变截面桩加固盾构端头土体的操作方法 【技术领域】
本发明是一种地基处理方法，适用于软土地基盾构端头土体的加固，属于土木工程技术领域。
背景技术
盾构法施工是地铁施工的一种常用方法，特别是在软土地区的盾构施工中，土体加固的成功与否直接关系到盾构机能否安全始发、到达。合理的端头土体加固施工工法，是保证盾构顺利施工的非常重要的环节。因此要求加固后的土体在端头井围护结构凿除后能有良好的自稳性、防水性、匀质性。
水泥土搅拌桩法是目前软土地区盾构端头土体加固最常用的方法之一，主要适用于加固饱和软粘土地基。这种方法是利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，由固化剂和软土间产生一系列的物理和化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土加固体。水泥土搅拌桩法具有施工简单、快速、振动小等优点，能够有效的提高盾构端头土体的自稳性和防水性。
水泥土搅拌桩加固软土地基盾构端头土体还存在下列一些问题：
(1)桩间距较小，成本较高，施工进度较慢；
(2)桩间距较小，破坏了土体的天然结构，硬壳层土体的自身强度得不到充分利用；
(3)由于桩体间咬合量较小，当桩体垂直度不够时，容易在加固区形成渗水通道，影响施工安全。
本发明主要针对上述施工中存在的问题，对水泥土搅拌桩的形式和相应的操作方法进行改进，提出使用变截面水泥土搅拌桩加固盾构端头土体。
【发明内容】
技术问题：本发明针对常规水泥土搅拌桩加固软土地区盾构端头土体存在的问题，提出使用变截面水泥土搅拌桩进行加固。与常规水泥土搅拌桩相比，它能有效提高软弱地基加固体的强度和防水性能，减少水泥用量，降低工程造价，加快施工速度。
技术方案：本发明是在常规水泥土搅拌桩加固法的基础之上，将搅拌叶片改进为伸缩叶片，可在地面以下任意深度处伸缩为2种不同的半径。通过在加固区扩大桩径，增大加固区桩体的咬合量，降低弱加固区的水泥用量，优化软土地基盾构端头土体的加固效果。具体施工操作步骤如下：
a、平整场地，测量定位，变截面搅拌桩的桩位采用梅花形布置；
b、搅拌桩机就位，搅拌机钻头对准桩位；
c、启动搅拌桩机，搅拌叶片收缩至小桩径状态，切土下沉，空搅至加固区顶面设计标高；
d、改变搅拌桩机钻杆的旋转方向，将搅拌叶片打开到变截面桩径状态，继续切土下沉，空搅至加固区底面设计标高；
e、打开送浆泵，搅拌机提升，搅拌叶片保持为打开状态，搅拌、喷浆，搅拌叶片上升到加固区顶面设计标高；
f、搅拌机下沉，搅拌叶片保持为打开状态，搅拌、喷浆，搅拌叶片下沉到加固区底面设计标高；
g、重复以上步骤e、f，完成变截面段桩体施工；
h、改变搅拌桩机钻杆的旋转方向，将搅拌叶片收缩至小桩径状态，搅拌机提升，搅拌、喷浆至地表；
i、关闭送浆泵及搅拌桩机，清洗搅拌桩机钻头，完成单桩施工，移至下一根桩，重复以上工序。
本发明通过扩大水泥土搅拌桩下部桩体的直径，强化加固区土体的加固效果；扩大桩间距，减少对弱加固区原状土体的扰动，充分利用硬壳层的自身强度；通过扩大下部桩体的直径、增大桩间距，在提高加固效果的前提下，最大限度的节约工程造价。
有益效果：该工法施工方便、操作简单。其优点主要有：
(1)利用常规设备加工改进，易于推广；
(2)增大桩间距，减少对弱加固区原状土体的扰动，充分利用硬壳层的自身强度，减少水泥用量，降低成本，加快施工速度；
(3)扩大水泥土搅拌桩下部桩体的直径，增加加固区桩体的咬合量，减少渗流通道，增强加固效果。
【附图说明】
图1为变截面桩加固盾构端头土体的桩位布置图。
图2为变截面桩加固盾构端头土体的纵剖面示意图。
图3为变截面水泥土搅拌桩单桩施工工艺流程图。
其中有：变截面水泥土搅拌桩桩位1，加固场地2，压密注浆加固3，围护结构4，盾构管片5，盾构机掘进方向6，盾构洞门7，弱加固区8，加固区9，加固区以下土层10，变截面水泥土搅拌桩咬合部分11，变截面水泥土搅拌桩桩底12，动力装置13，搅拌桩机14，钻杆15，伸缩叶片16，固定叶片17，搅拌机钻头18，加固区顶面19，加固区底面20。
【具体实施方式】
本发明是在常规水泥土搅拌桩加固法的基础之上，通过扩大搅拌桩下部桩体的直径，增加桩间距，减少对弱加固区土层的扰动，增加加固区桩体咬合量，优化软土地基盾构端头土体的加固效果，降低工程造价，加快施工速度。
具体施工操作步骤如下：
a、平整场地2，测量定位，变截面搅拌桩桩位1采用梅花形布置；
b、搅拌桩机14就位，搅拌机钻头18对准搅拌桩桩位1；
c、启动搅拌桩机14，伸缩叶片16收缩至小桩径状态，切土下沉，空搅至加固区顶面19设计标高；
d、改变搅拌桩机钻杆15的旋转方向，将伸缩叶片16打开到变截面桩径状态，继续切土下沉，空搅至加固区底面20设计标高；
e、打开送浆泵，搅拌机14提升，伸缩叶片16保持为打开状态，搅拌、喷浆，搅拌叶片16上升到加固区顶面19设计标高；
f、搅拌机14下沉，搅拌叶片16保持为打开状态，搅拌、喷浆，固定叶片17下沉到加固区底面20设计标高；
g、重复以上步骤e、f，完成变截面段桩体施工；
h、改变搅拌桩机钻杆15的旋转方向，将伸缩叶片16收缩至小桩径状态，搅拌机提升，搅拌、喷浆至地表；
i、关闭送浆泵及搅拌桩机14，清洗搅拌桩机钻头18，完成单桩施工，移至下一根桩，重复以上工序。