论文部分内容阅读
李永万
广东长宏公路工程有限公司 广东 广州511300
摘要：随着我国经济的不断增长，公路建设也有了很大的提升，但目前对于高速公路软基处理技术仍然存在很多问题，水泥搅拌桩是一种非常好的地基加固技术，并且在公路软基处理中得到了广泛的应用。高速公路的软基处理是一个比较隐蔽的工程，如果施工质量不好，就会使高速公路存在很多安全隐患，并且这些问题是不容易被解决的，因此必须做好施工的质量控制。本文对水泥搅拌桩进行了详细的介绍，并且对其施工控制以及质量检测做了深入的研究。
关键词：高速公路建设；水泥搅拌桩；控制
目前，在我国公路建设中，水泥搅拌桩处理技术被广泛的应用。水泥搅拌桩是指应用压缩空气将水泥浆以及水泥粉等固化剂喷到软土地基当中，从而对软地基起到加固作用。水泥搅拌桩处理效果特别显著，其施工难度不大，同时能够快速有效的减少施工后的沉降，还能保证地基的稳定程度，因此经过处理后很快的就能投入使用。水泥搅拌桩的施工质量直接影响着高速公路的质量，所以我国必须加强高速公路软基处理中水泥搅拌桩的管理，从而保证其质量。
一、水泥搅拌桩的概述
水泥搅拌桩是利用水泥以及搅拌机对软土地基进行加固的，从而使软土地基结构更稳定，同时能够提高地基土的强度以及增大变形的模量。固化剂掺入的状态是有所不同的，其具体分为以下两种：首先是采用压缩空气将干燥和松散的水泥粉喷到地下和地基土中进行搅拌，再与地基土中的孔隙水进行水化反应，使其固结，从而实现改良地基的目的。当前我国采用“喷浆”的工艺对水泥搅拌桩进行施工。水泥搅拌法能够应用到很多方面，它能够加固淤泥和淤泥质粘土等。对于一些含有有机质的黏性土，必须要通过试验才能确定其是否适用。在冬季进行施工的时候，需要注意低温对水泥搅拌桩处理技术的影响。
在高速公路软基处理中水泥搅拌桩和高压旋喷桩相比具有很多优势，其具体有以下几种：首先，能够最大限度地利用原土地，当搅拌的时候对环境没有污染，而高压旋喷桩在施工的过程中，由于水泥浆流失较多，因此会对周围的环境造成一定的污染，因此水泥搅拌桩可以在市区内进行施工。其次，水泥搅拌施工成柱速度较快，并且效率很好，而高压旋喷桩机械化程度较高，并且设备较为昂贵，因此水泥搅拌桩和高压旋喷桩相比，投入的资金相对较低。
二、水泥搅拌桩加固地基的原理
水泥加固土的过程也就是水泥搅拌桩加固软土地基的过程，还是水泥和土的物理反应过程。在我国水泥的产量比较小，所以水泥的水解以及水化反应完全是在土的协助下进行的，并且其过程硬化速度和强化增长的速度相对较慢。
（一）水泥的水解以及水化反应
一般情况下，水泥搅拌桩采用普通的硅酸盐水泥。水泥和软土进行搅拌的时候，水泥颗粒表面的矿物质和软土中的水很快发生反应，从而生成氢氧化钙、含水硅酸钙和含水铁酸钙等。氢氧化钙和含水硅酸钙能够快速的溶解到水中，并且使水泥颗粒的表面再一次暴露出来，之后再和水反应，土中的水溶液开始出现饱和状态，从而形成胶体。除此之外，水泥杆菌会以针状结晶的形式快速被吸出，然后再把自由水以结晶的形式固定下来，从而减少软土中的自由水。在发生反应之后，水泥中会出现多种水化物，其中一部分水化物会继续硬化，从而形成水泥骨架；另一部分水化物会和周围的粘土颗粒发生反应。
（二）离子交换以及团粒化的作用
粘土中的化合物表面會含有很多种离子，并且它们会与水泥发生水化反应，从而生成钙离子，而钙离子则可以进行当量吸附的交换，同时可以使比较小的土颗粒发生集聚现象，形成比较大的土团粒，提高土体的强度。软土本身具有较强的胶凝性，因此它在与水泥发生水化反应的时候，生成的土团粒能够结合起来，从而形成比较坚固的团粒结构，提高水泥加固土的强度。
（三）凝硬反应的过程
水泥发生水化反应之后会生成很多钙离子，而这些钙离子会与粘土矿物质中的SiO2和Al2O3发生反应，从而形成稳定的结晶化合物，这些结晶化合物再与水或者空气发生硬化反应，这个过程就是凝硬反应。凝硬反应能够加大水泥加固土的强度，并且能够使水泥加固土具有较强的水稳定性。
从水泥加固土的原理可以看出，要想保证水泥土具有足够的强度，就必须要有一定数量的水泥，并且要让水泥和土充分的接触，用机械对其进行充分的搅拌。对水泥搅拌桩进行施工控制的时候，要保证全柱的水泥用量以及喷浆的长度，同时要对上部为5m范围内进行复搅。
三、高速公路软基处理中水泥搅拌桩施工控制要点
（一）高速公路软基处理中水泥搅拌的施工流程如图1所示：
图1：高速公路软基处理中水泥搅拌桩施工流程
在施工前要进行成柱的试验，利用成柱试验确定每项指标：
1、要确定满足设计要求的每米水泥掺入量以及施工技术要求的技术参数，例如：喷浆压力、钻进速度和搅拌速度等等。
2、要确定搅拌是否均匀。
3、要对在各种土质条件下的钻进以及提升阻力的程度进行了解，并且要掌握喷浆的情况，从而选择合理的施工方案。
4、成柱工艺的试验桩数不应该少于5根。
（二）高速公路软基处理中水泥搅拌桩的施工控制要点
1、在进行水泥搅拌桩开砖之前，需要先将整个管道清理干净，并且需要检查管道中有没有堵塞现象。在进行施工的时候，要保持输浆管路保持潮湿状态，从而便于输浆。
2、要想保持水泥搅拌桩的垂直度，必须要对水泥搅拌桩技术进行严格的控制，垂直度差距不能超过1.5%，桩位偏差不能超过5cm。
3、加强对复搅的控制，特别是上部5m的复搅。在进行复搅的时候，其搅拌速度必须要均匀，从而保证水泥土的均匀性，复搅最好是一次完成。
4、在进行水泥和水的搅拌的时候，必须要按照试桩试验确定的配比进行，从而保证一次性完成浆液的搅拌，同时在使用前过筛的时间不能超过3小时。 5、为了保证水泥搅拌桩的整体质量，必须在第一次提钻喷浆的时候，在柱底处停留30s，然后在进行磨桩端。在余浆上提的过程中，要将其全部的喷到桩体内，并且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间一般为30s。
四、高速公路软基处理中水泥搅拌桩的质量检测方法
（一）水泥搅拌桩的强度检测
1、水泥搅拌桩的强度检测。当水泥搅拌桩成柱7d以后，便可以采用轻便触探的方法对桩身质量进行检验。首先，要检验搅拌的均匀性。采用轻便触探器中的附带勺钻在搅拌桩身中心进行钻孔，然后取出桩芯，观察其颜色是否相同，并且是否存在水泥浆“结核”的现象。其次，要进行触探试验。根据已有的轻便触探击数和水泥土强度比较情况来看，当柱身1d龄期的击数N超过15击时，桩身强度需要满足设计的要求；当7d龄期的击数N超过30击时，桩身的强度也能达到相关要求，轻便触探的深度一般小于4m。
2、当水泥搅拌桩成柱28d以后 ，需要用双管单动取样器对桩身进行取样，并且做抗压强度的检测，其钻孔的直径不能小于108mm，同时检验数量为施工总桩数的0.5%，同時不能少于3根。
3、当水泥搅拌桩成柱28d以后，要对单桩或者复合地基的承载力进行随机检验。随机抽查的桩数不能少于总桩数的0.2%，并且不能少于3根。进行试验时，需要用最大的载荷量。
（二）对水泥搅拌桩外观进行鉴定
对外观进行鉴定需要包括以下几点：首先，桩体要求圆匀，并且要保证没有缩径和回陷的现象。其次，需要搅拌均匀，凝体不松散。最后，要求群桩桩顶整齐，间距比较均匀。
结语：
高速公路建设能够体现一个国家经济的发展水平，并且也是一个国家经济建设的基础。水泥搅拌桩方法无噪声并且无污染，因此被广泛的应用到公路建设当中，加快了施工进度，并且能够保证工程质量，同时推动了我国高速公路的建设。
参考文献：
[1] 刘旦良，刘宇飞.水泥搅拌桩在高速公路软基处理中的应用——以新溆高速公路为例[J].交通标准化，2012（23）：89-91.
[2] 徐丽，郭承芳.高速公路软基处理中水泥搅拌桩的施工应用[J].建材世界，2014（3）：130-132.
[3] 侯英超.水泥搅拌桩在高速公路软基处理中的应用[J].交通世界（运输车辆），2013（9）：156-157.
[4] 冯应堂，耿陈军.水泥搅拌桩在高速公路深层软基处理施工中的应用[J].建筑工程技术与设计，2014（20）：315-315.
[5] 韩伟鹏.水泥搅拌桩在高速公路软基处理中的应用[J].交通世界（建养机械），2010（6）：213-214.
广东长宏公路工程有限公司 广东 广州511300
摘要：随着我国经济的不断增长，公路建设也有了很大的提升，但目前对于高速公路软基处理技术仍然存在很多问题，水泥搅拌桩是一种非常好的地基加固技术，并且在公路软基处理中得到了广泛的应用。高速公路的软基处理是一个比较隐蔽的工程，如果施工质量不好，就会使高速公路存在很多安全隐患，并且这些问题是不容易被解决的，因此必须做好施工的质量控制。本文对水泥搅拌桩进行了详细的介绍，并且对其施工控制以及质量检测做了深入的研究。
关键词：高速公路建设；水泥搅拌桩；控制
目前，在我国公路建设中，水泥搅拌桩处理技术被广泛的应用。水泥搅拌桩是指应用压缩空气将水泥浆以及水泥粉等固化剂喷到软土地基当中，从而对软地基起到加固作用。水泥搅拌桩处理效果特别显著，其施工难度不大，同时能够快速有效的减少施工后的沉降，还能保证地基的稳定程度，因此经过处理后很快的就能投入使用。水泥搅拌桩的施工质量直接影响着高速公路的质量，所以我国必须加强高速公路软基处理中水泥搅拌桩的管理，从而保证其质量。
一、水泥搅拌桩的概述
水泥搅拌桩是利用水泥以及搅拌机对软土地基进行加固的，从而使软土地基结构更稳定，同时能够提高地基土的强度以及增大变形的模量。固化剂掺入的状态是有所不同的，其具体分为以下两种：首先是采用压缩空气将干燥和松散的水泥粉喷到地下和地基土中进行搅拌，再与地基土中的孔隙水进行水化反应，使其固结，从而实现改良地基的目的。当前我国采用“喷浆”的工艺对水泥搅拌桩进行施工。水泥搅拌法能够应用到很多方面，它能够加固淤泥和淤泥质粘土等。对于一些含有有机质的黏性土，必须要通过试验才能确定其是否适用。在冬季进行施工的时候，需要注意低温对水泥搅拌桩处理技术的影响。
在高速公路软基处理中水泥搅拌桩和高压旋喷桩相比具有很多优势，其具体有以下几种：首先，能够最大限度地利用原土地，当搅拌的时候对环境没有污染，而高压旋喷桩在施工的过程中，由于水泥浆流失较多，因此会对周围的环境造成一定的污染，因此水泥搅拌桩可以在市区内进行施工。其次，水泥搅拌施工成柱速度较快，并且效率很好，而高压旋喷桩机械化程度较高，并且设备较为昂贵，因此水泥搅拌桩和高压旋喷桩相比，投入的资金相对较低。
二、水泥搅拌桩加固地基的原理
水泥加固土的过程也就是水泥搅拌桩加固软土地基的过程，还是水泥和土的物理反应过程。在我国水泥的产量比较小，所以水泥的水解以及水化反应完全是在土的协助下进行的，并且其过程硬化速度和强化增长的速度相对较慢。
（一）水泥的水解以及水化反应
一般情况下，水泥搅拌桩采用普通的硅酸盐水泥。水泥和软土进行搅拌的时候，水泥颗粒表面的矿物质和软土中的水很快发生反应，从而生成氢氧化钙、含水硅酸钙和含水铁酸钙等。氢氧化钙和含水硅酸钙能够快速的溶解到水中，并且使水泥颗粒的表面再一次暴露出来，之后再和水反应，土中的水溶液开始出现饱和状态，从而形成胶体。除此之外，水泥杆菌会以针状结晶的形式快速被吸出，然后再把自由水以结晶的形式固定下来，从而减少软土中的自由水。在发生反应之后，水泥中会出现多种水化物，其中一部分水化物会继续硬化，从而形成水泥骨架；另一部分水化物会和周围的粘土颗粒发生反应。
（二）离子交换以及团粒化的作用
粘土中的化合物表面會含有很多种离子，并且它们会与水泥发生水化反应，从而生成钙离子，而钙离子则可以进行当量吸附的交换，同时可以使比较小的土颗粒发生集聚现象，形成比较大的土团粒，提高土体的强度。软土本身具有较强的胶凝性，因此它在与水泥发生水化反应的时候，生成的土团粒能够结合起来，从而形成比较坚固的团粒结构，提高水泥加固土的强度。
（三）凝硬反应的过程
水泥发生水化反应之后会生成很多钙离子，而这些钙离子会与粘土矿物质中的SiO2和Al2O3发生反应，从而形成稳定的结晶化合物，这些结晶化合物再与水或者空气发生硬化反应，这个过程就是凝硬反应。凝硬反应能够加大水泥加固土的强度，并且能够使水泥加固土具有较强的水稳定性。
从水泥加固土的原理可以看出，要想保证水泥土具有足够的强度，就必须要有一定数量的水泥，并且要让水泥和土充分的接触，用机械对其进行充分的搅拌。对水泥搅拌桩进行施工控制的时候，要保证全柱的水泥用量以及喷浆的长度，同时要对上部为5m范围内进行复搅。
三、高速公路软基处理中水泥搅拌桩施工控制要点
（一）高速公路软基处理中水泥搅拌的施工流程如图1所示：
图1：高速公路软基处理中水泥搅拌桩施工流程
在施工前要进行成柱的试验，利用成柱试验确定每项指标：
1、要确定满足设计要求的每米水泥掺入量以及施工技术要求的技术参数，例如：喷浆压力、钻进速度和搅拌速度等等。
2、要确定搅拌是否均匀。
3、要对在各种土质条件下的钻进以及提升阻力的程度进行了解，并且要掌握喷浆的情况，从而选择合理的施工方案。
4、成柱工艺的试验桩数不应该少于5根。
（二）高速公路软基处理中水泥搅拌桩的施工控制要点
1、在进行水泥搅拌桩开砖之前，需要先将整个管道清理干净，并且需要检查管道中有没有堵塞现象。在进行施工的时候，要保持输浆管路保持潮湿状态，从而便于输浆。
2、要想保持水泥搅拌桩的垂直度，必须要对水泥搅拌桩技术进行严格的控制，垂直度差距不能超过1.5%，桩位偏差不能超过5cm。
3、加强对复搅的控制，特别是上部5m的复搅。在进行复搅的时候，其搅拌速度必须要均匀，从而保证水泥土的均匀性，复搅最好是一次完成。
4、在进行水泥和水的搅拌的时候，必须要按照试桩试验确定的配比进行，从而保证一次性完成浆液的搅拌，同时在使用前过筛的时间不能超过3小时。 5、为了保证水泥搅拌桩的整体质量，必须在第一次提钻喷浆的时候，在柱底处停留30s，然后在进行磨桩端。在余浆上提的过程中，要将其全部的喷到桩体内，并且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间一般为30s。
四、高速公路软基处理中水泥搅拌桩的质量检测方法
（一）水泥搅拌桩的强度检测
1、水泥搅拌桩的强度检测。当水泥搅拌桩成柱7d以后，便可以采用轻便触探的方法对桩身质量进行检验。首先，要检验搅拌的均匀性。采用轻便触探器中的附带勺钻在搅拌桩身中心进行钻孔，然后取出桩芯，观察其颜色是否相同，并且是否存在水泥浆“结核”的现象。其次，要进行触探试验。根据已有的轻便触探击数和水泥土强度比较情况来看，当柱身1d龄期的击数N超过15击时，桩身强度需要满足设计的要求；当7d龄期的击数N超过30击时，桩身的强度也能达到相关要求，轻便触探的深度一般小于4m。
2、当水泥搅拌桩成柱28d以后 ，需要用双管单动取样器对桩身进行取样，并且做抗压强度的检测，其钻孔的直径不能小于108mm，同时检验数量为施工总桩数的0.5%，同時不能少于3根。
3、当水泥搅拌桩成柱28d以后，要对单桩或者复合地基的承载力进行随机检验。随机抽查的桩数不能少于总桩数的0.2%，并且不能少于3根。进行试验时，需要用最大的载荷量。
（二）对水泥搅拌桩外观进行鉴定
对外观进行鉴定需要包括以下几点：首先，桩体要求圆匀，并且要保证没有缩径和回陷的现象。其次，需要搅拌均匀，凝体不松散。最后，要求群桩桩顶整齐，间距比较均匀。
结语：
高速公路建设能够体现一个国家经济的发展水平，并且也是一个国家经济建设的基础。水泥搅拌桩方法无噪声并且无污染，因此被广泛的应用到公路建设当中，加快了施工进度，并且能够保证工程质量，同时推动了我国高速公路的建设。
参考文献：
[1] 刘旦良，刘宇飞.水泥搅拌桩在高速公路软基处理中的应用——以新溆高速公路为例[J].交通标准化，2012（23）：89-91.
[2] 徐丽，郭承芳.高速公路软基处理中水泥搅拌桩的施工应用[J].建材世界，2014（3）：130-132.
[3] 侯英超.水泥搅拌桩在高速公路软基处理中的应用[J].交通世界（运输车辆），2013（9）：156-157.
[4] 冯应堂，耿陈军.水泥搅拌桩在高速公路深层软基处理施工中的应用[J].建筑工程技术与设计，2014（20）：315-315.
[5] 韩伟鹏.水泥搅拌桩在高速公路软基处理中的应用[J].交通世界（建养机械），2010（6）：213-214.