摘要：介绍了双向搅拌桩的原理、特点和施工方法，并根据赣州动车所路基，采用双向搅拌桩加固深厚软土地基的试桩，验证了双向搅拌桩的应用效果，说明双向搅拌桩能够解决客运专线动车所路基的工后沉降问题，值得推广。
关键词：双向搅拌桩；两搅两喷；动车所软基
1.工程概况
赣州西火车站是国家《中长期铁路网规划》“八横八纵”高速铁路中京港高铁与厦渝高铁的交汇站，未来昌赣、赣深、渝长厦、厦昆、成厦等诸多高铁线将交汇在此。赣州西火车站动走线存车场JDK2+720-JDK2+988段为农田和鱼塘，最大填方高度9m，设计采用双向水泥搅拌桩对地基进行加固处理，桩直径为φ50cm，桩间距为1.4m，正三角形布置，桩长为4.0～6.8m；在水泥搅拌桩质量检测合格后，在桩顶铺设0.5m厚的碎石+0.1m中粗砂垫层，中粗砂内铺设一层双向经编土工格栅（TGSG110型），两端回折不少于2.0m。
2.工程地质条件
赣州西站地处丘陵区，地势平坦开阔，稍有起伏，植被发育，多为水田、鱼塘等。区内道路纵横，交通便利。
（2）0 Q4ml+pl 淤泥，灰褐色，流塑。Ⅱ。
（2）2-1 Q4al+pl 淤泥质黏土，灰褐色，流塑状。Ⅱ，σ0=40kPa。
（2）3-1 Q4al+pl 粉质黏土，黄褐色，软塑。Ⅱ，σ0=120kPa。
（2）3-2 Q4al+pl 粉质黏土，褐黄色，硬塑。Ⅱ，σ0=150kPa。
（21）2-1 K2n 泥质砂岩，浅红色，全风化，Ⅲ，σ0=200kPa。
（21）2-2 K2n 泥质砂岩，浅红色，强风化，Ⅳ，σ0=300kPa。
地表水：较发育，多分布水塘，大气降水补给。
地下水：第四系土层孔隙潜水，大气降水补给，季节性浮动显著。地下水位埋深约为0.2-2.6m。
3.双向搅拌桩的原理及优点
双向水泥土搅拌桩的基本原理是：对普通水泥土搅拌桩机械的动力传动系统、钻杆以及钻头进行改进，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，通过外钻杆叶片反向旋转的压浆作用阻断水泥浆上冒途径；并通过上、下2组搅拌叶片正反旋转，有效提高搅拌均匀性，确保成桩质量。
双向搅拌桩的主要优点有：（1）利用常规设备加工改进，易于推广。（2）双向搅拌，阻断浆液上冒，提高搅拌均匀性，保证水泥土搅拌桩的水泥掺入量有效利用，确保成桩质量。（3）内、外钻杆旋转方向相反，搅拌产生的剪切力基本抵消，减小了施工对桩周土体的扰动，避免引起超静孔压和侧向位移。（4）搅拌效率提高，可将现有工法的四搅两喷改变为两搅一喷，使工效提高1倍。
4.双向搅拌桩“两搅两喷”的施工工艺详解
a、就位
地质核查后，测量放线，移动桩架到达指定桩位，使钻头中心对准设计桩位。
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b、制备水泥浆
根据设计和工艺试验用灰量、桩长、水灰比拌制水泥浆，拌好后的水泥浆过筛后到入集料斗中。
c、搅拌喷浆下沉
桩位定好后，启动电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架边搅拌、边切土下沉喷浆，以防止出浆口在下沉过程中被土团所堵塞。
d、喷浆、搅拌提升
水泥深层搅拌桩机下沉到设计深度，并达到工艺试验的各项指标后，边旋转搅拌钻头边提升，提升时严格按照工艺试验确定的提升速度提升搅拌机，并喷射适量的水泥浆。
e、清洗
向集料斗中注入适量的清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残余的水泥浆，直至基本干净，并将粘附在搅拌头上的软土清除干净。
f、移位
将深层搅拌机移位，重复上述a-e步骤，进行下一根桩的施工。
5.处理效果与经济比较
施工后，双向水泥土搅拌桩没有发生明显的冒浆现象，地面隆起少量松散土体，桩顶平整，桩附近土体中也无水泥浆存在，且多数保持为原松散颗粒状。这与常规水泥土搅拌桩表面严重冒浆、表面隆起且溢浆现象严重、地面隆起土体多为块状明显不同。说明双向水泥土搅拌桩施工过程中通过上下层叶片的同时反向搅拌，阻断了浆液上冒途径，保证了水泥土搅拌桩桩体中的水泥掺入量，提高水泥浆分布均匀性，同时，内、外钻杆旋转方向相反，搅拌产生的剪切力基本抵消，减小了施工对桩周土体的扰动。
标贯试验和无侧限试验结果表明，双向水泥土搅拌桩机的正反向旋转叶片同时双向搅拌，把水泥浆控制在2组叶片之间，使水泥土充分搅拌均匀，保证了成桩质量，标准贯入击数为1 9~25，芯样无侧限抗压强度为1.3~1.8MPa，标准贯入击数和无侧限抗压强度沿深度方向变化很小；常规水泥土搅拌桩的桩身标准贯入击数从上部的26击随深度增加减少到下部的9击，无侧限抗压强度随深度增加由2.0MPa以上减小到0.1MPa，变化范围很大，桩身质量沿深度变差，下部桩身强度很差。
6.结语
双向水泥土搅拌桩在赣州动车所路基的成功应用表明：
（1）双向水泥土搅拌桩的桩身质量比较均匀，桩身强度沿深度变化较小，而常规水泥土搅拌桩的桩身强度随深度大幅降低。双向搅拌技术能有效地提高搅拌均匀性、消除地面冒浆现象、增加有效加固深度。
（2）双向搅拌桩施工时，由于内、外钻杆旋转方向相反，叶片搅拌产生的剪切力基本抵消，能减小搅拌桩施工对桩周土体的扰动。双向搅拌工艺搅拌效率提高，可将常规搅拌桩四搅两喷的施工工艺改为两搅一喷，施工能耗基本不变，工效可提高一倍。
（3）在工程地质条件和设计参数基本相同的情况下，双向搅拌桩能节省施工时间、提高加固效果，有很好的适用性和经济性，值得推广应用。
参考文献：
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[4]卞保宽.深厚软土铁路路基钉型搅拌桩加固设计方法探讨[J].铁道建筑技术，2016（4）：80-83.
论文作者:王辉
论文发表刊物:《基层建设》2017年第9期
论文发表时间:2017/7/20
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