朱志鐸，萬 瑜，劉松玉*，劉錦平

（1. 東南大學(xué) 交通學(xué)院，江蘇 南京 211189；2. 南京路鼎攪拌樁特種技術(shù)有限公司，江蘇 南京 211100）

0 引 言

水泥土攪拌樁是加固軟土地基常用方法之一，其原理是利用水泥作為固化劑，通過特質(zhì)的深層攪拌機(jī)械邊鉆進(jìn)邊往土中噴射水泥漿或水泥粉，并就地將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，通過固化劑和軟土之間一系列物理化學(xué)作用，形成強(qiáng)度較高、整體性、水穩(wěn)定好的水泥土柱體[1]。攪拌法1954年研發(fā)于美國，發(fā)展于日本與北歐等國，時(shí)至今日仍然占據(jù)軟基處理領(lǐng)域主導(dǎo)地位[2]。我國于1977年引進(jìn)攪拌法后，迅速研發(fā)出施工設(shè)備并推廣應(yīng)用。經(jīng)過國內(nèi)外數(shù)十年的應(yīng)用與研究，攪拌法已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

國外工程師及科研人員主要著重于對(duì)水泥土攪拌樁應(yīng)用場(chǎng)景的擴(kuò)展，研發(fā)思路是提升樁機(jī)土體切削與攪拌、黏結(jié)劑泵送的能力，提高施工效率。表1為國外近些年根據(jù)攪拌軸形式研發(fā)的新型攪拌法施工設(shè)備[3]。這些施工設(shè)備的應(yīng)用使高水泥摻量（200～320 g/m3）、大直徑（Ф1.6～Ф2.4 m）的攪拌樁得以實(shí)踐，其28 d芯樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)到4 MPa左右[4]。隨著樁體力學(xué)性能的大幅提升，水泥土攪拌樁已廣泛應(yīng)用于歐洲鐵路高架橋、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等工程的軟基處理項(xiàng)目[5]。

表1 國外近些年研發(fā)的新型攪拌法施工設(shè)備Table 1 New installationequipment developed abroad

針對(duì)攪拌樁施工，國內(nèi)學(xué)者和工程單位近年也取得了不少進(jìn)展。在新型攪拌樁施工設(shè)備及工法方面，劉松玉課題組[6]從施工技術(shù)和復(fù)合地基的思路著手，成功研發(fā)了雙向攪拌樁技術(shù)，消除了攪拌樁施工的冒漿現(xiàn)象，提升了攪拌均勻性及施工效率，減小了施工對(duì)樁周土的擾動(dòng)，加固深度可達(dá)30 m[7]。在雙向攪拌樁技術(shù)的基礎(chǔ)上，研發(fā)自動(dòng)伸縮鉆頭[8]，提出了釘型攪拌樁[9-14]和變截面攪拌樁技術(shù)[15-18]，顯著提高了水泥土攪拌樁單樁承載力和復(fù)合地基沉降控制效果，同時(shí)節(jié)約工程造價(jià)。聯(lián)合塑料排水板，劉松玉等[19]提出了排水粉噴樁（2D工法），并通過工程應(yīng)用論證了該工法加固軟基的有效性和優(yōu)越性[20]?；谔岣呤┕ば省渡砭鶆蛐缘饶康囊灿胁簧賱?chuàng)新性研究。謝曉東等[21]研發(fā)了五軸水泥土攪拌樁施工技術(shù)及設(shè)備，總結(jié)提出五（六）軸水泥土攪拌墻工藝[22]，對(duì)比二軸和三軸水泥土攪拌樁，該技術(shù)施工的攪拌樁具有最高的強(qiáng)度和均勻性[23]，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和時(shí)間效益。徐超等[24]基于對(duì)上部荷載作用下復(fù)合地基中水泥土攪拌樁樁身應(yīng)力分布特征的認(rèn)識(shí)，在處理深厚軟土地基時(shí)提出沿樁身變摻量施工工藝。

目前，水泥土攪拌樁噴漿量設(shè)計(jì)是以設(shè)計(jì)強(qiáng)度為依據(jù)，通過室內(nèi)配合比試驗(yàn)確定地基土中最軟弱土層所需的水泥摻量作為整個(gè)樁體的水泥摻量，再結(jié)合水灰比、下鉆速度和樁長(zhǎng)計(jì)算均勻噴漿量并應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)施工。這種方法主要存在兩個(gè)方面的問題：

（1）未能考慮地基土的成層性。對(duì)于軟土層應(yīng)提高水泥摻量，噴入足量甚至過量的水泥漿，以保證軟土層范圍內(nèi)施工質(zhì)量；對(duì)于其他土層則應(yīng)根據(jù)土層條件適當(dāng)降低水泥摻量，以充分利用土體本身的強(qiáng)度。

（2）水泥漿未充分利用。相對(duì)于最軟弱土層的水泥摻量，其他土層為達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度所需水泥摻量較低，由此多出的水泥將造成浪費(fèi)。

《變截面雙向攪拌樁技術(shù)規(guī)程》（T/CECS 822—2021）[25]規(guī)定雙向水泥土攪拌樁施工應(yīng)采用“兩攪一噴”的施工工藝，即在下鉆過程中邊噴漿邊攪拌，在提鉆過程中僅攪拌不噴漿?！皟蓴囈粐姟钡氖┕すに囃耆纤嗤翑嚢铇稒C(jī)噴漿口位于攪拌葉片下方的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但在實(shí)際施工時(shí)卻常常因以下兩個(gè)問題而難以實(shí)施：

（1）送漿管道堵塞。提鉆過程中不噴漿，已混合的水泥土和土體中的水泥漿必然從噴漿口倒灌堵塞送漿管道，耽誤施工。

（2）人工不易操作。在提鉆時(shí)立即停止噴漿需要人工手動(dòng)操作，較為繁瑣；由于提鉆停止噴漿必然導(dǎo)致堵塞送漿管道，因此引起的誤工往往會(huì)使施工人員避免這樣的繁瑣操作。

現(xiàn)場(chǎng)施工常常采用“兩攪兩噴”的替代方法，即將總的噴漿量一分為二，分別在下鉆和提鉆過程中噴入土體并攪拌。下鉆過程中噴入的水泥漿銳減，且提鉆過程中噴入的水泥漿不可能得到充分?jǐn)嚢?，無法充分發(fā)揮加固作用，水泥土攪拌樁施工質(zhì)量難以保證[26]。這也從側(cè)面反映出水泥土攪拌樁施工設(shè)備自動(dòng)化程度低，過度依賴人工控制。此外，目前水泥土攪拌樁施工過程監(jiān)管主要由旁站監(jiān)理完成，較為落后。

針對(duì)上述問題，本文基于雙向水泥土攪拌樁和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)行了對(duì)水泥土攪拌樁智能化施工的研究。研發(fā)水泥土攪拌樁智能化施工控制系統(tǒng)，提出水泥土攪拌樁智能化施工工藝；考慮土體成層性，提出基于土層識(shí)別的變頻噴漿，針對(duì)性加固軟土層；全面監(jiān)測(cè)攪拌樁關(guān)鍵施工參數(shù)，通過數(shù)據(jù)共享的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控；分析單樁施工數(shù)據(jù)，即時(shí)評(píng)估單樁施工質(zhì)量。最后通過工程應(yīng)用對(duì)水泥土攪拌樁智能化施工效果進(jìn)行驗(yàn)證與評(píng)價(jià)。水泥土攪拌樁智能化施工提高了樁機(jī)的自動(dòng)化、智能化水平，降低了攪拌樁施工對(duì)人工的依賴，對(duì)保證攪拌樁施工質(zhì)量具有重要意義。

1 雙向水泥土攪拌樁技術(shù)

1.1 研發(fā)思路

常規(guī)單向水泥土攪拌樁主要問題表現(xiàn)在成樁質(zhì)量難以保證、處理深度偏淺等，可歸納為以下幾個(gè)方面：

（1）水泥漿沿樁體垂直分布不均勻

由于土壓力、孔隙水壓力沿樁體的垂直變化，以及土壓力、孔隙水壓力、噴漿壓力的相互作用，造成水泥漿沿鉆桿上行，冒出地面。因此，水泥土攪拌樁往往存在樁體上部水泥含量較高，越往下水泥含量越少的現(xiàn)象。這使水泥土攪拌樁的有效樁長(zhǎng)和有效處理深度大大減小，同時(shí)也制約了水泥土攪拌樁的應(yīng)用范圍。

（2）樁體攪拌不夠均勻

由于攪拌葉片的同向旋轉(zhuǎn)，很難把水泥土充分?jǐn)嚢杈鶆?，造成水泥土中有大量土塊和水泥漿塊，影響了樁體的強(qiáng)度。

（3）水泥土攪拌樁的有效樁長(zhǎng)和有效處理深度大大減小，限制了水泥土攪拌樁的應(yīng)用

針對(duì)上述問題，東南大學(xué)在充分研究水泥土攪拌樁的加固機(jī)制和影響水泥土深層攪拌樁成樁質(zhì)量和樁身質(zhì)量因素的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多年探索，研制出雙向水泥土攪拌樁及其施工工藝，同時(shí)研制了施工機(jī)械。經(jīng)十余年推廣應(yīng)用，雙向水泥土攪拌樁技術(shù)已經(jīng)成為攪拌樁的主流施工方法，并形成了行業(yè)技術(shù)規(guī)范。

雙向水泥土攪拌樁具有下列優(yōu)點(diǎn)：

（1）對(duì)常規(guī)設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，易于推廣。

（2）通過外鉆桿葉片的反向攪拌，阻斷漿液上冒途徑，不會(huì)出現(xiàn)冒漿現(xiàn)象。保證水泥土攪拌樁樁體中的水泥摻入量，提高水泥漿分布均勻性。

（3）正反向旋轉(zhuǎn)葉片同時(shí)雙向攪拌，把水泥漿控制在兩組葉片之間，使水泥土充分?jǐn)嚢杈鶆?，保證了成樁質(zhì)量，特別是水泥土攪拌樁深層樁體質(zhì)量。

（4）由正反向葉片同時(shí)旋轉(zhuǎn)、切割、攪拌水泥土體，使工效提高一倍以上。

1.2 雙向水泥土攪拌樁設(shè)備

雙向水泥土攪拌樁是指在水泥土攪拌樁成樁過程中，由動(dòng)力系統(tǒng)帶動(dòng)分別安裝在內(nèi)、外同心鉆桿上的兩組攪拌葉片，同時(shí)正、反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土而形成的水泥土攪拌樁。

該裝置對(duì)常規(guī)單向水泥土攪拌樁成樁機(jī)械的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、鉆桿以及鉆頭進(jìn)行改進(jìn)，采用同心雙軸鉆桿，在內(nèi)鉆桿上設(shè)置正向旋轉(zhuǎn)攪拌葉片并設(shè)置噴漿口；在外鉆桿上安裝反向旋轉(zhuǎn)攪拌葉片，通過外鉆桿上葉片反向旋轉(zhuǎn)過程中的壓漿作用和正、反向旋轉(zhuǎn)葉片同時(shí)雙向攪拌水泥土的作用，阻斷水泥漿上冒途徑，把水泥漿控制在兩組葉片之間，保證水泥漿在樁體中均勻分布和攪拌均勻，確保成樁質(zhì)量（圖1）。

圖1 雙向水泥土攪拌樁鉆頭Fig. 1 Mixing wing of bidirectional cement-soil mixing pile

1.3 施工工藝

雙向水泥土攪拌樁施工工藝如圖2所示。

圖2 雙向水泥土攪拌樁施工工藝流程圖Fig. 2 Construction procedure of bidirectional cement-soil mixing pile

雙向水泥土攪拌樁的施工工藝和常規(guī)水泥土攪拌樁的施工工藝基本相似。具體操作步驟如下：

（1）整平場(chǎng)地。

（2）雙向攪拌樁機(jī)定位：起重機(jī)懸吊攪拌機(jī)到指定樁位并對(duì)中。

（3）攪拌下沉：?jiǎn)?dòng)雙向攪拌樁機(jī)，使雙向攪拌樁機(jī)鉆桿沿導(dǎo)向架向下切土，開啟送漿泵，向土體噴水泥漿，雙向攪拌樁機(jī)鉆桿上分別正反向旋轉(zhuǎn)的葉片同時(shí)旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土。

（4）雙向攪拌樁機(jī)鉆桿持續(xù)下沉并攪拌水泥土，直到設(shè)計(jì)深度。

（5）攪拌提升的同時(shí)，雙向攪拌樁機(jī)鉆桿上正反向旋轉(zhuǎn)的葉片繼續(xù)攪拌水泥土。

（6）提升、攪拌到地表上或設(shè)計(jì)標(biāo)高以上50 cm，完成雙向水泥土攪拌樁的施工。

2 雙向水泥土攪拌樁智能化施工控制系統(tǒng)、設(shè)備及工藝

2.1 雙向水泥土攪拌樁智能化施工控制系統(tǒng)

雙向水泥土攪拌樁智能化施工基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與理念，通過提升施工設(shè)備自動(dòng)化和智能化水平，降低水泥土攪拌樁施工對(duì)人工控制的依賴，嚴(yán)格實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化施工及全方位監(jiān)管，以保證水泥土攪拌樁施工質(zhì)量。

雙向水泥土攪拌樁智能化施工控制系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、監(jiān)控主機(jī)、在線式自動(dòng)制漿站、云端服務(wù)器和遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊組成，如圖3所示。數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)并采集施工深度、噴漿量、鉆桿電流、樁體垂直度等各項(xiàng)施工數(shù)據(jù)，并有線傳輸至監(jiān)控主機(jī)。監(jiān)控主機(jī)對(duì)施工數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后上傳至云端服務(wù)器，同時(shí)控制在線式自動(dòng)制漿站實(shí)時(shí)調(diào)整噴漿量。在線式自動(dòng)制漿站按照設(shè)定的水灰比自動(dòng)制備及保存水泥漿，并上傳制漿數(shù)據(jù)至云端服務(wù)器。遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊供業(yè)主、施工、監(jiān)理和設(shè)計(jì)等項(xiàng)目相關(guān)單位隨時(shí)登陸云端服務(wù)器查看或下載各項(xiàng)施工數(shù)據(jù)及處理結(jié)果，掌控現(xiàn)場(chǎng)每臺(tái)樁機(jī)施工狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

圖3 雙向水泥土攪拌樁智能化施工控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig. 3 Structure of intelligent construction control system for bidirectional cement-soil mixing pile

2.2 雙向水泥土攪拌樁智能化施工設(shè)備

雙向水泥土攪拌樁智能化施工控制系統(tǒng)基于目前常用的雙向水泥土攪拌樁機(jī)研發(fā)，通過在雙向水泥土攪拌樁機(jī)上安裝測(cè)斜儀、深度儀、電磁流量計(jì)、電流計(jì)等傳感器及監(jiān)控主機(jī)（圖4），同時(shí)配置在線式自動(dòng)制漿站，即完成對(duì)常規(guī)雙向水泥土攪拌樁施工設(shè)備的智能化升級(jí)。

圖4 雙向水泥土攪拌樁智能化施工設(shè)備Fig. 4 Intelligent construction equipment of bidirectional cement-soil mixing pile

2.3 施工工藝

雙向水泥土攪拌樁智能化施工實(shí)施變頻噴漿的施工工藝，即下鉆時(shí)根據(jù)所遇土層實(shí)際條件實(shí)時(shí)調(diào)整噴漿量，保證軟土層噴入足量甚至過量的水泥漿，在其他土層少噴漿；提鉆時(shí)則切換為少量均勻噴漿，防止鉆桿堵塞。

下鉆時(shí)實(shí)時(shí)調(diào)整噴漿量基于準(zhǔn)確識(shí)別土層。雙向攪拌樁配置內(nèi)、外兩根鉆桿，內(nèi)鉆桿嵌套于外鉆桿內(nèi)，在下鉆攪拌過程中不接觸土壤，主要受土壤對(duì)攪拌葉片的阻力作用。內(nèi)鉆桿所受阻力可用其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流值定量表征。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，當(dāng)土層條件較差時(shí)，內(nèi)鉆桿所受阻力較小，電流值較低；當(dāng)土層條件較好時(shí)，內(nèi)鉆桿所受阻力較大，電流值較高。結(jié)合施工場(chǎng)地的地質(zhì)勘察報(bào)告、試樁試驗(yàn)和室內(nèi)配合比試驗(yàn)，建立內(nèi)鉆桿電流-土層-噴漿量的定量關(guān)系。雙向水泥土攪拌樁智能化施工按以下步驟進(jìn)行：

（1）樁機(jī)就位，打開監(jiān)控主機(jī)，將內(nèi)鉆桿電流-土層-噴漿量的定量關(guān)系輸入監(jiān)控主機(jī)。

（2）輸入樁號(hào)，點(diǎn)擊監(jiān)控主機(jī)屏幕上的“開始”按鈕。

（3）切土下沉。樁機(jī)啟動(dòng)，沿導(dǎo)向架向下切土，監(jiān)控主機(jī)根據(jù)內(nèi)鉆桿電流實(shí)時(shí)判別土層，調(diào)整噴漿量，兩組葉片同時(shí)正、反向旋轉(zhuǎn)切割、攪拌土體，攪拌機(jī)持續(xù)下沉，直到設(shè)定深度。

（4）提升攪拌。攪拌機(jī)提升，兩組葉片同時(shí)正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，噴漿速度下降并固定為20 L/min，在地表或設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上50 cm處停止。

（5）點(diǎn)擊監(jiān)控主機(jī)屏幕上的“完成”按鈕，結(jié)束一根樁的施工。

（6）樁機(jī)移位，點(diǎn)擊“樁號(hào)自增”按鈕，按上述步驟（2）～（5）施工下一根樁。

3 雙向水泥土攪拌樁智能化施工質(zhì)量控制

雙向水泥土攪拌樁智能化施工質(zhì)量控制包括遠(yuǎn)程監(jiān)控和即時(shí)單樁質(zhì)量評(píng)估兩個(gè)方面的內(nèi)容。

3.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控

遠(yuǎn)程監(jiān)控基于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)共享的方法，將所有施工數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析處理結(jié)果上傳、存儲(chǔ)于云端服務(wù)器，供業(yè)主、施工、監(jiān)理和設(shè)計(jì)等單位隨時(shí)自行登陸云端服務(wù)器查看或下載，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3.2 單樁施工質(zhì)量評(píng)估

即時(shí)單樁質(zhì)量評(píng)估選取樁長(zhǎng)、噴漿量和垂直度作為單樁施工質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)，每根單樁施工完成時(shí)，監(jiān)控主機(jī)先根據(jù)采集的施工數(shù)據(jù)進(jìn)行單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)分，再對(duì)單向指標(biāo)的評(píng)分進(jìn)行加權(quán)后得到單樁施工質(zhì)量評(píng)分，最后根據(jù)單樁施工質(zhì)量評(píng)分確定單樁質(zhì)量等級(jí)。

單樁質(zhì)量等級(jí)如表2所示，單樁質(zhì)量評(píng)估方法如表3所示。任意一個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)分為0，則該樁單樁質(zhì)量等級(jí)直接判定為D。單樁質(zhì)量等級(jí)為A或B的樁判定為合格樁，單樁質(zhì)量等級(jí)為C或D的樁判定為不合格樁。不合格樁應(yīng)立即采取返工、補(bǔ)樁等措施進(jìn)行補(bǔ)救。

與此同時(shí)，雖然刑事立法政策也只有通過納入刑事立法途徑才可在司法過程中發(fā)揮更為有效、更為明確的作用，但法律是社會(huì)治安的最后屏障。與法律的保守性、穩(wěn)定性相伴的僵化性所導(dǎo)致的法律規(guī)范不能適應(yīng)于社會(huì)實(shí)際情況和實(shí)際需要的現(xiàn)象廣泛地存在于各個(gè)國家。因而，在刑事法律尚不完備的時(shí)期，刑事立法政策可以直接成為定罪量刑的根據(jù);在刑事法治已經(jīng)基本確立的今天，刑事立法政策對(duì)刑事司法仍起著重要的指導(dǎo)功能，一定程度上能夠彌補(bǔ)法律空白，產(chǎn)生重要的社會(huì)影響。

表2 單樁質(zhì)量等級(jí)評(píng)定表Table 2 Quality rating of single pile installation

表3 單樁施工質(zhì)量評(píng)分表Table 3 Quality score of single pile installation

4 工程實(shí)例

4.1 工程概況

武漢市某軟基處理工程采用水泥土攪拌樁智能化施工，水泥土攪拌樁設(shè)計(jì)參數(shù)為：樁長(zhǎng)為15 m，樁徑為0.6 m，正三角形布樁，樁間距為1.5 m。水泥漿水灰比為0.5，水泥摻量為87 kg/m。28 d取芯強(qiáng)度要求不低于0.6 MPa。施工場(chǎng)地內(nèi)各土層物理力學(xué)指標(biāo)如表4所示，根據(jù)地勘資料、現(xiàn)場(chǎng)試樁試驗(yàn)、室內(nèi)配合比試驗(yàn)建立的內(nèi)鉆桿電流-土層-噴漿量定量關(guān)系如表5所示。

表4 施工場(chǎng)地內(nèi)土層物理力學(xué)指標(biāo)Table 4 Physico-mechnical characteristics indexes of soil at construction site

表5 施工場(chǎng)地內(nèi)鉆桿電流-土層-噴漿量關(guān)系Table 5 Relationship of internal shaft current-soil layer-grouting amount at construction site

4.2 單樁質(zhì)量評(píng)估分析

單樁施工完成時(shí)，監(jiān)控主機(jī)理解根據(jù)采集的施工數(shù)據(jù)對(duì)單樁施工質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)估，隨機(jī)選取3根單樁（編號(hào)為C1、C2和C3）的施工質(zhì)量評(píng)估結(jié)果如表6所示。從單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)分結(jié)果可以看出，噴漿量的控制效果最好，實(shí)際值與設(shè)計(jì)值偏差均控制在滿分范圍內(nèi)；樁長(zhǎng)控制效果次之，僅C1的實(shí)際樁長(zhǎng)與設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)略有偏差；垂直度控制效果較差，評(píng)分均為80。從單樁質(zhì)量評(píng)估結(jié)果來看，隨機(jī)選取的3根單樁質(zhì)量等級(jí)分別為B、A、A，均為合格樁。

表6 C1～C3單樁施工質(zhì)量評(píng)估Table 6 Installation quality assessment of single column

4.3 雙向水泥土攪拌樁智能化施工效果

隨機(jī)選取的3根單樁的噴漿量隨深度的變化如圖5所示。從圖中可以看出，在下鉆過程中，監(jiān)控主機(jī)準(zhǔn)確識(shí)別了土層并實(shí)時(shí)調(diào)整了噴漿量，在④-1淤泥層噴入了足量的水泥漿，在其他土層也按照設(shè)定的噴漿量做了準(zhǔn)確的調(diào)整。提鉆時(shí)自動(dòng)切換為少量均勻噴漿模式，有效防止鉆桿堵塞的同時(shí)避免了水泥漿浪費(fèi)，提高了水泥漿利用率。

圖5 C1～C3噴漿量-深度曲線Fig. 5 Grouting amount-depth curves of C1～C3

施工完成28 d后對(duì)C1～C3進(jìn)行了取芯檢測(cè)，在每個(gè)土層分別取樣做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖6所示。從圖中可以看出，④-1淤泥層范圍內(nèi)的樁體強(qiáng)度超過了0.6 MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。位于其他土層內(nèi)的樁體強(qiáng)度同樣達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的0.6 MPa，且均未超過0.7 MPa。從強(qiáng)度曲線來看，上部樁體的強(qiáng)度略高于下部樁體強(qiáng)度。整體而言，單樁施工質(zhì)量合格，這也驗(yàn)證了4.2節(jié)中的單樁施工質(zhì)量評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

圖6 C1～C3 28 d齡期取芯檢測(cè)UCS結(jié)果Fig. 6 28-days coring detection UCS results of C1～C3

綜上，雙向水泥土攪拌樁智能化施工可實(shí)施準(zhǔn)確有效的土層識(shí)別和變頻噴漿，有效保證了軟土層范圍內(nèi)的樁體強(qiáng)度及攪拌樁整體的均勻性；監(jiān)控主機(jī)在單樁施工完成時(shí)作出的單樁施工質(zhì)量評(píng)估準(zhǔn)確可靠，可在一定程度上代替工后取芯檢驗(yàn)。

5 結(jié) 論

本文應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以雙向水泥土攪拌樁技術(shù)為基礎(chǔ)，著眼于提升施工設(shè)備自動(dòng)化、智能化水平，研發(fā)水泥土攪拌樁智能化施工技術(shù)，基于土層精準(zhǔn)識(shí)別建立變頻噴漿模式，通過數(shù)據(jù)共享實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控以及根據(jù)施工數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)評(píng)估單樁施工質(zhì)量，并進(jìn)行了工程應(yīng)用，主要得出以下結(jié)論：

（1）雙向水泥土攪拌樁主要解決了常規(guī)單向水泥土攪拌樁應(yīng)用中的技術(shù)難題，確保了成樁質(zhì)量，提高了施工效率，加深了軟基處理深度，具有很好的適用性和經(jīng)濟(jì)性。

（2）雙向水泥土攪拌樁智能化施工可通過內(nèi)鉆桿電流準(zhǔn)確識(shí)別實(shí)際土層條件，實(shí)施變頻噴漿。變頻噴漿契合樁機(jī)噴漿口在下、攪拌葉片在上的結(jié)構(gòu)布置，符合土體成層性特征。

（3）雙向水泥土攪拌樁智能化施工可全程監(jiān)控關(guān)鍵施工參數(shù)，通過云端服務(wù)器與工程相關(guān)單位共享數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，有效保證施工過程管理與質(zhì)量控制。

（4）雙向水泥土攪拌樁智能化施工可通過對(duì)施工數(shù)據(jù)的深入分析，在單樁施工結(jié)束即時(shí)對(duì)其施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，有效預(yù)測(cè)不合格樁，可在一定程度上為工后檢驗(yàn)提供參考，降低工后檢驗(yàn)工作量。

（5）工程應(yīng)用表明，雙向水泥土攪拌樁智能化施工可按照設(shè)定程序?qū)嵤?biāo)準(zhǔn)化施工，降低了攪拌樁施工對(duì)人工的依賴，有效保證攪拌樁施工質(zhì)量，具有顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。