高速公路軟基處理中水泥攪拌樁的施工控制及質(zhì)量檢測分析

李永萬

廣東長宏公路工程有限公司 廣東 廣州511300

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷增長，公路建設(shè)也有了很大的提升，但目前對于高速公路軟基處理技術(shù)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(shù)，并且在公路軟基處理中得到了廣泛的應(yīng)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(zhì)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(zhì)量控制。本文對水泥攪拌樁進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并且對其施工控制以及質(zhì)量檢測做了深入的研究。

關(guān)鍵詞：高速公路建設(shè)；水泥攪拌樁；控制

目前，在我國公路建設(shè)中，水泥攪拌樁處理技術(shù)被廣泛的應(yīng)用。水泥攪拌樁是指應(yīng)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(dāng)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(zhì)量直接影響著高速公路的質(zhì)量，所以我國必須加強(qiáng)高速公路軟基處理中水泥攪拌樁的管理，從而保證其質(zhì)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(jī)對軟土地基進(jìn)行加固的，從而使軟土地基結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，同時能夠提高地基土的強(qiáng)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(jìn)行攪拌，再與地基土中的孔隙水進(jìn)行水化反應(yīng)，使其固結(jié)，從而實(shí)現(xiàn)改良地基的目的。當(dāng)前我國采用“噴漿”的工藝對水泥攪拌樁進(jìn)行施工。水泥攪拌法能夠應(yīng)用到很多方面，它能夠加固淤泥和淤泥質(zhì)粘土等。對于一些含有有機(jī)質(zhì)的黏性土，必須要通過試驗(yàn)才能確定其是否適用。在冬季進(jìn)行施工的時候，需要注意低溫對水泥攪拌樁處理技術(shù)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(dāng)攪拌的時候?qū)Νh(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(jìn)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(jī)械化程度較高，并且設(shè)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(yīng)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(yīng)完全是在土的協(xié)助下進(jìn)行的，并且其過程硬化速度和強(qiáng)化增長的速度相對較慢。

（一）水泥的水解以及水化反應(yīng)

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(jìn)行攪拌的時候，水泥顆粒表面的礦物質(zhì)和軟土中的水很快發(fā)生反應(yīng)，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(yīng)，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(jié)晶的形式快速被吸出，然后再把自由水以結(jié)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(yīng)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(yīng)。

（二）離子交換以及團(tuán)粒化的作用

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(yīng)，從而生成鈣離子，而鈣離子則可以進(jìn)行當(dāng)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(tuán)粒，提高土體的強(qiáng)度。軟土本身具有較強(qiáng)的膠凝性，因此它在與水泥發(fā)生水化反應(yīng)的時候，生成的土團(tuán)粒能夠結(jié)合起來，從而形成比較堅(jiān)固的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高水泥加固土的強(qiáng)度。

（三）凝硬反應(yīng)的過程

水泥發(fā)生水化反應(yīng)之后會生成很多鈣離子，而這些鈣離子會與粘土礦物質(zhì)中的SiO2和Al2O3發(fā)生反應(yīng)，從而形成穩(wěn)定的結(jié)晶化合物，這些結(jié)晶化合物再與水或者空氣發(fā)生硬化反應(yīng)，這個過程就是凝硬反應(yīng)。凝硬反應(yīng)能夠加大水泥加固土的強(qiáng)度，并且能夠使水泥加固土具有較強(qiáng)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(qiáng)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(jī)械對其進(jìn)行充分的攪拌。對水泥攪拌樁進(jìn)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(jìn)行復(fù)攪。

三、高速公路軟基處理中水泥攪拌樁施工控制要點(diǎn)

（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(jìn)行成柱的試驗(yàn)，利用成柱試驗(yàn)確定每項(xiàng)指標(biāo)：

1、要確定滿足設(shè)計(jì)要求的每米水泥摻入量以及施工技術(shù)要求的技術(shù)參數(shù)，例如：噴漿壓力、鉆進(jìn)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(zhì)條件下的鉆進(jìn)以及提升阻力的程度進(jìn)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(yàn)樁數(shù)不應(yīng)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(diǎn)

1、在進(jìn)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(jìn)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(shù)進(jìn)行嚴(yán)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(qiáng)對復(fù)攪的控制，特別是上部5m的復(fù)攪。在進(jìn)行復(fù)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(fù)攪最好是一次完成。

4、在進(jìn)行水泥和水的攪拌的時候，必須要按照試樁試驗(yàn)確定的配比進(jìn)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(zhì)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(jìn)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(jìn)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(zhì)量檢測方法

（一）水泥攪拌樁的強(qiáng)度檢測

1、水泥攪拌樁的強(qiáng)度檢測。當(dāng)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(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。首先，要檢驗(yàn)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(jìn)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(jié)核”的現(xiàn)象。其次，要進(jìn)行觸探試驗(yàn)。根據(jù)已有的輕便觸探擊數(shù)和水泥土強(qiáng)度比較情況來看，當(dāng)柱身1d齡期的擊數(shù)N超過15擊時，樁身強(qiáng)度需要滿足設(shè)計(jì)的要求；當(dāng)7d齡期的擊數(shù)N超過30擊時，樁身的強(qiáng)度也能達(dá)到相關(guān)要求，輕便觸探的深度一般小于4m。

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

3、當(dāng)水泥攪拌樁成柱28d以后，要對單樁或者復(fù)合地基的承載力進(jìn)行隨機(jī)檢驗(yàn)。隨機(jī)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(jìn)行試驗(yàn)時，需要用最大的載荷量。

（二）對水泥攪拌樁外觀進(jìn)行鑒定

對外觀進(jìn)行鑒定需要包括以下幾點(diǎn)：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(jié)語：

高速公路建設(shè)能夠體現(xiàn)一個國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平，并且也是一個國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)。水泥攪拌樁方法無噪聲并且無污染，因此被廣泛的應(yīng)用到公路建設(shè)當(dāng)中，加快了施工進(jìn)度，并且能夠保證工程質(zhì)量，同時推動了我國高速公路的建設(shè)。

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