钉形水泥土双向搅拌桩介绍

1　钉形水泥土双向搅拌桩介绍

钉形水泥土双向搅拌桩是结合了双向水泥土搅拌桩^［4］和变截面水泥土搅拌桩^［5］两项创新技术的新型水泥土搅拌桩。钉形搅拌桩施工机械是对现行水泥土搅拌桩成桩机械的动力传动系统、钻杆以及钻头进行改进而成的：①采用同心双轴钻杆，在内钻杆上设置正向旋转叶片，在外钻杆上安装反向旋转叶片，通过外杆上叶片反向旋转的压浆作用和正、反向旋转叶片同时双向搅拌作用，阻断水泥浆上冒途径，提高水泥土搅拌均匀性，确保成桩质量^［6］。②将搅拌叶片改进为伸缩叶片^［5］，可在地面以下任意深度处伸缩为两种不同的半径，使桩体上部截面扩大（扩大头），形成钉子形状的水泥土搅拌桩，称之为钉形水泥土双向搅拌桩，简称“钉形搅拌桩”^［3］，见图1。

钉形搅拌桩具有下列主要特点^［7］：①采用自动伸缩钻头，施工连续、一次成桩；②在上覆荷载的作用下，扩大头部分确保桩体和桩周土协调变形，达到更佳的复合地基效果；③充分利用土中应力传递规律，加强土体上部复合地基强度；④对于柔性荷载（路堤），扩大头能更好地形成土拱，充分利用土拱效应作用，提高桩体荷载分担比例；⑤搅拌桩类似钉子形状，能有效协调复合地基变形，不需在顶部设置加筋以及垫层；⑥扩大头作用可大大提高单桩承载力，成倍增大桩间距，节省工程造价。该技术自2004年研制成功以来，已在江苏省沪苏浙高速公路、浙江申嘉湖（杭）高速公路、南京滨江大道、江苏省204国道、扬州邗江开发区等道路工程、工业与民用建筑工程中得到了成功应用，累计应用已超过100万延米，显示出了独特的优点和显著的经济效益。

图1　钉形搅拌桩结构示意图和现场开挖照片

作为一种新型的水泥土搅拌桩，钉形搅拌桩的复合地基性状有其自身特点。由于钉形搅拌桩在国内外还是首次出现，处于典型的“技术先行、理论滞后”状态，研究其复合地基特性对于指导设计、施工具有重要的意义。本文用FLAC－3D对路堤荷载下钉形搅拌桩复合地基的荷载传递、附加应力分布和变形特性等进行了初步分析。