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[摘 要]水泥搅拌桩是一种地基处理新技术，在公路施工中得到广泛应用，主要对于淤泥质土、粉质粘土及饱和性土等软土地基的处理效果显著。本文从水泥搅拌桩的原理入手，分析了公路施工中水泥搅拌桩应用技术。
[關键词]水泥搅拌桩；原理；应用技术；现场施工；管理控制
中图分类号：TQ172 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0123-01
引言
水泥搅拌桩是深层软基处理的常见方式，水泥搅拌桩是通过物理搅拌的形式，使水泥浆和泥土中的矿物质发生固化反应，以加强桩间土强度为主的施工方法。但是随着软土地基施工技术的提高，对水泥搅拌桩的应用和成桩质量提出了更高的要求，所以针对水泥搅拌桩对软土地基的处理及应力分析等技术方面就显得十分重要。
一、水泥搅拌桩的原理
1、反应原理
水泥搅拌桩是使用物理原理进行搅拌，并且是水泥和泥土发生反应，形成水泥土，在搅拌过程中，水泥的化学反应和混凝土的硬化原理不同，混凝土主要是通过调整级配使骨料和水泥在水解的过程中迅速凝结提高软基承载力。而水泥搅拌桩则是相反，它将水泥调整完成后通过水泥量的掺拌直接加入到水泥中，使水泥在水解和水化反应中能够将泥土做为主要的反应介质，所以水泥搅拌桩在反应的过程中十分缓慢，并且反应原理复杂，这也是水泥搅拌桩在混凝土强度增长中慢于混凝土的主要原因。
2、水泥水化反应
普通硅酸盐水泥中含有大量的二氧化硅、氧化钙、三氧化硫、三氧化二铝等物质，这些物质和氧气的作用下形成了硅酸二钙、硅酸三钙、硫酸钙铝酸三钙、铁铝酸四钙等化合物，这些化合物的本身强度较高，并且和软土中其它物质反应，形成新的化合物。水泥在水化反应的过程中，能够离析出大量的钙离子，如果土壤中的环境为碱性，并且生成不溶于水的结晶化合物，加大水泥桩强度。
3、沉降处理
进行软基地段的沉降处理要根据不同的地质条件和岩层性、软土厚度、和其它特性等进行分析和验算，再制定处理方式。在不同路段，对地基的沉降处理必须控制在允许范围内，对于普通软土地段通常采取排水方式，进行处理。而对于较深层软基段则使用。砂垫层+土工格栅（褥垫层）+深层水泥土搅拌桩+超载预压的处理方式。这种组合的沉降处理能够极大的提高软土地基的承载力。
二、水泥搅拌桩的施工工艺
在水泥搅拌桩施工前要做好施工场地平整。钻孔机要保证水平，钻机的垂直误差必须小于1%。在开钻前要进行预先搅拌，要使搅拌机进行预热，当设备运行正常后再进行下开钻。水泥浆的制备要严格遵循配合比，当搅拌机下挖到一定深度后根据配合比要求将水泥浆倒入集料斗中。在喷浆搅拌后，就可以在搅拌机下沉到设计深度后，使用灰泵将水泥压入地基中。并且在桩底处位置进行注浆，要保持边喷浆，边旋转提升。提升速度不能大于50cm/min。初次搅拌完成后还要进行在此复搅，这样就能够保证达到设计深度后，集料斗中的水泥浆能够正好排空。放浆速率要保证未达到桩顶前，料斗中的水泥浆未排出前仍有水泥浆，如果料斗中有剩余，可以在桩身上进行搅拌，并且搅拌直到泥浆全部排出。一根桩体完成后要在料斗中装入适量的清水，并且开启灰浆泵，清洗管道中的全部残浆。直到设备内完全清洁。然后将钻头提升到地面后，对钻机进行移位对孔，然后进行下一根桩体的施工。
三、公路施工中水泥搅拌桩应用技术分析
1、施工前的准备
1.1施工人员的准备
应结合要求对相关技术能力的人员进行组织，同时要求技术负责人、管理人员以及技术人员应有较强的责任心，必须在现场各施其责，具有较为丰富的施工经验，并确保做到持证上岗。
1.2施工机械的和电脑记录仪的选配
对工程要求的水泥和加固剂等原材料进行选用，在选用之前，必须根据相关设计要求及试验规范，试验水泥、加固剂等安定性、强度、凝结时间以及细度等指标，当试验达到合格之后即可投入使用。
1.3施工材料的准备
对工程要求的水泥和加固剂等原材料进行选用，在选用之前，必须根据相关设计要求及试验规范，试验水泥、加固剂等安定性、强度、凝结时间以及细度等指标，当试验达到合格之后即可投入使用。
1.4施工场地的准备
事先对水泥搅拌桩施工场地进行平整，对桩位处地上和地下的一切障碍实施彻底清除。运用粘土对场地低洼位置实施回填，禁止运用杂填土开展回填施工。
1.5室配试验
应在加固的软弱地基，采用钻探等方法采集必要数量的代表性土样，试料土含水量应根据同一地压至少3处取样试验结果确定，试料土制备应满足下列要求；除去土中所夹有的贝壳，树枝，草根等杂物；以现场施工为目的的室内配合比试验应采集保证天然含水量的扰动土；当采用风干土试料时，土料应粉碎，过5mm筛，室内加水至相当于天然含水量的试料土，放置24h，并防止水分蒸发；水泥用量应按施工图设计文件要求取中值、以及标准值等三个水泥用量进行试验。
1.6试桩的准备
一般随着水泥搅拌桩次数的增多，均匀度也会跟着有所提升，然而，次数过多也会导致施工工期延长的现象发生，对于工程项目存在的工期紧的现状而言，很可能会耽误工期，因此，应运用试桩的方式，使最佳搅拌次数、泵送、水泥浆的水灰比以及压力等参数得到有效确定，并有效掌握搅拌机钻进速度、复搅深度以及提升速度，使合理的工艺流程得到有效确定，便于下一步搅拌桩的大规模施工，试桩工作的开展能将工程质量和施工速度得到有效提升。
2、水泥搅拌桩施工技术的控制要点
2.1持力层的确定必须达到准确。通常情况下，桩体最多能进入持力层50cm，深度不宜过深，否则会有几方面的危害产生：
2.1.1由于底部有较大压力，水泥浆无法渗入，且底部无法成桩，最终引发桩长不足的现象。 2.1.2通常情况下，由于底部多为粘土或亚粘土，土质相对较硬，带浆下钻难度较大且无法下钻，无法将土体拌碎。当不带浆下钻施工时，由于无法将土体拌碎，一般会造成糊钻的现象发生，土体和钻头构成圆柱体形状，导致桩内土体受到积压，出现掉桩头或桩内水泥浆外溢等问题。
2.1.3通常情况下，水泥搅拌桩施工多为下钻喷浆，若向较深的持力层内进入，为了避免下钻堵管现象发生，只能开展一直喷浆操作，然而，由于底部下钻速度特别慢，引发底部水泥浆用量相对较多，从而使水泥浆顺着钻杆向地面外溢出，进一步缩短了桩体的整體施工时间。
2.2为了使桩体搅拌均匀得到保障，桩机钻头应对6个以上的横向搅拌刀片进行焊接，且每个横向刀面上需要焊接1～2个竖向搅拌刀片，同时使桩体的竖向搅拌效果得到保障，要求竖向搅拌刀片的长度应超过5cm，且宽度保持在大于或等于2cm即可。
2.3运用吊挂垂球的方式在桩机井架的正面和侧面进行设置，垂球的重量保持在2kg以上，避免在施工过程中产生桩机倾斜，从而导致在检测的过程中，无法检测至底部，最终即便有再好的桩体质量也无济于事。
2.4为了确保水泥浆的配合比与要求相符且对每根桩所使用的水泥浆量的均匀充足得到保障，便于现场施工人员及旁站人员的操作与监督。若所有施工的桩长长度都相对统一时，可一次拌制或两次拌制完成单根桩所需的水泥浆。若有较短的桩长存在时，可进行2～3根桩所需的水泥浆进行一次拌制完成，在使用时，可在水泥浆罐的管壁上对每根桩所需的水泥浆深度刻度线进行焊接出来。
2.5在现场进行施工的过程中，由于施工工艺的素质普遍不高，在水泥浆拌制的过程中，一般未能严格按照书面上的要求对水泥浆进行制作，从而引发施工过程中水泥浆拌制和使用出现混淆，严重影响到工程施工的整体质量。
四、结束语
综上所述，对于公路工程水泥搅拌桩施工技术来说，属于一项相对复杂的工程。在实际施工中，应对工艺、技术和质量关实施严格把握，从而在实际操作中需要同时对多个工种进行施工操作。所以，作为公路工程项目施工的关键，公路建设中的水泥搅拌工程也会有较高的技术要求存在。
参考文献
[1] 柳人铭，公路施工中水泥搅拌桩应用技术[J]交通标准化.2012（16）：123.
[2] 陈俊，路桥施工中水泥搅拌桩的应用分析[J]中华民居（下旬刊）.2014（04）：203.
[3] 李立书.公路施工中水泥搅拌桩应用技术浅析[J].今日科苑，2009（20）：116.
[4] 郑 刚，姜忻良，顾晓鲁援水泥搅拌桩荷载传递机理研究[J]援土木工程学报，2002，5.
[5] 何开胜援水泥土搅拌桩设计计算方法探讨[J]援岩土工程学报，2003，1.
[6]朱永清援超长水泥搅拌桩施工工艺的优化试验研究[J]援施工技术，2001，9.
[關键词]水泥搅拌桩；原理；应用技术；现场施工；管理控制
中图分类号：TQ172 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0123-01
引言
水泥搅拌桩是深层软基处理的常见方式，水泥搅拌桩是通过物理搅拌的形式，使水泥浆和泥土中的矿物质发生固化反应，以加强桩间土强度为主的施工方法。但是随着软土地基施工技术的提高，对水泥搅拌桩的应用和成桩质量提出了更高的要求，所以针对水泥搅拌桩对软土地基的处理及应力分析等技术方面就显得十分重要。
一、水泥搅拌桩的原理
1、反应原理
水泥搅拌桩是使用物理原理进行搅拌，并且是水泥和泥土发生反应，形成水泥土，在搅拌过程中，水泥的化学反应和混凝土的硬化原理不同，混凝土主要是通过调整级配使骨料和水泥在水解的过程中迅速凝结提高软基承载力。而水泥搅拌桩则是相反，它将水泥调整完成后通过水泥量的掺拌直接加入到水泥中，使水泥在水解和水化反应中能够将泥土做为主要的反应介质，所以水泥搅拌桩在反应的过程中十分缓慢，并且反应原理复杂，这也是水泥搅拌桩在混凝土强度增长中慢于混凝土的主要原因。
2、水泥水化反应
普通硅酸盐水泥中含有大量的二氧化硅、氧化钙、三氧化硫、三氧化二铝等物质，这些物质和氧气的作用下形成了硅酸二钙、硅酸三钙、硫酸钙铝酸三钙、铁铝酸四钙等化合物，这些化合物的本身强度较高，并且和软土中其它物质反应，形成新的化合物。水泥在水化反应的过程中，能够离析出大量的钙离子，如果土壤中的环境为碱性，并且生成不溶于水的结晶化合物，加大水泥桩强度。
3、沉降处理
进行软基地段的沉降处理要根据不同的地质条件和岩层性、软土厚度、和其它特性等进行分析和验算，再制定处理方式。在不同路段，对地基的沉降处理必须控制在允许范围内，对于普通软土地段通常采取排水方式，进行处理。而对于较深层软基段则使用。砂垫层+土工格栅（褥垫层）+深层水泥土搅拌桩+超载预压的处理方式。这种组合的沉降处理能够极大的提高软土地基的承载力。
二、水泥搅拌桩的施工工艺
在水泥搅拌桩施工前要做好施工场地平整。钻孔机要保证水平，钻机的垂直误差必须小于1%。在开钻前要进行预先搅拌，要使搅拌机进行预热，当设备运行正常后再进行下开钻。水泥浆的制备要严格遵循配合比，当搅拌机下挖到一定深度后根据配合比要求将水泥浆倒入集料斗中。在喷浆搅拌后，就可以在搅拌机下沉到设计深度后，使用灰泵将水泥压入地基中。并且在桩底处位置进行注浆，要保持边喷浆，边旋转提升。提升速度不能大于50cm/min。初次搅拌完成后还要进行在此复搅，这样就能够保证达到设计深度后，集料斗中的水泥浆能够正好排空。放浆速率要保证未达到桩顶前，料斗中的水泥浆未排出前仍有水泥浆，如果料斗中有剩余，可以在桩身上进行搅拌，并且搅拌直到泥浆全部排出。一根桩体完成后要在料斗中装入适量的清水，并且开启灰浆泵，清洗管道中的全部残浆。直到设备内完全清洁。然后将钻头提升到地面后，对钻机进行移位对孔，然后进行下一根桩体的施工。
三、公路施工中水泥搅拌桩应用技术分析
1、施工前的准备
1.1施工人员的准备
应结合要求对相关技术能力的人员进行组织，同时要求技术负责人、管理人员以及技术人员应有较强的责任心，必须在现场各施其责，具有较为丰富的施工经验，并确保做到持证上岗。
1.2施工机械的和电脑记录仪的选配
对工程要求的水泥和加固剂等原材料进行选用，在选用之前，必须根据相关设计要求及试验规范，试验水泥、加固剂等安定性、强度、凝结时间以及细度等指标，当试验达到合格之后即可投入使用。
1.3施工材料的准备
对工程要求的水泥和加固剂等原材料进行选用，在选用之前，必须根据相关设计要求及试验规范，试验水泥、加固剂等安定性、强度、凝结时间以及细度等指标，当试验达到合格之后即可投入使用。
1.4施工场地的准备
事先对水泥搅拌桩施工场地进行平整，对桩位处地上和地下的一切障碍实施彻底清除。运用粘土对场地低洼位置实施回填，禁止运用杂填土开展回填施工。
1.5室配试验
应在加固的软弱地基，采用钻探等方法采集必要数量的代表性土样，试料土含水量应根据同一地压至少3处取样试验结果确定，试料土制备应满足下列要求；除去土中所夹有的贝壳，树枝，草根等杂物；以现场施工为目的的室内配合比试验应采集保证天然含水量的扰动土；当采用风干土试料时，土料应粉碎，过5mm筛，室内加水至相当于天然含水量的试料土，放置24h，并防止水分蒸发；水泥用量应按施工图设计文件要求取中值、以及标准值等三个水泥用量进行试验。
1.6试桩的准备
一般随着水泥搅拌桩次数的增多，均匀度也会跟着有所提升，然而，次数过多也会导致施工工期延长的现象发生，对于工程项目存在的工期紧的现状而言，很可能会耽误工期，因此，应运用试桩的方式，使最佳搅拌次数、泵送、水泥浆的水灰比以及压力等参数得到有效确定，并有效掌握搅拌机钻进速度、复搅深度以及提升速度，使合理的工艺流程得到有效确定，便于下一步搅拌桩的大规模施工，试桩工作的开展能将工程质量和施工速度得到有效提升。
2、水泥搅拌桩施工技术的控制要点
2.1持力层的确定必须达到准确。通常情况下，桩体最多能进入持力层50cm，深度不宜过深，否则会有几方面的危害产生：
2.1.1由于底部有较大压力，水泥浆无法渗入，且底部无法成桩，最终引发桩长不足的现象。 2.1.2通常情况下，由于底部多为粘土或亚粘土，土质相对较硬，带浆下钻难度较大且无法下钻，无法将土体拌碎。当不带浆下钻施工时，由于无法将土体拌碎，一般会造成糊钻的现象发生，土体和钻头构成圆柱体形状，导致桩内土体受到积压，出现掉桩头或桩内水泥浆外溢等问题。
2.1.3通常情况下，水泥搅拌桩施工多为下钻喷浆，若向较深的持力层内进入，为了避免下钻堵管现象发生，只能开展一直喷浆操作，然而，由于底部下钻速度特别慢，引发底部水泥浆用量相对较多，从而使水泥浆顺着钻杆向地面外溢出，进一步缩短了桩体的整體施工时间。
2.2为了使桩体搅拌均匀得到保障，桩机钻头应对6个以上的横向搅拌刀片进行焊接，且每个横向刀面上需要焊接1～2个竖向搅拌刀片，同时使桩体的竖向搅拌效果得到保障，要求竖向搅拌刀片的长度应超过5cm，且宽度保持在大于或等于2cm即可。
2.3运用吊挂垂球的方式在桩机井架的正面和侧面进行设置，垂球的重量保持在2kg以上，避免在施工过程中产生桩机倾斜，从而导致在检测的过程中，无法检测至底部，最终即便有再好的桩体质量也无济于事。
2.4为了确保水泥浆的配合比与要求相符且对每根桩所使用的水泥浆量的均匀充足得到保障，便于现场施工人员及旁站人员的操作与监督。若所有施工的桩长长度都相对统一时，可一次拌制或两次拌制完成单根桩所需的水泥浆。若有较短的桩长存在时，可进行2～3根桩所需的水泥浆进行一次拌制完成，在使用时，可在水泥浆罐的管壁上对每根桩所需的水泥浆深度刻度线进行焊接出来。
2.5在现场进行施工的过程中，由于施工工艺的素质普遍不高，在水泥浆拌制的过程中，一般未能严格按照书面上的要求对水泥浆进行制作，从而引发施工过程中水泥浆拌制和使用出现混淆，严重影响到工程施工的整体质量。
四、结束语
综上所述，对于公路工程水泥搅拌桩施工技术来说，属于一项相对复杂的工程。在实际施工中，应对工艺、技术和质量关实施严格把握，从而在实际操作中需要同时对多个工种进行施工操作。所以，作为公路工程项目施工的关键，公路建设中的水泥搅拌工程也会有较高的技术要求存在。
参考文献
[1] 柳人铭，公路施工中水泥搅拌桩应用技术[J]交通标准化.2012（16）：123.
[2] 陈俊，路桥施工中水泥搅拌桩的应用分析[J]中华民居（下旬刊）.2014（04）：203.
[3] 李立书.公路施工中水泥搅拌桩应用技术浅析[J].今日科苑，2009（20）：116.
[4] 郑 刚，姜忻良，顾晓鲁援水泥搅拌桩荷载传递机理研究[J]援土木工程学报，2002，5.
[5] 何开胜援水泥土搅拌桩设计计算方法探讨[J]援岩土工程学报，2003，1.
[6]朱永清援超长水泥搅拌桩施工工艺的优化试验研究[J]援施工技术，2001，9.