水泥攪拌樁的原理及應(yīng)用技術(shù)分析

1、<p>　　水泥攪拌樁的原理及應(yīng)用技術(shù)分析</p><p>　　[摘 要]水泥攪拌樁是一種地基處理新技術(shù)，在公路施工中得到廣泛應(yīng)用，主要對于淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土及飽和性土等軟土地基的處理效果顯著。本文從水泥攪拌樁的原理入手，分析了公路施工中水泥攪拌樁應(yīng)用技術(shù)。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]水泥攪拌樁；原理；應(yīng)用技術(shù)；現(xiàn)場施工；管理控制 </p><p>

2、　　中圖分類號：TQ172 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）20-0123-01 </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　水泥攪拌樁是深層軟基處理的常見方式，水泥攪拌樁是通過物理攪拌的形式，使水泥漿和泥土中的礦物質(zhì)發(fā)生固化反應(yīng)，以加強(qiáng)樁間土強(qiáng)度為主的施工方法。但是隨著軟土地基施工技術(shù)的提高，對水泥攪拌樁的應(yīng)用和成樁質(zhì)量

3、提出了更高的要求，所以針對水泥攪拌樁對軟土地基的處理及應(yīng)力分析等技術(shù)方面就顯得十分重要。 </p><p>　　一、水泥攪拌樁的原理 </p><p><b>　　1、反應(yīng)原理 </b></p><p>　　水泥攪拌樁是使用物理原理進(jìn)行攪拌，并且是水泥和泥土發(fā)生反應(yīng)，形成水泥土，在攪拌過程中，水泥的化學(xué)反應(yīng)和混凝土的硬化原理不同，混凝土主要是通

4、過調(diào)整級配使骨料和水泥在水解的過程中迅速凝結(jié)提高軟基承載力。而水泥攪拌樁則是相反，它將水泥調(diào)整完成后通過水泥量的摻拌直接加入到水泥中，使水泥在水解和水化反應(yīng)中能夠?qū)⒛嗤磷鰹橹饕姆磻?yīng)介質(zhì)，所以水泥攪拌樁在反應(yīng)的過程中十分緩慢，并且反應(yīng)原理復(fù)雜，這也是水泥攪拌樁在混凝土強(qiáng)度增長中慢于混凝土的主要原因。 </p><p><b>　　2、水泥水化反應(yīng) </b></p><p&

5、gt;　　普通硅酸鹽水泥中含有大量的二氧化硅、氧化鈣、三氧化硫、三氧化二鋁等物質(zhì)，這些物質(zhì)和氧氣的作用下形成了硅酸二鈣、硅酸三鈣、硫酸鈣鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣等化合物，這些化合物的本身強(qiáng)度較高，并且和軟土中其它物質(zhì)反應(yīng)，形成新的化合物。水泥在水化反應(yīng)的過程中，能夠離析出大量的鈣離子，如果土壤中的環(huán)境為堿性，并且生成不溶于水的結(jié)晶化合物，加大水泥樁強(qiáng)度。 </p><p><b>　　3、沉降處理 <

6、/b></p><p>　　進(jìn)行軟基地段的沉降處理要根據(jù)不同的地質(zhì)條件和巖層性、軟土厚度、和其它特性等進(jìn)行分析和驗(yàn)算，再制定處理方式。在不同路段，對地基的沉降處理必須控制在允許范圍內(nèi)，對于普通軟土地段通常采取排水方式，進(jìn)行處理。而對于較深層軟基段則使用。砂墊層+土工格柵（褥墊層）+深層水泥土攪拌樁+超載預(yù)壓的處理方式。這種組合的沉降處理能夠極大的提高軟土地基的承載力。 </p><p&g

7、t;　　二、水泥攪拌樁的施工工藝 </p><p>　　在水泥攪拌樁施工前要做好施工場地平整。鉆孔機(jī)要保證水平，鉆機(jī)的垂直誤差必須小于1%。在開鉆前要進(jìn)行預(yù)先攪拌，要使攪拌機(jī)進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行正常后再進(jìn)行下開鉆。水泥漿的制備要嚴(yán)格遵循配合比，當(dāng)攪拌機(jī)下挖到一定深度后根據(jù)配合比要求將水泥漿倒入集料斗中。在噴漿攪拌后，就可以在攪拌機(jī)下沉到設(shè)計(jì)深度后，使用灰泵將水泥壓入地基中。并且在樁底處位置進(jìn)行注漿，要保持邊噴漿，

8、邊旋轉(zhuǎn)提升。提升速度不能大于50cm/min。初次攪拌完成后還要進(jìn)行在此復(fù)攪，這樣就能夠保證達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，集料斗中的水泥漿能夠正好排空。放漿速率要保證未達(dá)到樁頂前，料斗中的水泥漿未排出前仍有水泥漿，如果料斗中有剩余，可以在樁身上進(jìn)行攪拌，并且攪拌直到泥漿全部排出。一根樁體完成后要在料斗中裝入適量的清水，并且開啟灰漿泵，清洗管道中的全部殘漿。直到設(shè)備內(nèi)完全清潔。然后將鉆頭提升到地面后，對鉆機(jī)進(jìn)行移位對孔，然后進(jìn)行下一根樁體的施工。 &l

9、t;/p><p>　　三、公路施工中水泥攪拌樁應(yīng)用技術(shù)分析 </p><p><b>　　1、施工前的準(zhǔn)備 </b></p><p>　　1.1施工人員的準(zhǔn)備 </p><p>　　應(yīng)結(jié)合要求對相關(guān)技術(shù)能力的人員進(jìn)行組織，同時要求技術(shù)負(fù)責(zé)人、管理人員以及技術(shù)人員應(yīng)有較強(qiáng)的責(zé)任心，必須在現(xiàn)場各施其責(zé)，具有較為豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，并

10、確保做到持證上崗。 </p><p>　　1.2施工機(jī)械的和電腦記錄儀的選配 </p><p>　　對工程要求的水泥和加固劑等原材料進(jìn)行選用，在選用之前，必須根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)要求及試驗(yàn)規(guī)范，試驗(yàn)水泥、加固劑等安定性、強(qiáng)度、凝結(jié)時間以及細(xì)度等指標(biāo)，當(dāng)試驗(yàn)達(dá)到合格之后即可投入使用。 </p><p>　　1.3施工材料的準(zhǔn)備 </p><p>　　對

11、工程要求的水泥和加固劑等原材料進(jìn)行選用，在選用之前，必須根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)要求及試驗(yàn)規(guī)范，試驗(yàn)水泥、加固劑等安定性、強(qiáng)度、凝結(jié)時間以及細(xì)度等指標(biāo)，當(dāng)試驗(yàn)達(dá)到合格之后即可投入使用。 </p><p>　　1.4施工場地的準(zhǔn)備 </p><p>　　事先對水泥攪拌樁施工場地進(jìn)行平整，對樁位處地上和地下的一切障礙實(shí)施徹底清除。運(yùn)用粘土對場地低洼位置實(shí)施回填，禁止運(yùn)用雜填土開展回填施工。 </p&

12、gt;<p><b>　　1.5室配試驗(yàn) </b></p><p>　　應(yīng)在加固的軟弱地基，采用鉆探等方法采集必要數(shù)量的代表性土樣，試料土含水量應(yīng)根據(jù)同一地壓至少3處取樣試驗(yàn)結(jié)果確定，試料土制備應(yīng)滿足下列要求；除去土中所夾有的貝殼，樹枝，草根等雜物；以現(xiàn)場施工為目的的室內(nèi)配合比試驗(yàn)應(yīng)采集保證天然含水量的擾動土；當(dāng)采用風(fēng)干土試料時，土料應(yīng)粉碎，過5mm篩，室內(nèi)加水至相當(dāng)于天然含水

13、量的試料土，放置24h，并防止水分蒸發(fā)；水泥用量應(yīng)按施工圖設(shè)計(jì)文件要求取中值、以及標(biāo)準(zhǔn)值等三個水泥用量進(jìn)行試驗(yàn)。 </p><p><b>　　1.6試樁的準(zhǔn)備 </b></p><p>　　一般隨著水泥攪拌樁次數(shù)的增多，均勻度也會跟著有所提升，然而，次數(shù)過多也會導(dǎo)致施工工期延長的現(xiàn)象發(fā)生，對于工程項(xiàng)目存在的工期緊的現(xiàn)狀而言，很可能會耽誤工期，因此，應(yīng)運(yùn)用試樁的方式，

14、使最佳攪拌次數(shù)、泵送、水泥漿的水灰比以及壓力等參數(shù)得到有效確定，并有效掌握攪拌機(jī)鉆進(jìn)速度、復(fù)攪深度以及提升速度，使合理的工藝流程得到有效確定，便于下一步攪拌樁的大規(guī)模施工，試樁工作的開展能將工程質(zhì)量和施工速度得到有效提升。 </p><p>　　2、水泥攪拌樁施工技術(shù)的控制要點(diǎn) </p><p>　　2.1持力層的確定必須達(dá)到準(zhǔn)確。通常情況下，樁體最多能進(jìn)入持力層50cm，深度不宜過深，否

15、則會有幾方面的危害產(chǎn)生： </p><p>　　2.1.1由于底部有較大壓力，水泥漿無法滲入，且底部無法成樁，最終引發(fā)樁長不足的現(xiàn)象。 　　2.1.2通常情況下，由于底部多為粘土或亞粘土，土質(zhì)相對較硬，帶漿下鉆難度較大且無法下鉆，無法將土體拌碎。當(dāng)不帶漿下鉆施工時，由于無法將土體拌碎，一般會造成糊鉆的現(xiàn)象發(fā)生，土體和鉆頭構(gòu)成圓柱體形狀，導(dǎo)致樁內(nèi)土體受到積壓，出現(xiàn)掉樁頭或樁內(nèi)水泥漿外溢等問題。 </p>

16、;<p>　　2.1.3通常情況下，水泥攪拌樁施工多為下鉆噴漿，若向較深的持力層內(nèi)進(jìn)入，為了避免下鉆堵管現(xiàn)象發(fā)生，只能開展一直噴漿操作，然而，由于底部下鉆速度特別慢，引發(fā)底部水泥漿用量相對較多，從而使水泥漿順著鉆桿向地面外溢出，進(jìn)一步縮短了樁體的整體施工時間。 </p><p>　　2.2為了使樁體攪拌均勻得到保障，樁機(jī)鉆頭應(yīng)對6個以上的橫向攪拌刀片進(jìn)行焊接，且每個橫向刀面上需要焊接1～2個豎向攪拌

17、刀片，同時使樁體的豎向攪拌效果得到保障，要求豎向攪拌刀片的長度應(yīng)超過5cm，且寬度保持在大于或等于2cm即可。 </p><p>　　2.3運(yùn)用吊掛垂球的方式在樁機(jī)井架的正面和側(cè)面進(jìn)行設(shè)置，垂球的重量保持在2kg以上，避免在施工過程中產(chǎn)生樁機(jī)傾斜，從而導(dǎo)致在檢測的過程中，無法檢測至底部，最終即便有再好的樁體質(zhì)量也無濟(jì)于事。 </p><p>　　2.4為了確保水泥漿的配合比與要求相符且對每

18、根樁所使用的水泥漿量的均勻充足得到保障，便于現(xiàn)場施工人員及旁站人員的操作與監(jiān)督。若所有施工的樁長長度都相對統(tǒng)一時，可一次拌制或兩次拌制完成單根樁所需的水泥漿。若有較短的樁長存在時，可進(jìn)行2～3根樁所需的水泥漿進(jìn)行一次拌制完成，在使用時，可在水泥漿罐的管壁上對每根樁所需的水泥漿深度刻度線進(jìn)行焊接出來。 </p><p>　　2.5在現(xiàn)場進(jìn)行施工的過程中，由于施工工藝的素質(zhì)普遍不高，在水泥漿拌制的過程中，一般未能嚴(yán)格

19、按照書面上的要求對水泥漿進(jìn)行制作，從而引發(fā)施工過程中水泥漿拌制和使用出現(xiàn)混淆，嚴(yán)重影響到工程施工的整體質(zhì)量。 </p><p><b>　　四、結(jié)束語 </b></p><p>　　綜上所述，對于公路工程水泥攪拌樁施工技術(shù)來說，屬于一項(xiàng)相對復(fù)雜的工程。在實(shí)際施工中，應(yīng)對工藝、技術(shù)和質(zhì)量關(guān)實(shí)施嚴(yán)格把握，從而在實(shí)際操作中需要同時對多個工種進(jìn)行施工操作。所以，作為公路工程項(xiàng)

20、目施工的關(guān)鍵，公路建設(shè)中的水泥攪拌工程也會有較高的技術(shù)要求存在。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 柳人銘，公路施工中水泥攪拌樁應(yīng)用技術(shù)[J]交通標(biāo)準(zhǔn)化.2012（16）：123. </p><p>　　[2] 陳俊，路橋施工中水泥攪拌樁的應(yīng)用分析[J]中華民居（下旬刊）.2014（04）：203.

21、</p><p>　　[3] 李立書.公路施工中水泥攪拌樁應(yīng)用技術(shù)淺析[J].今日科苑，2009（20）：116. </p><p>　　[4] 鄭 剛，姜忻良，顧曉魯援水泥攪拌樁荷載傳遞機(jī)理研究[J]援土木工程學(xué)報，2002，5. </p><p>　　[5] 何開勝援水泥土攪拌樁設(shè)計(jì)計(jì)算方法探討[J]援巖土工程學(xué)報，2003，1. </p><