試析水泥攪拌樁技術(shù)在公路工程軟基處理中的應(yīng)用

孟祥麗 許賀 梁成林

摘 要：水泥攪拌樁施工技術(shù)在公路軟基處理中，具有良好的處理效果，不僅能夠增強(qiáng)路基的堅(jiān)固性，還能延長(zhǎng)其耐久性。基于此，本文對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：公路工程;水泥攪拌樁技術(shù);質(zhì)量控制

水泥攪拌樁技術(shù)在軟土路基施工中得到了廣泛的應(yīng)用，公路工程軟土路基的施工方法和施工工藝是否滿足施工要求，對(duì)公路工程的整體質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。因此，施工單位，軟土路基處理必須選擇正確的方法，水泥攪拌樁技術(shù)是重要的公路工程軟土路基施工方法，通過(guò)選擇正確的水泥攪拌樁施工工藝可以有效提高軟土路基的地基承載力，只有這樣才能保證整個(gè)工程的質(zhì)量。

1 水泥土攪拌樁的加固機(jī)理

在水泥加固土的過(guò)程中，水泥的水解和水化反應(yīng)是在與土拌合作用下進(jìn)行的，由于周圍土的存在，所以其作用更為復(fù)雜，并且水泥的膠結(jié)硬化速度也緩慢，水泥加固土強(qiáng)度增長(zhǎng)的過(guò)程也較緩慢。目前對(duì)水泥土加固土的機(jī)理，一般認(rèn)為有包括幾個(gè)過(guò)程：水泥的水解和水化反應(yīng);黏土顆粒與水泥水化物的作用;碳酸化作用。第一、水泥的水解和水化反應(yīng)。這一反應(yīng)離不開水，如果天然土的含水量過(guò)低而又采用干法（噴粉）施工，不但施工難度大，而且水泥不能得到充分的水解和水化反應(yīng)，勢(shì)必會(huì)影響水泥土的加固效果。第二、黏土顆粒與水泥水化物的作用。包括凝硬作用和離子交換作用，這一反應(yīng)過(guò)程也取決于水泥水化反應(yīng)的程度，與適當(dāng)?shù)暮坑嘘P(guān)。第三、碳酸化作用。從水泥加固土的作用機(jī)理分析來(lái)看，水泥加固土的強(qiáng)度主要來(lái)自水泥水化物的膠結(jié)作用。從施工工藝來(lái)看，水泥攪拌樁中不可避免會(huì)存在原狀土塊和水泥團(tuán)塊，其大小與強(qiáng)制攪拌的程度有關(guān)。強(qiáng)制攪拌越充分，土塊被粉碎得越小，水泥分布到土中越均勻，則水泥土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度離散性就越小，其宏觀的總體強(qiáng)度也就越高。

2 工程案例

某公路工程總長(zhǎng)度為23.2km，在沿線路段中存在大量不良地基土，如軟黏土、粉質(zhì)土等。為有效解決此問(wèn)題，決定選用釘形水泥土雙向攪拌樁用于軟基處理，為便于施工，選擇K50+100～K50+300段作為試驗(yàn)段，按照正三角形布設(shè)，樁徑為500/1000mm，2.1m為樁間距，5m為擴(kuò)大頭高度，22～25m為樁長(zhǎng)范圍。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可選用P.O42.5普通硅酸鹽水泥用于施工，相比加固土體質(zhì)量，要求摻灰量達(dá)到其15%以上，按照0.5～0.6設(shè)置水泥漿水灰比，且將碎石墊層與雙向土工格柵鋪設(shè)到樁頂位置，厚度為60cm。

3 水泥攪拌樁技術(shù)的施工工藝

1）施工準(zhǔn)備。首先審核圖紙，在審核的過(guò)程中，必須按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，保證審核的全面細(xì)致，對(duì)圖紙的內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化，增強(qiáng)實(shí)際操作的能力和適應(yīng)性。如果出現(xiàn)問(wèn)題，需要對(duì)設(shè)計(jì)單位進(jìn)行督促，在結(jié)合實(shí)際情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行修整和完善，為施工的順利進(jìn)行奠定良好的基礎(chǔ)。然后對(duì)清理現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)地面的石塊、雜物等進(jìn)行清除，使施工場(chǎng)地保持干凈整潔。接下來(lái)進(jìn)行測(cè)量放線，以施工圖紙為依據(jù)，確定出水泥攪拌樁的位置，并用石灰石進(jìn)行標(biāo)記，提高放線的精準(zhǔn)性。最后進(jìn)行配比設(shè)計(jì)，技術(shù)人員需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的水文、地質(zhì)、氣候等情況進(jìn)行了解，在詳細(xì)考察的基礎(chǔ)上，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行配合比試驗(yàn)，使水泥攪拌樁能夠發(fā)揮出應(yīng)有的效果。做好上述準(zhǔn)備工作之后，需要選擇合適的材料和機(jī)械設(shè)備，通常情況下，普通硅酸鹽水泥應(yīng)用的較為廣泛，對(duì)水泥的性能、強(qiáng)度、塑性等進(jìn)行檢驗(yàn)，符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后才能投入到施工中。器具的選擇需要能夠充分適應(yīng)施工的具體情況，保證在使用中能夠安全運(yùn)行，及時(shí)處理存在的問(wèn)題。

2）試樁。試樁是為了確定最佳的水泥漿配比、鉆進(jìn)速度、提升速度、泵漿壓力。水泥攪拌樁的特性為水泥攪拌樁混合時(shí)間和單位時(shí)間噴射量等是影響地基加固效果的重要因素。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)的結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)試樁的不同地質(zhì)條件可以適當(dāng)調(diào)整室內(nèi)配比。根據(jù)選定的配合比室內(nèi)試驗(yàn)，試驗(yàn)樁可以增加或減少5公斤每擴(kuò)展米，三種水泥的用量每次試驗(yàn)10-15次，每個(gè)水泥樁的核試驗(yàn)劑量根為2根。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可以確定施工配合比。通過(guò)試樁，有必要掌握鉆進(jìn)和提升的速度，確定該點(diǎn)處硬土層的大致位置，并確定灰泵合理的排灰量（泵漿壓力）;掌握鉆孔速度，樁機(jī)提升速度，樁機(jī)下沉，攪拌施工參數(shù)等。

3）拌制水泥漿。施工單位需要按照規(guī)定的流程和規(guī)范，對(duì)水泥漿的配合比進(jìn)行確定，在此基礎(chǔ)上，采取合適的方式進(jìn)行科學(xué)有效的配置。在這個(gè)過(guò)程中，必須對(duì)混合料的相關(guān)情況進(jìn)行詳細(xì)了解，嚴(yán)格控制水泥、外加劑以及摻合料的用量，使整個(gè)攪拌過(guò)程能夠順利進(jìn)行。另外，需要采取試樁試驗(yàn)的方法，確定攪拌的時(shí)間和間隔，在同時(shí)攪拌的過(guò)程中，增強(qiáng)攪拌的均勻性與合理性，避免出現(xiàn)塊狀、團(tuán)狀等現(xiàn)象，增強(qiáng)攪拌的效果，使水泥漿的質(zhì)量能夠在施工中充分發(fā)揮住自身的性能。需要注意的是，在施工中，如果水泥漿出現(xiàn)初凝現(xiàn)象則不能采用，同時(shí)，控制水泥漿每次攪拌的用量大于一根樁。施工過(guò)程中不能采用已出現(xiàn)初凝情況的水泥漿。在成樁施工中，必須將水泥漿每次攪拌的量控制在一根樁用量以上。

4）四攪四噴成樁的施工方法。攪拌機(jī)的鉆桿與樁位應(yīng)是垂直角度的，計(jì)轉(zhuǎn)軸的中心應(yīng)位于刻度盤的中心，準(zhǔn)確的計(jì)量攪拌樁的深度，并保證每一臺(tái)施工設(shè)備都具備良好的性能。第一次鉆進(jìn)：在噴出漿液后應(yīng)立即啟動(dòng)攪拌機(jī)，其鉆進(jìn)速度應(yīng)小于1m/min，轉(zhuǎn)速應(yīng)在60r/min左右，沿著順時(shí)針的方向邊鉆邊噴漿，當(dāng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的樁長(zhǎng)后繼續(xù)噴漿30s，之后再沿著逆時(shí)針的方向開始攪拌噴漿的作業(yè)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的樁頂位置。第二次鉆進(jìn)：與第一次鉆進(jìn)的方式相同，當(dāng)復(fù)攪噴漿到達(dá)了設(shè)計(jì)要求的樁長(zhǎng)后，沿著逆時(shí)針?lè)较驀姖{到設(shè)計(jì)的樁頂標(biāo)高位置處并繼續(xù)噴漿30s后停止作業(yè)。經(jīng)過(guò)這兩次循環(huán)鉆進(jìn)成樁后，實(shí)現(xiàn)了水泥漿液在樁孔內(nèi)的四次成樁。

5）檢測(cè)。水泥攪拌樁需要7d左右的成樁時(shí)間，開挖樁頭越1.5m的長(zhǎng)度，進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，常用的機(jī)械設(shè)備為觸探儀，測(cè)量樁體直徑，使施工質(zhì)量和整體工程達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。水泥攪拌樁成樁3周時(shí)，對(duì)芯樣位置進(jìn)行嚴(yán)格控制，通常在樁徑1/4處及樁長(zhǎng)范圍內(nèi)，保證樁體的完整性。在相關(guān)的設(shè)計(jì)要求下，增強(qiáng)芯樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，在封閉孔洞時(shí)，水泥砂漿是最佳的灌注材料。

4 水泥攪拌樁施工質(zhì)量控制

第一，對(duì)設(shè)備進(jìn)行編號(hào)。使鉆機(jī)的顯眼位置上懸掛現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員、責(zé)任人的標(biāo)牌。鉆進(jìn)施工正式開始前，需要對(duì)管道進(jìn)行詳細(xì)的檢查，如果有異物需要及時(shí)進(jìn)行清理，避免出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，保證管道的暢通，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行下沉作業(yè)。另外，需要將吊錘懸掛在主機(jī)上方，將樁體垂直度的偏差值控制在最低值。

第二，控制持力層質(zhì)量。一般來(lái)件，控制樁體進(jìn)入持力層的深度為50cm以內(nèi)，避免深度過(guò)大帶來(lái)的不良影響。如果底部的壓力較大，滲入水泥漿會(huì)出現(xiàn)較大的困難，不能形成底部樁，樁的長(zhǎng)度將不能達(dá)到規(guī)定要求。底部的黏土和亞黏土較多，在帶漿情況下，由于土質(zhì)較硬，很難鉆進(jìn)，影響土體伴碎的效果。在水泥攪拌樁施工中，下鉆噴漿應(yīng)用的非常廣泛，當(dāng)進(jìn)入持力層的深度過(guò)大時(shí)，為防止出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，必須使噴漿工作持續(xù)進(jìn)行，保持底部鉆進(jìn)的勻速進(jìn)行，保持底部水泥漿的用量處于合適的范圍內(nèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展下，公路事業(yè)取得了良性健康進(jìn)步，對(duì)于施工技術(shù)提出了更高的要求。水泥攪拌樁技術(shù)的應(yīng)用，能夠提升軟基的堅(jiān)固性，防止出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象，具有良好的適用性。必須結(jié)合實(shí)際情況，明確施工要點(diǎn)，對(duì)細(xì)節(jié)部分進(jìn)行控制，全面化處理軟基，實(shí)現(xiàn)公路事業(yè)的有效進(jìn)步。

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