高速公路軟基處理中水泥攪拌樁

摘要：隨著我國經(jīng)濟的不斷增長，公路建設也有了很大的提升，但目前對于高速公路軟基處理技術仍然存在很多問題，水泥攪拌樁是一種非常好的地基加固技術，并且在公路軟基處理中得到了廣泛的應用。高速公路的軟基處理是一個比較隱蔽的工程，如果施工質量不好，就會使高速公路存在很多安全隱患，并且這些問題是不容易被解決的，因此必須做好施工的質量控制。本文對水泥攪拌樁進行了詳細的介紹，并且對其施工控制以及質量檢測做了深入的研究。

關鍵詞：高速公路建設;水泥攪拌樁;控制

目前，在我國公路建設中，水泥攪拌樁處理技術被廣泛的應用。水泥攪拌樁是指應用壓縮空氣將水泥漿以及水泥粉等固化劑噴到軟土地基當中，從而對軟地基起到加固作用。水泥攪拌樁處理效果特別顯著，其施工難度不大，同時能夠快速有效的減少施工后的沉降，還能保證地基的穩(wěn)定程度，因此經(jīng)過處理后很快的就能投入使用。水泥攪拌樁的施工質量直接影響著高速公路的質量，所以我國必須加強高速公路軟基處理中水泥攪拌樁的管理，從而保證其質量。

一、水泥攪拌樁的概述

水泥攪拌樁是利用水泥以及攪拌機對軟土地基進行加固的，從而使軟土地基結構更穩(wěn)定，同時能夠提高地基土的強度以及增大變形的模量。固化劑摻入的狀態(tài)是有所不同的，其具體分為以下兩種：首先是采用壓縮空氣將干燥和松散的水泥粉噴到地下和地基土中進行攪拌，再與地基土中的孔隙水進行水化反應，使其固結，從而實現(xiàn)改良地基的目的。當前我國采用“噴漿”的工藝對水泥攪拌樁進行施工。水泥攪拌法能夠應用到很多方面，它能夠加固淤泥和淤泥質粘土等。對于一些含有有機質的黏性土，必須要通過試驗才能確定其是否適用。在冬季進行施工的時候，需要注意低溫對水泥攪拌樁處理技術的影響。

在高速公路軟基處理中水泥攪拌樁和高壓旋噴樁相比具有很多優(yōu)勢，其具體有以下幾種：首先，能夠最大限度地利用原土地，當攪拌的時候對環(huán)境沒有污染，而高壓旋噴樁在施工的過程中，由于水泥漿流失較多，因此會對周圍的環(huán)境造成一定的污染，因此水泥攪拌樁可以在市區(qū)內(nèi)進行施工。其次，水泥攪拌施工成柱速度較快，并且效率很好，而高壓旋噴樁機械化程度較高，并且設備較為昂貴，因此水泥攪拌樁和高壓旋噴樁相比，投入的資金相對較低。

二、水泥攪拌樁加固地基的原理

水泥加固土的過程也就是水泥攪拌樁加固軟土地基的過程，還是水泥和土的物理反應過程。在我國水泥的產(chǎn)量比較小，所以水泥的水解以及水化反應完全是在土的協(xié)助下進行的，并且其過程硬化速度和強化增長的速度相對較慢。

（一）水泥的水解以及水化反應

一般情況下，水泥攪拌樁采用普通的硅酸鹽水泥。水泥和軟土進行攪拌的時候，水泥顆粒表面的礦物質和軟土中的水很快發(fā)生反應，從而生成氫氧化鈣、含水硅酸鈣和含水鐵酸鈣等。氫氧化鈣和含水硅酸鈣能夠快速的溶解到水中，并且使水泥顆粒的表面再一次暴露出來，之后再和水反應，土中的水溶液開始出現(xiàn)飽和狀態(tài)，從而形成膠體。除此之外，水泥桿菌會以針狀結晶的形式快速被吸出，然后再把自由水以結晶的形式固定下來，從而減少軟土中的自由水。在發(fā)生反應之后，水泥中會出現(xiàn)多種水化物，其中一部分水化物會繼續(xù)硬化，從而形成水泥骨架;另一部分水化物會和周圍的粘土顆粒發(fā)生反應。

（二）離子交換以及團?；淖饔?/p>

粘土中的化合物表面會含有很多種離子，并且它們會與水泥發(fā)生水化反應，從而生成鈣離子，而鈣離子則可以進行當量吸附的交換，同時可以使比較小的土顆粒發(fā)生集聚現(xiàn)象，形成比較大的土團粒，提高土體的強度。軟土本身具有較強的膠凝性，因此它在與水泥發(fā)生水化反應的時候，生成的土團粒能夠結合起來，從而形成比較堅固的團粒結構，提高水泥加固土的強度。

（三）凝硬反應的過程

水泥發(fā)生水化反應之后會生成很多鈣離子，而這些鈣離子會與粘土礦物質中的SiO₂和Al₂O₃發(fā)生反應，從而形成穩(wěn)定的結晶化合物，這些結晶化合物再與水或者空氣發(fā)生硬化反應，這個過程就是凝硬反應。凝硬反應能夠加大水泥加固土的強度，并且能夠使水泥加固土具有較強的水穩(wěn)定性。

從水泥加固土的原理可以看出，要想保證水泥土具有足夠的強度，就必須要有一定數(shù)量的水泥，并且要讓水泥和土充分的接觸，用機械對其進行充分的攪拌。對水泥攪拌樁進行施工控制的時候，要保證全柱的水泥用量以及噴漿的長度，同時要對上部為5m范圍內(nèi)進行復攪。

三、高速公路軟基處理中水泥攪拌樁施工控制要點

（一）高速公路軟基處理中水泥攪拌的施工流程如圖1所示：

圖1" 高速公路軟基處理中水泥攪拌樁施工流程

在施工前要進行成柱的試驗，利用成柱試驗確定每項指標：

1、要確定滿足設計要求的每米水泥摻入量以及施工技術要求的技術參數(shù)，例如：噴漿壓力、鉆進速度和攪拌速度等等。

2、要確定攪拌是否均勻。

3、要對在各種土質條件下的鉆進以及提升阻力的程度進行了解，并且要掌握噴漿的情況，從而選擇合理的施工方案。

4、成柱工藝的試驗樁數(shù)不應該少于5根。

（二）高速公路軟基處理中水泥攪拌樁的施工控制要點

1、在進行水泥攪拌樁開磚之前，需要先將整個管道清理干凈，并且需要檢查管道中有沒有堵塞現(xiàn)象。在進行施工的時候，要保持輸漿管路保持潮濕狀態(tài)，從而便于輸漿。

2、要想保持水泥攪拌樁的垂直度，必須要對水泥攪拌樁技術進行嚴格的控制，垂直度差距不能超過1.5%，樁位偏差不能超過5cm。

3、加強對復攪的控制，特別是上部5m的復攪。在進行復攪的時候，其攪拌速度必須要均勻，從而保證水泥土的均勻性，復攪最好是一次完成。

4、在進行水泥和水的攪拌的時候，必須要按照試樁試驗確定的配比進行，從而保證一次性完成漿液的攪拌，同時在使用前過篩的時間不能超過3小時。

5、為了保證水泥攪拌樁的整體質量，必須在第一次提鉆噴漿的時候，在柱底處停留30s，然后在進行磨樁端。在余漿上提的過程中，要將其全部的噴到樁體內(nèi)，并且在樁頂部位進行磨樁頭，停留時間一般為30s。

四、高速公路軟基處理中水泥攪拌樁的質量檢測方法

（一）水泥攪拌樁的強度檢測

1、水泥攪拌樁的強度檢測。當水泥攪拌樁成柱7d以后，便可以采用輕便觸探的方法對樁身質量進行檢驗。首先，要檢驗攪拌的均勻性。采用輕便觸探器中的附帶勺鉆在攪拌樁身中心進行鉆孔，然后取出樁芯，觀察其顏色是否相同，并且是否存在水泥漿“結核”的現(xiàn)象。其次，要進行觸探試驗。根據(jù)已有的輕便觸探擊數(shù)和水泥土強度比較情況來看，當柱身1d

齡期的擊數(shù)N超過15擊時，樁身強度需要滿足設計的要求;當7d齡期的擊數(shù)N超過30擊時，樁身的強度也能達到相關要求，輕便觸探的深度一般小于4m。

2、當水泥攪拌樁成柱28d以后"" ，需要用雙管單動取樣器對樁身進行取樣，并且做抗壓強度的檢測，其鉆孔的直徑不能小于108mm，同時檢驗數(shù)量為施工總樁數(shù)的0.5%，同時不能少于3根。

3、當水泥攪拌樁成柱28d以后，要對單樁或者復合地基的承載力進行隨機檢驗。隨機抽查的樁數(shù)不能少于總樁數(shù)的0.2%，并且不能少于3根。進行試驗時，需要用最大的載荷量。

（二）對水泥攪拌樁外觀進行鑒定

對外觀進行鑒定需要包括以下幾點：首先，樁體要求圓勻，并且要保證沒有縮徑和回陷的現(xiàn)象。其次，需要攪拌均勻，凝體不松散。最后，要求群樁樁頂整齊，間距比較均勻。

結語

高速公路建設能夠體現(xiàn)一個國家經(jīng)濟的發(fā)展水平，并且也是一個國家經(jīng)濟建設的基礎。水泥攪拌樁方法無噪聲并且無污染，因此被廣泛的應用到公路建設當中，加快了施工進度，并且能夠保證工程質量，同時推動了我國高速公路的建設。

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