论文部分内容阅读
摘 要：在路桥施工建设中，水泥搅拌桩至关重要。本文中，笔者根据自己的专业知识和实际工作经验，对水泥水泥搅拌桩的工作原理、相关设计和施工运行的应用进行了详细的分析，并提出了施工运行过程中需要注意的问题，以供同行参考。
关键词：水泥搅拌桩；路桥施工；施工工艺；应用分析
1 引 言
水泥搅拌桩较多的使用于高速公路、机场和桥梁的等的工程建设中。随着我国经济现代化发展的需要，路桥工程的建设发展也逐渐提上了日程，对路桥工程的质量和管理都有着很高的要求，对于路桥工程中有着重要作用的水泥搅拌桩也有着很高的质量要求。但是，在验收工程的过程中，依然能查出许多问题，工程质量的好坏决定了施工单位的名誉和利益。以下结合一些实践经验和专业知识对水泥搅拌桩在路桥施工中的应用进行了分析。
2 水泥搅拌桩工作原理
水泥搅拌桩一般用在土地地基较软的地方，将水泥浆作为固化剂的主要成分，利用搅拌机钻头打入地基深处，将水泥浆加入到土体中，与软土一起充分搅拌，在搅拌过程中钻头逐渐上提，使得水泥浆和土体之间充分产生系列的物理、化学反应，软土逐渐凝结成一个坚硬、稳定的水泥桩，使得地基强度得到很大的提高，达到了加固软土地基的作用。
一般的硅酸盐水泥的主要化学成分有三氧化二铁、三氧化二铝、三氧化硫、二氧化硅等，水泥和水接触后，水泥表面的化学成分会立即与水产生化学反应，反应形成水化物并溶解于水，使得水泥颗粒里面的化学成份暴露，迅速与水发生化学反应生成水化合物再次溶解于水，如此反复发生化学反应，直至水溶液饱和，生成的化学物质凝固悬浮在水溶液中。
3 水泥搅拌桩设计布局
设计水泥搅拌桩，通常采用以路基线为中点扩散到两侧，成为一个正方形的布局。一般情况下，未经处理过的地基地质偏软，无法满足建设工程的条件，因此需要通过水泥搅拌桩对地基进行加固处理，这样处理以后的人工地基足够坚固，能保证所建设的公路、桥梁以及其他各种建筑足够安全，达到正常使用的标准。对建筑现场的地基状况、地基强度及其承载能力等进行勘测和分析后，以此来确定水泥搅拌桩的布局。
3.1 水泥搅拌桩掺入配比
取现场地基土样，加入不同的水泥量进行配比实验，以确定符合地基条件和建筑所需强度的水泥搅拌桩配比。取某处地基土样和不同量的水泥进行配比实验后，在不同时间段内所能承受的无侧限抗压强度。表1中是对地基土样进行物理指标检测后的数据结果。
这里我们选用普通的硅酸盐425#水泥，水泥取量为土样的12%、14%、16%、18%和20%进行实验检测，我们选用普通的硅酸盐425#水泥，水泥取量为土样的12%、14%、16%、18%和20%进行混合搅拌形成水泥搅拌桩，并在2个不同的时期对其进行无侧限抗压测试，得到最终的抗压强度数据，见表2。
按照设计要求，在水泥搅拌桩成桩90d后，对其钻芯取样进行无侧限抗压强度测试，结果不能少于2.64PMa。取28d龄期的水泥柱强度为标准强度的60%，则水泥土无侧限抗压强度应大于2.64×60%=1.58MPa，考虑其他各方面因素，综合安全系数计算结果为2.0，最终得到最低的无侧限抗压强度应为1.58MPa×2.0=3.16MPa。根据表2中数据所示，28d龄期、水泥掺入量为14%的水泥土无侧先抗压强度为3.2MPa，大于最低要求的强度，符合设计需要，可以选择该配比进行施工。
3.2 水泥搅拌桩施工设备
国内自行研发制造的水泥搅拌桩施工设备种类繁多，功能样式各不相同。施工时可根据现场及建筑的实际情况，选择适合的施工设备，以达到最快最好的施工效果。
4 水泥搅拌桩施工运行
在路桥工程的建设过程中，一般采用专用的搅拌机钻头，钻入土地预想的深度后开始喷浆，随着钻杆的深度，水泥浆和土体一起搅拌，并发生物理化学反应。土体在水泥加固剂的作用下开始凝结，最后行成水泥桩，改变天然地基的地质条件，达到加固的效果。为了加强水泥搅拌桩的均匀度和密实度，一般采用两喷、四搅的方案进行施工：
（1）选定位置后将钻头钻进软基中，到达预定的深度，保持搅拌机的平稳；
（2）按照测试好的掺入比开始制作水泥浆，并将其装入搅拌机集料斗待用；
（3）进行第一次喷浆，钻头旋转上提，上提过程中同时搅拌，直到钻头上提至预定最高点；
（4）钻头再次下钻，并重复第一次喷浆、搅拌的动作，将剩余的水泥浆喷完；
（5）钻头重新下钻搅拌，搅拌过程中同时旋转上提，到达预定最高点停止搅拌，此时水泥搅拌桩便制作完毕。
5 水泥搅拌桩施工注意
5.1 避免水泥搅拌机喷浆时堵塞
水泥暴露在空气中极易发生受潮、结块的现象，加上制浆池中的滤网常有受损的情况，都可能造成水泥搅拌机在喷浆时被堵塞。为避免在施工时发生堵塞的状况，在施工开始前，应对设备进行彻底的检查和清理。
5.2 确保水泥搅拌桩垂直度
在水泥搅拌桩施工过程中，施工技术不到位可能会造成水泥搅拌桩不能达到设计要求的垂直度。在搅拌机开始施工时，在主机上面挂上吊锤，以吊锤为基准控制钻头的角度，使垂直度达到设计要求。
5.3 避免发生断浆或喷浆不足的现象
在施工时，水泥浆拌制量不够、输浆管弯折或是破损泄露等状况，都将导致断浆、喷浆不足的现象。因此，在施工开始前，要确认水泥浆的量足够使用，确保输浆管管道畅通、完整。
5.4 钻杆刻度标识要明显
钻杆要进入软基的最大深度，在钻杆上要有明确的标识，保证水泥搅拌桩符合设计的要求。
5.5 完整记录技术参数
施工中要确保施工数据的真实性和完整性，需要在搅拌机上安装打印机、电脑自动记录仪等智能设备，同时要有专业的工作人员随时记录施工资料数据，确保水泥搅拌桩符合国家质量要求。
5.6 定期检查钻头的磨损程度
对钻头的磨损程度进行定期检查，磨损程度超过10mm就需要更换，确保水泥搅拌桩的直径符合标准。
5.7 中断喷浆后接桩问题
在施工过程中，可能会由于一些外界或技术上的因素需要暂停施工，在第二次进行喷浆时，要确保两次喷浆的重叠深度大于1.0m。
5.8 施工速度不均匀
搅拌机钻头作业时，操作人员的技术水平不达标、操作行为不规范或是设备控制系统不稳定等各种因素，都将导致搅拌机施工速度不均匀。因此，一定要确保工作人员的技术过硬，并且在施工前需对设备进行严格、系统的检查，确保水泥搅拌桩质量达标。
5.9 施工完毕后及时清理搅拌机
施工完毕后，搅拌机内一般都会残留有杂物，需要及时对制浆池、输浆管和灰浆泵等管道进行清理，以免杂物堵塞管道影响下次的施工。
6 结束语
水泥搅拌桩多用于加固软基，以防发生路桥工程的沉降现象。水泥搅拌桩的质量直接影响了整个路桥工程的质量，质量不合格的水泥搅拌桩会带来非常严重的安全隐患。所以，要确保水泥搅拌桩在施工时，严格按照规范要求进行操作，并时刻记录施工数据进行检测，保证在发现问题的第一时间能够解决问题或进行补救加强等。
参考文献
[1]金守华，陈秀方，王星华.高速铁路的路桥施工技术实践及展望[J].铁道科学与工程学报.2004.1（2）：63～68.
[2]李德成，宗华山.减少路桥过渡段路基沉降设计及措施分析[J].中国科技博览.2012（32）.478～478.340.
[3]李懿，王连俊，丁桂伶，葛宝金，李丹枫.朔黄重载铁路路桥过渡段加固路基的检测与分析[J].北京交通大学学报：自然科学版.2012.36（4）：44～49.
关键词：水泥搅拌桩；路桥施工；施工工艺；应用分析
1 引 言
水泥搅拌桩较多的使用于高速公路、机场和桥梁的等的工程建设中。随着我国经济现代化发展的需要，路桥工程的建设发展也逐渐提上了日程，对路桥工程的质量和管理都有着很高的要求，对于路桥工程中有着重要作用的水泥搅拌桩也有着很高的质量要求。但是，在验收工程的过程中，依然能查出许多问题，工程质量的好坏决定了施工单位的名誉和利益。以下结合一些实践经验和专业知识对水泥搅拌桩在路桥施工中的应用进行了分析。
2 水泥搅拌桩工作原理
水泥搅拌桩一般用在土地地基较软的地方，将水泥浆作为固化剂的主要成分，利用搅拌机钻头打入地基深处，将水泥浆加入到土体中，与软土一起充分搅拌，在搅拌过程中钻头逐渐上提，使得水泥浆和土体之间充分产生系列的物理、化学反应，软土逐渐凝结成一个坚硬、稳定的水泥桩，使得地基强度得到很大的提高，达到了加固软土地基的作用。
一般的硅酸盐水泥的主要化学成分有三氧化二铁、三氧化二铝、三氧化硫、二氧化硅等，水泥和水接触后，水泥表面的化学成分会立即与水产生化学反应，反应形成水化物并溶解于水，使得水泥颗粒里面的化学成份暴露，迅速与水发生化学反应生成水化合物再次溶解于水，如此反复发生化学反应，直至水溶液饱和，生成的化学物质凝固悬浮在水溶液中。
3 水泥搅拌桩设计布局
设计水泥搅拌桩，通常采用以路基线为中点扩散到两侧，成为一个正方形的布局。一般情况下，未经处理过的地基地质偏软，无法满足建设工程的条件，因此需要通过水泥搅拌桩对地基进行加固处理，这样处理以后的人工地基足够坚固，能保证所建设的公路、桥梁以及其他各种建筑足够安全，达到正常使用的标准。对建筑现场的地基状况、地基强度及其承载能力等进行勘测和分析后，以此来确定水泥搅拌桩的布局。
3.1 水泥搅拌桩掺入配比
取现场地基土样，加入不同的水泥量进行配比实验，以确定符合地基条件和建筑所需强度的水泥搅拌桩配比。取某处地基土样和不同量的水泥进行配比实验后，在不同时间段内所能承受的无侧限抗压强度。表1中是对地基土样进行物理指标检测后的数据结果。
这里我们选用普通的硅酸盐425#水泥，水泥取量为土样的12%、14%、16%、18%和20%进行实验检测，我们选用普通的硅酸盐425#水泥，水泥取量为土样的12%、14%、16%、18%和20%进行混合搅拌形成水泥搅拌桩，并在2个不同的时期对其进行无侧限抗压测试，得到最终的抗压强度数据，见表2。
按照设计要求，在水泥搅拌桩成桩90d后，对其钻芯取样进行无侧限抗压强度测试，结果不能少于2.64PMa。取28d龄期的水泥柱强度为标准强度的60%，则水泥土无侧限抗压强度应大于2.64×60%=1.58MPa，考虑其他各方面因素，综合安全系数计算结果为2.0，最终得到最低的无侧限抗压强度应为1.58MPa×2.0=3.16MPa。根据表2中数据所示，28d龄期、水泥掺入量为14%的水泥土无侧先抗压强度为3.2MPa，大于最低要求的强度，符合设计需要，可以选择该配比进行施工。
3.2 水泥搅拌桩施工设备
国内自行研发制造的水泥搅拌桩施工设备种类繁多，功能样式各不相同。施工时可根据现场及建筑的实际情况，选择适合的施工设备，以达到最快最好的施工效果。
4 水泥搅拌桩施工运行
在路桥工程的建设过程中，一般采用专用的搅拌机钻头，钻入土地预想的深度后开始喷浆，随着钻杆的深度，水泥浆和土体一起搅拌，并发生物理化学反应。土体在水泥加固剂的作用下开始凝结，最后行成水泥桩，改变天然地基的地质条件，达到加固的效果。为了加强水泥搅拌桩的均匀度和密实度，一般采用两喷、四搅的方案进行施工：
（1）选定位置后将钻头钻进软基中，到达预定的深度，保持搅拌机的平稳；
（2）按照测试好的掺入比开始制作水泥浆，并将其装入搅拌机集料斗待用；
（3）进行第一次喷浆，钻头旋转上提，上提过程中同时搅拌，直到钻头上提至预定最高点；
（4）钻头再次下钻，并重复第一次喷浆、搅拌的动作，将剩余的水泥浆喷完；
（5）钻头重新下钻搅拌，搅拌过程中同时旋转上提，到达预定最高点停止搅拌，此时水泥搅拌桩便制作完毕。
5 水泥搅拌桩施工注意
5.1 避免水泥搅拌机喷浆时堵塞
水泥暴露在空气中极易发生受潮、结块的现象，加上制浆池中的滤网常有受损的情况，都可能造成水泥搅拌机在喷浆时被堵塞。为避免在施工时发生堵塞的状况，在施工开始前，应对设备进行彻底的检查和清理。
5.2 确保水泥搅拌桩垂直度
在水泥搅拌桩施工过程中，施工技术不到位可能会造成水泥搅拌桩不能达到设计要求的垂直度。在搅拌机开始施工时，在主机上面挂上吊锤，以吊锤为基准控制钻头的角度，使垂直度达到设计要求。
5.3 避免发生断浆或喷浆不足的现象
在施工时，水泥浆拌制量不够、输浆管弯折或是破损泄露等状况，都将导致断浆、喷浆不足的现象。因此，在施工开始前，要确认水泥浆的量足够使用，确保输浆管管道畅通、完整。
5.4 钻杆刻度标识要明显
钻杆要进入软基的最大深度，在钻杆上要有明确的标识，保证水泥搅拌桩符合设计的要求。
5.5 完整记录技术参数
施工中要确保施工数据的真实性和完整性，需要在搅拌机上安装打印机、电脑自动记录仪等智能设备，同时要有专业的工作人员随时记录施工资料数据，确保水泥搅拌桩符合国家质量要求。
5.6 定期检查钻头的磨损程度
对钻头的磨损程度进行定期检查，磨损程度超过10mm就需要更换，确保水泥搅拌桩的直径符合标准。
5.7 中断喷浆后接桩问题
在施工过程中，可能会由于一些外界或技术上的因素需要暂停施工，在第二次进行喷浆时，要确保两次喷浆的重叠深度大于1.0m。
5.8 施工速度不均匀
搅拌机钻头作业时，操作人员的技术水平不达标、操作行为不规范或是设备控制系统不稳定等各种因素，都将导致搅拌机施工速度不均匀。因此，一定要确保工作人员的技术过硬，并且在施工前需对设备进行严格、系统的检查，确保水泥搅拌桩质量达标。
5.9 施工完毕后及时清理搅拌机
施工完毕后，搅拌机内一般都会残留有杂物，需要及时对制浆池、输浆管和灰浆泵等管道进行清理，以免杂物堵塞管道影响下次的施工。
6 结束语
水泥搅拌桩多用于加固软基，以防发生路桥工程的沉降现象。水泥搅拌桩的质量直接影响了整个路桥工程的质量，质量不合格的水泥搅拌桩会带来非常严重的安全隐患。所以，要确保水泥搅拌桩在施工时，严格按照规范要求进行操作，并时刻记录施工数据进行检测，保证在发现问题的第一时间能够解决问题或进行补救加强等。
参考文献
[1]金守华，陈秀方，王星华.高速铁路的路桥施工技术实践及展望[J].铁道科学与工程学报.2004.1（2）：63～68.
[2]李德成，宗华山.减少路桥过渡段路基沉降设计及措施分析[J].中国科技博览.2012（32）.478～478.340.
[3]李懿，王连俊，丁桂伶，葛宝金，李丹枫.朔黄重载铁路路桥过渡段加固路基的检测与分析[J].北京交通大学学报：自然科学版.2012.36（4）：44～49.