水泥攪拌樁技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用分析

于鍇

摘 要： 近年來(lái)，公路工程事業(yè)發(fā)展的非常迅速，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)著越來(lái)越重要的位置，直接影響著人們的日常生活。在施工的過(guò)程中，軟土路基是不可避免的，需要充分意識(shí)到水泥攪拌樁技術(shù)的關(guān)鍵作用，按照規(guī)定的步驟，使公路質(zhì)量得到最大程度的保障。本文對(duì)水泥土攪拌樁的加固機(jī)理、準(zhǔn)備工作、具體應(yīng)用和質(zhì)量控制等進(jìn)行了詳細(xì)的分析，對(duì)實(shí)際的施工工作提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞： 公路施工；水泥攪拌樁技術(shù)；質(zhì)量控制；公路工程

一、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)；粘土顆粒與水泥水化物的作用；碳酸化作用。1）水泥的水解和水化反應(yīng)。這一反應(yīng)離不開(kāi)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。2）粘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)。3）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)自于水泥水化物的膠結(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。

二、水泥攪拌樁技術(shù)的施工準(zhǔn)備工作

近年來(lái)，我國(guó)不斷提升的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度推動(dòng)了公路工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，它具有較為復(fù)雜的建設(shè)形式，而且朝著綜合性的方向發(fā)展。在公路工程軟基處理中，水泥攪拌樁施工技術(shù)作為主要技術(shù)之一，公路工程質(zhì)量的好壞主要取決于施工技術(shù)水平的高低。

1、現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行施工前，必須徹底清除干凈樁位處地上和地下的障礙。將黏土填充至場(chǎng)地低洼處，不允許將雜土進(jìn)行回填。對(duì)施工所需機(jī)械進(jìn)行提前檢查，使機(jī)械的穩(wěn)定性能有所保障。

2、試驗(yàn)準(zhǔn)備

將符合要求的水泥準(zhǔn)備齊全以后，根據(jù)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行抽檢試驗(yàn)。試驗(yàn)人員要在施工路段對(duì)土質(zhì)進(jìn)行采樣，隨后送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，水泥的用量需要根據(jù)容量、液限和塑限控制在11%～17%之間，每延米的水泥用量需要依照土質(zhì)干容重控制在50～55kg/m。選取5根樁作為試樁進(jìn)行試驗(yàn)，5根樁的水泥摻量依次控制在12%～16%。完成試樁28天以后，及時(shí)挖出試樁，對(duì)控制要素進(jìn)行記錄，給下一步的水泥攪拌樁施工提高技術(shù)參考。

3、試樁準(zhǔn)備

通常情況下水泥攪拌樁攪拌的的均勻度隨著次數(shù)的加多而提高，可是次數(shù)過(guò)多會(huì)造成施工工期的延長(zhǎng)，對(duì)像本工程實(shí)例一樣工期緊的情況下有可能耽誤工期。所以通過(guò)試樁來(lái)確定最佳攪拌次數(shù)、水泥漿的水灰比、泵送和壓力等參數(shù)，并且還可以掌握攪拌機(jī)鉆進(jìn)速度、提升速度和復(fù)攪深度等，確定合理的工藝流程，為下一步攪拌樁的大規(guī)模施工提供依據(jù)，試樁能有效提高工程質(zhì)量和施工速度。

三、公路施工中水泥攪拌樁技術(shù)的應(yīng)用

1、試驗(yàn)

選擇幾個(gè)有代表性的結(jié)構(gòu)物工點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)取土樣，連同施工實(shí)際所用的水泥、拌合水一并送至試驗(yàn)室，按擬訂的配方操作程序制作試塊（邊長(zhǎng)為70.7mm的立方體），試塊成型后1～2天拆模，稱重后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生，達(dá)到規(guī)定齡期后，稱重進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不得小于1.0Mpa（28d）。

2、鉆機(jī)就位施工

移動(dòng)鉆機(jī)到指定樁位對(duì)中，鉆機(jī)就位要求對(duì)位偏差量不大于2cm，鉆桿保持與地面垂直，采用吊線錘檢查，偏差量控制在1%范圍內(nèi)。待鉆機(jī)精確對(duì)位后，開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)鉆進(jìn)距離原地面1m高度內(nèi)，速度應(yīng)慢，防止鉆孔偏斜，待一切正常后，可按正常速度鉆進(jìn)，控制在1.0m/分鐘之內(nèi)，同時(shí)開(kāi)動(dòng)送灰泵進(jìn)行送漿，鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度，停止正鉆進(jìn)及噴漿，然后進(jìn)行反轉(zhuǎn)并提升鉆桿，以使土體和水泥漿進(jìn)行充分的拌和。二次提升結(jié)束，鉆頭提升至設(shè)計(jì)?；颐鏁r(shí)，關(guān)閉送灰泵，慢速原位轉(zhuǎn)動(dòng)2～3分鐘左右，排空鉆桿內(nèi)的灰，壓樁成型。為保證樁頭質(zhì)量，要求提升至設(shè)計(jì)樁頂高程位置時(shí)，料斗內(nèi)按設(shè)計(jì)用量拌制的水泥漿剛好用完。如發(fā)生故障停漿或鉆機(jī)停機(jī)情況時(shí)，應(yīng)馬上進(jìn)行復(fù)攪復(fù)噴，攪拌頭下沉到停漿點(diǎn)以下1m，以防斷樁或缺漿。

3、水泥攪拌和

鉆機(jī)就位并對(duì)正樁位，保證樁機(jī)機(jī)身的垂直度和平整性，之后將主電機(jī)啟動(dòng)并鉆到設(shè)計(jì)要求的位置深度，同時(shí)后方也應(yīng)開(kāi)始制漿作業(yè)，制備完成的水泥砂漿是不可以進(jìn)行離析作業(yè)的，應(yīng)將注漿的壓力控制在0.4MPa-0.6MPa的范圍內(nèi)。建議設(shè)置兩個(gè)水泥漿池，一個(gè)作為泵送池，另一個(gè)則主要來(lái)控制配合比，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)安排專人來(lái)記錄水泥和摻和劑的用量、漿液的罐數(shù)以及泵送漿液的時(shí)間等參數(shù)。用油漆在拌漿桶上標(biāo)記好水位線，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)交底，當(dāng)水位到達(dá)之前標(biāo)記好的水位線后，所加入的水泥量實(shí)際上就是所設(shè)計(jì)的配合比了。

4、水泥攪拌樁采用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(kāi)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。

四、公路工程水泥攪拌樁施工質(zhì)量控制

1、對(duì)全部施工機(jī)械設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確編號(hào)，在鉆機(jī)明顯位置懸掛現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員、鉆機(jī)長(zhǎng)等標(biāo)牌。在水泥攪拌樁開(kāi)鉆前，應(yīng)對(duì)整個(gè)管道進(jìn)行清洗并對(duì)管道堵塞情況進(jìn)行檢查，確保水徹底排出后，應(yīng)進(jìn)行下沉作業(yè)。將一個(gè)吊錘懸掛在主機(jī)上面，可以降低水泥攪拌樁體垂直度的偏差值。

2、將電腦記錄儀配備到每臺(tái)機(jī)械上，可以確保樁體摻合量與水泥漿用量符合設(shè)計(jì)規(guī)定。并進(jìn)行水泥漿比重測(cè)定儀的配置，確保實(shí)時(shí)對(duì)水泥漿水灰比進(jìn)行檢測(cè)，確保其符合施工要求。為防止第一次下鉆出現(xiàn)管道堵塞現(xiàn)象，可帶漿下鉆，與總噴漿量相比，應(yīng)低于50%，在下鉆施工中應(yīng)避免帶水下鉆施工。施工中應(yīng)選用低檔操作進(jìn)行第一次下鉆與提鉆作業(yè)，隨后進(jìn)行提升。水泥攪拌樁成樁時(shí)間應(yīng)在40分鐘以上，并將其噴漿壓力控制在0.4Mpa以上。

3、質(zhì)量檢驗(yàn)：水泥攪拌樁成樁7天須采用輕型動(dòng)力觸探（N10）方法檢查樁身強(qiáng)度。觸探點(diǎn)的位置一般取樁徑1/4處，當(dāng)貫入100mm擊數(shù)N10小于10擊時(shí)，視為不合格，抽檢頻率100%。每座結(jié)構(gòu)物都要進(jìn)行1處復(fù)合地基荷載試驗(yàn)，試驗(yàn)位置隨機(jī)選定，應(yīng)在成樁28天后的樁體上進(jìn)行。復(fù)合地基承載力不小于150Kpa，安全系數(shù)K≥2。質(zhì)量檢測(cè)及驗(yàn)收嚴(yán)格按YBT225-91《軟土地基深層攪拌加固法技術(shù)規(guī)程》及設(shè)計(jì)要求執(zhí)行。

五、結(jié)語(yǔ)

在軟土施工中，水泥攪拌樁加固技術(shù)應(yīng)用的非常廣泛，能夠在簡(jiǎn)便的操作下，以最少的施工成本實(shí)現(xiàn)良好的建設(shè)效果，在降低施工難度的過(guò)程中，對(duì)施工條件進(jìn)行優(yōu)化。需要充分意識(shí)到這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵應(yīng)用，采取合適的方式，對(duì)施工過(guò)程中的每個(gè)步驟進(jìn)行嚴(yán)格有效的控制。同時(shí)需要采取具有針對(duì)性的方法，對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行控制，增強(qiáng)施工過(guò)程的嚴(yán)密性和有效性，促進(jìn)公路工程事業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

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