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摘 要：目前，我国的水泥土搅拌桩存在着成桩质量差，处理土质有效深度浅，桩土作用协调性差等问题，影响到其在道路工程软土地基处理方面的应用。钉形水泥土双向搅拌桩是针对上述缺点而提出的一种新的桩体。钉形水泥土双向搅拌桩作为公路施工中常用的地基处理方式，这种桩体结合了变截面搅拌桩和双向搅拌桩两者的优点，为此，本文主要对钉形水泥土双向搅拌桩的概况、施工工艺进行了分析与探讨。
关键词：钉形水泥土双向搅拌桩；公路施工
一、钉形水泥土双向搅拌桩的概况
钉形水泥土双向搅拌桩是通过特制的机械――深层搅拌机，利用同轴双向转动的转杆以及可自动伸缩的钻头，沿深度方向将软土与固化剂（水泥浆，可掺入一定量的外加剂）就地进行强制搅拌，使土体与固化剂发生物理化学反应，形成具有一定整体性和一定强度的水泥土复合地基。
1、处理范围，河（塘）淤积较为严重，河（塘）淤积深浅不一，两侧桥台的处理以及任何底下暗浜、土质不好、不具备承载及摩擦强度的地基处理均可使用。
2、桩体的设计，钉形水泥土双向搅拌桩的下部直径采用50cm，扩大头直径为100cm，桩长由沉降及稳定计算的结果确定，一般桩长为19米，扩大头高度4米，双向搅拌桩在平面上呈正三角形布置。室内配比试验水泥土90天强度应达到1Mpa。
3、主要材料要求及水泥掺量的确定，固化剂宜选用强度等级为42.5级以上的普通硅酸盐水泥，水灰比可选用0.50～0.60。外掺剂可根据工程需要和土质条件选用具有早强、缓凝、减水以及节省水泥等作用的材料，但应避免环境污染。添加剂为纯净的生石膏粉，水泥用量扩大头部分为200kg/m左右，下部为50kg/m左右。
二、公路工程钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺
1、施工准备
开工前准备，在钉形水泥土双向搅拌桩施工以前，施工单位要充分做好一切施工场地的准备工作，具体包括如下几个方面：进出场地的道路通畅，路基承载力应允许运输车辆通行。
施工场地已经平整，地上、地下障碍物已清除（包括大块石、树根、垃圾、线路、排水沟等），场地要满足桩基的位移要求。有低洼、沟塘的施工地段已排水回填，压实度要达到80%以上，回填材料不得用杂土，不得有直径大于8cm的石块。查阅场地勘测资料，对施工地段的土质情况要充分了解，对地下有无管线及需解决的问题应书面上报监理及业主认可。根据设计要求，对现场进行测量放线，定出桩位，并撒上白灰或定入木樁。准备好施工所需要的水泥等材料，并经检验合格。
2、工艺性试桩
为了更科学的指导施工，严格控制钉形水泥土双向搅拌桩施工质量，在正式施工前，必须进行现场工艺性试桩，检验室内试验所确定的水灰比是否合适，同时合理选择喷浆口的位置及大小（供参考的喷嘴口的位置在叶片的2/3处，浆口大小按现场测定）。掌握下钻、提升的困难程度。确定钻头进入硬土层电流变化情况。确定水泥浆液密度。确定合适的输浆泵的输浆量。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。验证钻头叶片的角度设置。验证成桩的均匀度及桩径大小。一般情况下，同一场地验桩根数不少于3根，根据工艺性试桩检测结果编写施工组织设计，报总监及业主审查后方可开工。
3、施工流程
钉形水泥土双向搅拌桩上部（扩大头）采用四搅三喷，下部采用二搅一喷施工工艺，具体施工顺序如下：
（1）桩机定位：放线、定位，安装打桩机，移至指定桩位并对中。
（2）切土下沉：启动搅拌机，叶片伸展到扩大头设计直径，使搅拌机沿导向架向下切土，同时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，直到扩大头设计深度。改变内外钻杆的旋转方向，使叶片收缩至下部桩体设计直径，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小于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，直至扩大头底面。改变内外钻杆的旋转方向，使叶片伸展至扩大头直径，开启灰浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至地表，关闭灰浆泵，并检查检查搅拌叶片是否伸展至扩大头直径（如个别叶片未打开，可人工打开）。
（4）搅拌下沉：两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，同时开启灰浆泵喷浆，直至扩大头设计深度。
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，直至地表或桩顶以上50cm
（5）质量控制：为了保证施工质量，施工单位要根据工艺性试桩确定的各种操作技术参数制定施工要点，具体要求如下：
a.为保证双向水泥土搅拌桩的垂直度，首先保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度，控制水泥土搅拌桩的垂直度偏差不得大于1.5%，桩位偏差不得大于5cm
b.严格控制钻机下钻深度、喷浆高程及停浆面，确保喷浆长度和水泥浆液喷入量达到设计要求。如因意外原因断浆，必须以最早的时间（3h以内）补喷，重叠复喷50cm以上，超过3h按照规定重新补打一根桩。确保全桩水泥用量不得少于试桩时确定的水泥用量，每米用浆量误差不得大于5%。
c.水泥浆必须按预订的配比进行拌制，保证每根桩所需的浆液一次单独拌制完成，使用前过筛并在3小时内用完。浆液储量不得少于一根桩的用量，否则不得进行下一根桩的施工，施工时输浆管路保持潮湿，以利于输浆。
d.对输浆管经常检查，不得泄漏和堵塞，管道长度不得大于60m。定期检查钻头。保持钻头直径误差在-1cm～+3cm之间。
e.合理安排施工顺序，以利于整体的成桩质量和软基处理效果。
f.成桩资料应在施工现场打印，每根水泥土搅拌桩施工完成后，应立即打印成桩资料，严禁补打资料。
g.双向水泥搅拌桩施工结束28天并经检验合格后，方可以填筑路基。
（6）施工质量检验：施工质量检测方法主要有常规检查、桩身取芯、载荷试验等。
第一，常规检查，成桩7天后采用浅部开挖桩头，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径，做好记录，检查频率为总桩数的5%，且每项单点工程不少于3根。
第二，桩身取芯，成桩28天后可进行取芯试验，现场进行标准贯入试验，结合室内试验检验桩身强度。取芯时，应注意取芯的工艺，应采用双管单动取样器钻取芯样，为保证试块尺寸，钻孔直径不小于108mm检验桩数为为总桩数的0.5%，且每项单点工程不少于3根。
第三，载荷试验，竖向承载双向水泥土搅拌桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验，对大型的工程可选用2根以上的群桩进行复合地基试验。试验规程见《建筑地基处理技术规范》（JGJ79--2002）。载荷试验必须在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在成桩28天后进行，检验数量为总桩数的0.8%，且每项单体工程不应小于3根。
三、结束语
综上所述，在公路路基的施工中，如何优质、高效的处理好软土地基一直是一个困扰施工技术人员的问题，钉形水泥土双向搅拌桩的出现很好的解决了这一问题。由于其具有成桩质量好，强度高，进而增大了桩间距，减少了桩数量，达到满足要求，节约造价的目的。目前，该技术已得到广泛应用并取得了良好的效果，其科学性已经在实际工程中得到证实。
参考文献
[1]席培胜；刘松玉；水泥土深层搅拌法加固软弱地基新技术研究[J]；施工技术；2016年01期.
[2]陈星光；许宏武；罗大生；肖超；张可能；钉形搅拌桩在南沙软基加固中的应用[J]；广东建材；2011年04期.
关键词：钉形水泥土双向搅拌桩；公路施工
一、钉形水泥土双向搅拌桩的概况
钉形水泥土双向搅拌桩是通过特制的机械――深层搅拌机，利用同轴双向转动的转杆以及可自动伸缩的钻头，沿深度方向将软土与固化剂（水泥浆，可掺入一定量的外加剂）就地进行强制搅拌，使土体与固化剂发生物理化学反应，形成具有一定整体性和一定强度的水泥土复合地基。
1、处理范围，河（塘）淤积较为严重，河（塘）淤积深浅不一，两侧桥台的处理以及任何底下暗浜、土质不好、不具备承载及摩擦强度的地基处理均可使用。
2、桩体的设计，钉形水泥土双向搅拌桩的下部直径采用50cm，扩大头直径为100cm，桩长由沉降及稳定计算的结果确定，一般桩长为19米，扩大头高度4米，双向搅拌桩在平面上呈正三角形布置。室内配比试验水泥土90天强度应达到1Mpa。
3、主要材料要求及水泥掺量的确定，固化剂宜选用强度等级为42.5级以上的普通硅酸盐水泥，水灰比可选用0.50～0.60。外掺剂可根据工程需要和土质条件选用具有早强、缓凝、减水以及节省水泥等作用的材料，但应避免环境污染。添加剂为纯净的生石膏粉，水泥用量扩大头部分为200kg/m左右，下部为50kg/m左右。
二、公路工程钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺
1、施工准备
开工前准备，在钉形水泥土双向搅拌桩施工以前，施工单位要充分做好一切施工场地的准备工作，具体包括如下几个方面：进出场地的道路通畅，路基承载力应允许运输车辆通行。
施工场地已经平整，地上、地下障碍物已清除（包括大块石、树根、垃圾、线路、排水沟等），场地要满足桩基的位移要求。有低洼、沟塘的施工地段已排水回填，压实度要达到80%以上，回填材料不得用杂土，不得有直径大于8cm的石块。查阅场地勘测资料，对施工地段的土质情况要充分了解，对地下有无管线及需解决的问题应书面上报监理及业主认可。根据设计要求，对现场进行测量放线，定出桩位，并撒上白灰或定入木樁。准备好施工所需要的水泥等材料，并经检验合格。
2、工艺性试桩
为了更科学的指导施工，严格控制钉形水泥土双向搅拌桩施工质量，在正式施工前，必须进行现场工艺性试桩，检验室内试验所确定的水灰比是否合适，同时合理选择喷浆口的位置及大小（供参考的喷嘴口的位置在叶片的2/3处，浆口大小按现场测定）。掌握下钻、提升的困难程度。确定钻头进入硬土层电流变化情况。确定水泥浆液密度。确定合适的输浆泵的输浆量。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。验证钻头叶片的角度设置。验证成桩的均匀度及桩径大小。一般情况下，同一场地验桩根数不少于3根，根据工艺性试桩检测结果编写施工组织设计，报总监及业主审查后方可开工。
3、施工流程
钉形水泥土双向搅拌桩上部（扩大头）采用四搅三喷，下部采用二搅一喷施工工艺，具体施工顺序如下：
（1）桩机定位：放线、定位，安装打桩机，移至指定桩位并对中。
（2）切土下沉：启动搅拌机，叶片伸展到扩大头设计直径，使搅拌机沿导向架向下切土，同时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，直到扩大头设计深度。改变内外钻杆的旋转方向，使叶片收缩至下部桩体设计直径，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小于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，直至扩大头底面。改变内外钻杆的旋转方向，使叶片伸展至扩大头直径，开启灰浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至地表，关闭灰浆泵，并检查检查搅拌叶片是否伸展至扩大头直径（如个别叶片未打开，可人工打开）。
（4）搅拌下沉：两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，同时开启灰浆泵喷浆，直至扩大头设计深度。
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，直至地表或桩顶以上50cm
（5）质量控制：为了保证施工质量，施工单位要根据工艺性试桩确定的各种操作技术参数制定施工要点，具体要求如下：
a.为保证双向水泥土搅拌桩的垂直度，首先保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度，控制水泥土搅拌桩的垂直度偏差不得大于1.5%，桩位偏差不得大于5cm
b.严格控制钻机下钻深度、喷浆高程及停浆面，确保喷浆长度和水泥浆液喷入量达到设计要求。如因意外原因断浆，必须以最早的时间（3h以内）补喷，重叠复喷50cm以上，超过3h按照规定重新补打一根桩。确保全桩水泥用量不得少于试桩时确定的水泥用量，每米用浆量误差不得大于5%。
c.水泥浆必须按预订的配比进行拌制，保证每根桩所需的浆液一次单独拌制完成，使用前过筛并在3小时内用完。浆液储量不得少于一根桩的用量，否则不得进行下一根桩的施工，施工时输浆管路保持潮湿，以利于输浆。
d.对输浆管经常检查，不得泄漏和堵塞，管道长度不得大于60m。定期检查钻头。保持钻头直径误差在-1cm～+3cm之间。
e.合理安排施工顺序，以利于整体的成桩质量和软基处理效果。
f.成桩资料应在施工现场打印，每根水泥土搅拌桩施工完成后，应立即打印成桩资料，严禁补打资料。
g.双向水泥搅拌桩施工结束28天并经检验合格后，方可以填筑路基。
（6）施工质量检验：施工质量检测方法主要有常规检查、桩身取芯、载荷试验等。
第一，常规检查，成桩7天后采用浅部开挖桩头，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径，做好记录，检查频率为总桩数的5%，且每项单点工程不少于3根。
第二，桩身取芯，成桩28天后可进行取芯试验，现场进行标准贯入试验，结合室内试验检验桩身强度。取芯时，应注意取芯的工艺，应采用双管单动取样器钻取芯样，为保证试块尺寸，钻孔直径不小于108mm检验桩数为为总桩数的0.5%，且每项单点工程不少于3根。
第三，载荷试验，竖向承载双向水泥土搅拌桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验，对大型的工程可选用2根以上的群桩进行复合地基试验。试验规程见《建筑地基处理技术规范》（JGJ79--2002）。载荷试验必须在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在成桩28天后进行，检验数量为总桩数的0.8%，且每项单体工程不应小于3根。
三、结束语
综上所述，在公路路基的施工中，如何优质、高效的处理好软土地基一直是一个困扰施工技术人员的问题，钉形水泥土双向搅拌桩的出现很好的解决了这一问题。由于其具有成桩质量好，强度高，进而增大了桩间距，减少了桩数量，达到满足要求，节约造价的目的。目前，该技术已得到广泛应用并取得了良好的效果，其科学性已经在实际工程中得到证实。
参考文献
[1]席培胜；刘松玉；水泥土深层搅拌法加固软弱地基新技术研究[J]；施工技术；2016年01期.
[2]陈星光；许宏武；罗大生；肖超；张可能；钉形搅拌桩在南沙软基加固中的应用[J]；广东建材；2011年04期.