路橋施工中水泥攪拌樁的應(yīng)用分析

摘 要：在路橋施工建設(shè)中，水泥攪拌樁至關(guān)重要。本文中，筆者根據(jù)自己的專業(yè)知識(shí)和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)水泥水泥攪拌樁的工作原理、相關(guān)設(shè)計(jì)和施工運(yùn)行的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并提出了施工運(yùn)行過程中需要注意的問題，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁；路橋施工；施工工藝；應(yīng)用分析

1 引 言

水泥攪拌樁較多的使用于高速公路、機(jī)場(chǎng)和橋梁的等的工程建設(shè)中。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化發(fā)展的需要，路橋工程的建設(shè)發(fā)展也逐漸提上了日程，對(duì)路橋工程的質(zhì)量和管理都有著很高的要求，對(duì)于路橋工程中有著重要作用的水泥攪拌樁也有著很高的質(zhì)量要求。但是，在驗(yàn)收工程的過程中，依然能查出許多問題，工程質(zhì)量的好壞決定了施工單位的名譽(yù)和利益。以下結(jié)合一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)對(duì)水泥攪拌樁在路橋施工中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

2 水泥攪拌樁工作原理

水泥攪拌樁一般用在土地地基較軟的地方，將水泥漿作為固化劑的主要成分，利用攪拌機(jī)鉆頭打入地基深處，將水泥漿加入到土體中，與軟土一起充分?jǐn)嚢?，在攪拌過程中鉆頭逐漸上提，使得水泥漿和土體之間充分產(chǎn)生系列的物理、化學(xué)反應(yīng)，軟土逐漸凝結(jié)成一個(gè)堅(jiān)硬、穩(wěn)定的水泥樁，使得地基強(qiáng)度得到很大的提高，達(dá)到了加固軟土地基的作用。

一般的硅酸鹽水泥的主要化學(xué)成分有三氧化二鐵、三氧化二鋁、三氧化硫、二氧化硅等，水泥和水接觸后，水泥表面的化學(xué)成分會(huì)立即與水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)形成水化物并溶解于水，使得水泥顆粒里面的化學(xué)成份暴露，迅速與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成水化合物再次溶解于水，如此反復(fù)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，直至水溶液飽和，生成的化學(xué)物質(zhì)凝固懸浮在水溶液中。

3 水泥攪拌樁設(shè)計(jì)布局

設(shè)計(jì)水泥攪拌樁，通常采用以路基線為中點(diǎn)擴(kuò)散到兩側(cè)，成為一個(gè)正方形的布局。一般情況下，未經(jīng)處理過的地基地質(zhì)偏軟，無法滿足建設(shè)工程的條件，因此需要通過水泥攪拌樁對(duì)地基進(jìn)行加固處理，這樣處理以后的人工地基足夠堅(jiān)固，能保證所建設(shè)的公路、橋梁以及其他各種建筑足夠安全，達(dá)到正常使用的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)建筑現(xiàn)場(chǎng)的地基狀況、地基強(qiáng)度及其承載能力等進(jìn)行勘測(cè)和分析后，以此來確定水泥攪拌樁的布局。

3.1 水泥攪拌樁摻入配比

取現(xiàn)場(chǎng)地基土樣，加入不同的水泥量進(jìn)行配比實(shí)驗(yàn)，以確定符合地基條件和建筑所需強(qiáng)度的水泥攪拌樁配比。取某處地基土樣和不同量的水泥進(jìn)行配比實(shí)驗(yàn)后，在不同時(shí)間段內(nèi)所能承受的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。表1中是對(duì)地基土樣進(jìn)行物理指標(biāo)檢測(cè)后的數(shù)據(jù)結(jié)果。

這里我們選用普通的硅酸鹽425#水泥，水泥取量為土樣的12%、14%、16%、18%和20%進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，我們選用普通的硅酸鹽425#水泥，水泥取量為土樣的12%、14%、16%、18%和20%進(jìn)行混合攪拌形成水泥攪拌樁，并在2個(gè)不同的時(shí)期對(duì)其進(jìn)行無側(cè)限抗壓測(cè)試，得到最終的抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)，見表2。

按照設(shè)計(jì)要求，在水泥攪拌樁成樁90d后，對(duì)其鉆芯取樣進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試，結(jié)果不能少于2.64PMa。取28d齡期的水泥柱強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的60%，則水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于2.64×60%=1.58MPa，考慮其他各方面因素，綜合安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果為2.0，最終得到最低的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)為1.58MPa×2.0=3.16MPa。根據(jù)表2中數(shù)據(jù)所示，28d齡期、水泥摻入量為14%的水泥土無側(cè)先抗壓強(qiáng)度為3.2MPa，大于最低要求的強(qiáng)度，符合設(shè)計(jì)需要，可以選擇該配比進(jìn)行施工。

3.2 水泥攪拌樁施工設(shè)備

國(guó)內(nèi)自行研發(fā)制造的水泥攪拌樁施工設(shè)備種類繁多，功能樣式各不相同。施工時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)及建筑的實(shí)際情況，選擇適合的施工設(shè)備，以達(dá)到最快最好的施工效果。

4 水泥攪拌樁施工運(yùn)行

在路橋工程的建設(shè)過程中，一般采用專用的攪拌機(jī)鉆頭，鉆入土地預(yù)想的深度后開始噴漿，隨著鉆桿的深度，水泥漿和土體一起攪拌，并發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)。土體在水泥加固劑的作用下開始凝結(jié)，最后行成水泥樁，改變天然地基的地質(zhì)條件，達(dá)到加固的效果。為了加強(qiáng)水泥攪拌樁的均勻度和密實(shí)度，一般采用兩噴、四攪的方案進(jìn)行施工：

（1）選定位置后將鉆頭鉆進(jìn)軟基中，到達(dá)預(yù)定的深度，保持?jǐn)嚢铏C(jī)的平穩(wěn)；

（2）按照測(cè)試好的摻入比開始制作水泥漿，并將其裝入攪拌機(jī)集料斗待用；

（3）進(jìn)行第一次噴漿，鉆頭旋轉(zhuǎn)上提，上提過程中同時(shí)攪拌，直到鉆頭上提至預(yù)定最高點(diǎn)；

（4）鉆頭再次下鉆，并重復(fù)第一次噴漿、攪拌的動(dòng)作，將剩余的水泥漿噴完；

（5）鉆頭重新下鉆攪拌，攪拌過程中同時(shí)旋轉(zhuǎn)上提，到達(dá)預(yù)定最高點(diǎn)停止攪拌，此時(shí)水泥攪拌樁便制作完畢。

5 水泥攪拌樁施工注意

5.1 避免水泥攪拌機(jī)噴漿時(shí)堵塞

水泥暴露在空氣中極易發(fā)生受潮、結(jié)塊的現(xiàn)象，加上制漿池中的濾網(wǎng)常有受損的情況，都可能造成水泥攪拌機(jī)在噴漿時(shí)被堵塞。為避免在施工時(shí)發(fā)生堵塞的狀況，在施工開始前，應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行徹底的檢查和清理。

5.2 確保水泥攪拌樁垂直度

在水泥攪拌樁施工過程中，施工技術(shù)不到位可能會(huì)造成水泥攪拌樁不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的垂直度。在攪拌機(jī)開始施工時(shí)，在主機(jī)上面掛上吊錘，以吊錘為基準(zhǔn)控制鉆頭的角度，使垂直度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5.3 避免發(fā)生斷漿或噴漿不足的現(xiàn)象

在施工時(shí)，水泥漿拌制量不夠、輸漿管彎折或是破損泄露等狀況，都將導(dǎo)致斷漿、噴漿不足的現(xiàn)象。因此，在施工開始前，要確認(rèn)水泥漿的量足夠使用，確保輸漿管管道暢通、完整。

5.4 鉆桿刻度標(biāo)識(shí)要明顯

鉆桿要進(jìn)入軟基的最大深度，在鉆桿上要有明確的標(biāo)識(shí)，保證水泥攪拌樁符合設(shè)計(jì)的要求。

5.5 完整記錄技術(shù)參數(shù)

施工中要確保施工數(shù)據(jù)的真實(shí)性和完整性，需要在攪拌機(jī)上安裝打印機(jī)、電腦自動(dòng)記錄儀等智能設(shè)備，同時(shí)要有專業(yè)的工作人員隨時(shí)記錄施工資料數(shù)據(jù)，確保水泥攪拌樁符合國(guó)家質(zhì)量要求。

5.6 定期檢查鉆頭的磨損程度

對(duì)鉆頭的磨損程度進(jìn)行定期檢查，磨損程度超過10mm就需要更換，確保水泥攪拌樁的直徑符合標(biāo)準(zhǔn)。

5.7 中斷噴漿后接樁問題

在施工過程中，可能會(huì)由于一些外界或技術(shù)上的因素需要暫停施工，在第二次進(jìn)行噴漿時(shí)，要確保兩次噴漿的重疊深度大于1.0m。

5.8 施工速度不均勻

攪拌機(jī)鉆頭作業(yè)時(shí)，操作人員的技術(shù)水平不達(dá)標(biāo)、操作行為不規(guī)范或是設(shè)備控制系統(tǒng)不穩(wěn)定等各種因素，都將導(dǎo)致攪拌機(jī)施工速度不均勻。因此，一定要確保工作人員的技術(shù)過硬，并且在施工前需對(duì)設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格、系統(tǒng)的檢查，確保水泥攪拌樁質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

5.9 施工完畢后及時(shí)清理攪拌機(jī)

施工完畢后，攪拌機(jī)內(nèi)一般都會(huì)殘留有雜物，需要及時(shí)對(duì)制漿池、輸漿管和灰漿泵等管道進(jìn)行清理，以免雜物堵塞管道影響下次的施工。

6 結(jié)束語

水泥攪拌樁多用于加固軟基，以防發(fā)生路橋工程的沉降現(xiàn)象。水泥攪拌樁的質(zhì)量直接影響了整個(gè)路橋工程的質(zhì)量，質(zhì)量不合格的水泥攪拌樁會(huì)帶來非常嚴(yán)重的安全隱患。所以，要確保水泥攪拌樁在施工時(shí)，嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行操作，并時(shí)刻記錄施工數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，保證在發(fā)現(xiàn)問題的第一時(shí)間能夠解決問題或進(jìn)行補(bǔ)救加強(qiáng)等。

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