设规格

应，一般情况下，当水泥土搅拌桩的桩体强度大于1.5MPa时，应选用强度等级在42.5以上的水泥；桩体强度小于1.5MPa时，选用强度等级32.5以上水泥；当需要水泥土搅拌桩桩体有较高的早期强度时，宜选用普通硅酸盐水泥和波特兰水泥。

2、应根据不同土质条件和工程要求通过试验确定选用的外加剂种类和掺量。外加剂种类主要有木质素磺酸钙、石膏、三乙醇胺等。

3、钉形水泥土双向搅拌桩水泥土强度标准值，宜采用90天龄期的无侧限抗压强度平均值。

施工准备

1、钉形水泥土双向搅拌桩施工前应具备如下资料：

1.1 工程地质勘察报告。

1.2 施工设计图纸。

1.3 总平面图或桩位平面控制图。

1.4 施工现场地理位置及相邻建筑、道路、管线、高压输电线、构筑物、边坡等相关资料。

2、钉形水泥土双向搅拌桩施工前应具备条件：

2.1 施工现场应具备施工用水、用电、施工道路畅通。

2.2 施工场地平整，地耐力应满足桩机施工要求。

2.3 应完成场地邻近建筑、道路、管线、高压输电线、构筑物、边坡、环境等保护措施。

3、科学、完整的施工组织设计或施工方案

3.1 开工前应进行施工图会审、设计技术交底。

3.2 根据施工图纸、设计技术交底、工程地质勘察报告、地理环境等编制施工组织设计或施工方案。

3.3 施工组织设计或施工方案审核确认。

3.4 组织施工人员进行技术交底，落实施工组织设计或施工方案的施工技术和安全保障措施。

4、施工工艺参数的确定

4.1 在没有施工资料和地质条件比较复杂的场地应先进行试桩，并根据设计要求进行施工工艺参数试验，同一工程地质条件下试桩数应不少于3根。

4.2 试验桩的地质条件应具有代表性，试验桩应与工程桩一致。

4.3 工艺性试桩应获得的参数：

（1）掌握满足设计单桩喷浆量（由水泥掺入量、水灰比计算）的各种技术参数，如钻杆下沉和提升速度、喷浆压力、断浆量、搅拌机转速、进入持力层电流和钻进速度等（供参考的双搅桩机械参数：下沉速度0.5～0.8m/min；提升速度0.7～1.0m/min；内钻杆转速≥50r/min；外钻杆转速≥70r/min；下沉时喷浆压力0.25～0.40MPa）。

（2）掌握下沉和提升的阻力情况，选择合理的搅拌头形式、电机功率与搅拌叶片的宽度和倾角等（供参考的双搅桩机叶片宽度80～100mm；叶片厚度25～40mm；叶片倾角10～20度）。

（3）检验室内试验所确定的配合比、水灰比是否便于施工，是否需要添加外加剂等；

（4）检验桩身的无侧限抗压强度是否满足设计要求；

（5）检验复合地基承载力是否满足设计要求。

4.4 根据试桩参数调整施工组织设计和施工方案。

搅拌翼片的枚数、宽度、与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度应相互匹配，符合下式关系，确保加固范围内任何一点的土体均能经过20次以上搅拌。

()∑∑++=22112

1cos 2z n z n V V h N β （4—1）

式中：N ——桩身任意一点的搅拌次数（次）；

h ——搅拌叶片宽度（m ）；

β——搅拌叶片与搅拌轴的垂直夹角（º）；

1V 、2V ——分别为钻杆的提升和下沉速度（m/s ）；

n 1——内钻杆转速（r/s ）；

∑z 1——固着在内钻杆上搅拌叶片的总枚数；

n 2——外钻杆转速（r/s ）；

∑z 1——固着在外钻杆上搅拌叶片的总枚数。

施工时应保持搅拌桩机底盘水平和导向架垂直，搅拌桩的垂直度偏差不得大于1%，桩位偏差不得大于50mm ，桩径、扩大头深度和处理深度不得小于设计值。

5、施工机械的选择

5.1 根据设计要求和试桩资料选取专门的施工机械。

5.2 施工机械选定后应核实场地地基承载力是否满足桩机施工要求，如不满足应采取相应工程措施。

a) 搅拌机就位：搅拌机到指定桩位并对中；

b) 喷浆下沉：启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启

送浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转(外钻杆逆时针旋转，内钻杆顺时针旋转)切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；

c) 施工下部桩体：改变内、外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片收缩到

下部桩体直径；喷浆切土下沉：两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到设计深度,在桩端应就地持续喷