论述水泥搅拌桩在路桥施工技术应用分析

【摘 要】改革开放以来，随着我国经济的快速发展，科学技术的不断进步，国家投入了更多的资源在国家基础建设项目中。路桥的建设在我国基础建设中占据重要的位置，当前在我国已经掀起了一波路桥建设热潮，越来越多的路桥建设工程在我国开展起来，我国地域广泛自然差异大，在许多的路桥施工场地都有不同程度的软基土质，这就给工程项目的施工增加了很大的难度。就目前来看，在路桥施工技术中应用比较广泛的是水泥搅拌桩加固法，采用这种方法对于防止路桥地基沉降具有较好的效果。所以本文就主要围绕水泥搅拌桩在路桥施工技术中的应用作了简单的分析。文章首先介绍了水泥搅拌桩的成桩原理，以及影响其强度的主要因素，阐述了掺入料的确定方法以及配合比例，最后分析了水泥搅拌桩的施工工艺。

【关键词】 水泥搅拌桩 路桥施工 施工技术 应用分析

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

一．引言

随着我国科学技术的不断进步，建筑行业技术的不断革新，目前处理软基土质地基的方法有了较好的效果，当前比较流行的方法是水泥搅拌桩加固法，这种方法对软体地基的实用性比较轻，而且效果比较好，这样可以形成复合土体或者符合地基，能够有效的增强地基的稳定性，可以提高地基的承载力，能有效防止地基的沉降，除此之外还可以增加建筑物的抗震能力。对于提高软土地基的承载力防止地基沉降具有较好的效果。

二．路桥施工中水泥搅拌桩的成桩原理

水泥搅拌桩使用特别制造的钻杆或者钻头，钻进地基一定的深度，喷出浆，边喷、边搅、边上提，从而使得水泥浆沿着钻孔深度和地基土强行拌和，使之发生一系列的化学反应，从而产生固结体，这样就可以达到软基加固的作用。

1.水泥的水解和水化反应

普通的硅酸盐水泥含有水硬性胶结材料，这种材料含有的矿物主要有氧化钙、三氧化二铝、二氧化硅、三氧化硫以及三氧化二铁等等。当水和水泥一起搅拌成为水泥浆时，这时水泥颗粒表面的这些矿物会和水发生水解以及水化反应，从而生成其他的水化物。这些水化物都是迅速溶于水的，这样会使水泥颗粒的表面暴露，使之继续和水发生反应。

2.水泥水化物与粘土颗粒的化学作用

水泥水化物凝胶颗粒的一部分与周围具有一定活性的粘土颗粒发生反应，另一部分逐渐自身凝结硬化形成水泥石骨架。

（1）团粒化作用

土中的二氧化硅遇到水会形成硅胶微粒，经过一系列的化学反应，会使得较小的颗粒逐步形成较大的土团粒。且水泥水化生成的氢氧化钙等凝胶粒子，这些物质的表面比较大，而且具有较强的吸附活性，这样土团粒就会进一步的互相结合。

（2）凝硬作用

当溶液中析出的钙离子的数量超过离子交换所需数量时．其多余部分便与粘土矿物中的一部分或大部分胶态二氧化硅或胶态三氧化二铝进行反应．生成不溶于水的稳定的硅或铝钙结晶化合物．在水中逐渐硬化．且强度增长．由于其结构较致密。水不易侵入．使得水泥土具有一定的水稳性．

（3）碳酸化作用

溶液中游离的氢氧化钙与空气和水中的二氧化碳反应生成不溶于水的石灰石。它能增加土的强度，但其反应速度较慢，通过上述一系列化学反应形成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥桩体。

三．影响水泥搅拌桩强度的主要因素

1.土中含水量的多少

我们知道天然土中含水量越小，那么水泥土的抗压强度就会越高，反过来在水泥掺入相对比较少时，天然土中的含水量对强度的影响相对比较小一点。所以天然土的含水量是直接影响水泥土的强度的，同时还与水泥的掺入比例有关。

2.土的化学性质

我们知道土的化学成份中，比如土的酸碱度、土中有机质的含量，土中硫酸盐含量等等这些因素对加固土强度的影响都比较大。酸性的土壤(PH

四．水泥搅拌桩的设计

1.搅拌桩的设计

（1）布桩范围：由路基中心线向两侧布置桩位，必须保证桩距。且路基范围最外一排桩不得大于设计桩距，必要时加密。

（2）布桩型式：采用柱桩，正方形布置。

2.确定搅拌桩长及桩间距

（1）桩长L

根据桩顶设计标高位于地面以下0.5 m。地面以下6.0m为中密砂层，故限制水泥搅拌桩加固深度。故先确定桩长L=6-0.5=5.5m，再计算单桩承载Rkd及水泥土的抗压强度。

（2）确定桩问距a

①首先确定桩的置换率m

②再确定每根桩承担的处理面积A

③最后确定桩间距a

五．水泥搅拌桩加固料掺入料的确定

1.水泥搅拌桩的配合比

施工前按照现场取土样进行室内配比试验，以确定符合现场地质条件及桩体强度要求的水泥掺入量。

2.提升速度

经现场工艺试桩记录和提升速度与水泥搅拌桩的均匀性和功效进行对比，采用最佳提升速度0．8 m每分钟。单位时间内水泥浆液的喷出量：现场取土样进行试配和对其物理力学性能分析，取水泥最佳掺入比为14％．土样的重度为18.9 KN每立方米。

3.任意一点的搅拌次数

搅拌轴叶片垂直投影高度是0．2 m，搅拌轴叶片总数是4片，根据这些提供的参数代人t=h∑z・n／v得出土体中任意一点经搅拌轴搅拌的次数为50次。

六．水泥桩的施工工艺

在具体的施工中为加强水泥搅拌桩的密实度。可以采用四搅两喷的方法，其效果比较明显。具体的施工程序如下：

1.在作业时必须要保证机械的平稳，特别是在桩机就位深层搅拌机到达桩位对中，要保证机械的水平。

2.在喷浆钻进搅拌下沉的时候必须按照掺入比以及水灰比来拌制水泥浆。并且要把水泥浆倒入集料斗备喷。

3.提高搅拌头自桩底的反转能力，使之一边旋转一边匀速的搅拌提升，直到设计桩顶标的高度。

4.重复喷浆钻进搅拌水泥浆随搅拌头再次旋转搅拌下沉而喷入地基，直到桩底标高，并喷完剩余的水泥浆。

5.在施工时重复的搅拌同时提升将搅拌机，做到一边旋转一边提升。之后又回到设计桩的标高,制桩完毕，又进行下一轮的操作循环。

七．搅拌桩质量控制的几个方面

1.水泥浆体拌制完后应防止其发生离析现象。

2.施工中冈故障停浆时，应将搅拌机下沉至停浆点以下0．5 m，待恢复供浆时再搅拌提升。

3.当喷浆口到达设计桩顶标高时，应停止提升，搅拌数秒，以保证桩头的均匀密实。

4.做好每一根桩的施工记录，深度记录误差不大于50mm，时间记录误差不大于5s。

八．搅拌桩质量检验

1.施工允许偏差桩身垂直偏差：不大于1％。桩位偏差：不大于50 mm。桩径偏差：不大于4％。桩顶标高：应超高500ram。桩底标高：应超深100 iIlln一200 mm。

2.施工过程检验。经常检查施工记录，根据每一根桩的水泥用量、水泥浆液的均匀性、搅拌次数和时间及成桩深度等对质虽进行评价。

3.施工后质量榆查：

（1）一般在成桩后28 d龄期，抽检总桩数的2％，用地质钻机钻取芯样观察其连续性和搅拌均匀程度并制成试件进行无侧限抗压强度试验；

（2）场地复杂或施工有问题的桩，进行单桩倚载试验，检验其承载力；

（3）施工后28天，对搅拌桩进行抽检。经钻芯取样和静载试验，均达到设计要求。

九．结束语

交通是经济发展的先行官，国家也越来越重视道路的建设。伴随着我国公路建设的飞速发展，也有越来越多的公路投入使用。但是调查显示路桥地基沉降的现象已经十分的普遍，高速公路尤为突出。特别是软土地基处显得格外严重，已经严重的影响到道路的行车的安全。为了减少路桥地基的沉降现象，水泥搅拌桩在路桥施工技术中的应用越来越广。但是，虽然随着我国经济的发展，科学技术的不断进步，我国对于软土地基的处理方法也有了较大的发展，水泥搅拌桩加固法的应用也越来越广，但是在具体的施工过程中也还存在许多的问题，这需要行业的专家以及施工的工作人员，在具体的工作中不断的探索，不断的发现问题解决问题，只有这样才能使得技术不断的科学化。

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