【摘 要】水泥攪拌樁是近年來針對(duì)建筑構(gòu)筑物軟土地基處理中采用普遍的技術(shù)形式，施工時(shí)具有振動(dòng)少、噪聲低、污染小的優(yōu)良特點(diǎn)，且最大限度的利用了原地基土，相對(duì)于其他地基處理方式處理簡便快捷，多機(jī)可同時(shí)進(jìn)行施工，大大加快了施工進(jìn)度。本文介紹了水泥攪拌樁概念，較為詳細(xì)的闡述了其工作原理，在探析水泥攪拌樁施工方法、施工準(zhǔn)備措施等同時(shí)，著重就其施工控制中的重點(diǎn)問題進(jìn)行了剖析，為其在日后工程中應(yīng)用提供一定有益參考。

【關(guān)鍵詞】水泥攪拌樁；地基處理；施工技術(shù)

1引言

水泥攪拌樁是我國上世紀(jì)九十年代初逐步發(fā)展起來的一種地基處理技術(shù)，具有振動(dòng)少、噪聲低、污染小的優(yōu)良特點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)軟土地基施工中。水泥攪拌樁的成樁質(zhì)量主要取決于科學(xué)、合理的施工工法，良好的施工技術(shù)是水泥攪拌樁發(fā)揮其功效的重要保障。

2水泥攪拌樁概念及其原理

2.1水泥攪拌樁概念

水泥攪拌樁是一種利用水泥材料作為固化劑，通過專門的攪拌機(jī)械，在一定深度范圍內(nèi)強(qiáng)行攪拌地基土和水泥，固化后形成具有水穩(wěn)定性和足夠強(qiáng)度的水泥土的樁體。該樁體與地基土共同作用，具有提高地基承載力、改善地基變形特性的優(yōu)點(diǎn)。

水泥攪拌樁主要施工機(jī)具為攪拌機(jī)，由電動(dòng)機(jī)、攪拌軸、攪拌頭組成，另配有機(jī)架、吊裝、導(dǎo)向、灰漿拌合及輸送系統(tǒng)和計(jì)量系統(tǒng)及檢查系統(tǒng)等。攪拌頭有單頭、雙頭、雙向攪拌頭等多種形式。噴射水泥的方法有水泥漿噴射和水泥粉噴射兩種，分別稱為干噴和濕噴。

水泥攪拌樁適用于處理淤泥質(zhì)圖、粉質(zhì)粘土和低強(qiáng)度的粘性土地基。該方法施工設(shè)備簡單，施工方便，造價(jià)低廉，且無振動(dòng)、無噪聲、污水泥漿廢水污染，是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)環(huán)保的施工技術(shù)。

2.2水泥攪拌樁原理

普通硅酸鹽水泥主要為CaO，SiO2，Al3O3，F(xiàn)e2O3組成，并在水泥中形成硅酸三鈣，硅酸二鈣和鋁酸三鈣等水泥礦物。它們與軟粘土混合后與土中水發(fā)生水化和水解反應(yīng)，首先生產(chǎn)氫氧化鈣和含水硅酸鈣，兩種均能迅速在水中溶解，逐漸時(shí)土中水飽和并形成膠體；同時(shí)，生產(chǎn)的鋁酸三鈣和硫酸鈣具有促進(jìn)早凝和增加強(qiáng)度的作用。另一方面，水泥顆粒表面重新露出，再與土中水作用形成化合物，并繼續(xù)沿下列途徑反應(yīng)形成水泥土：

1）水泥水化物的一部分nCaO·2SiO3·3H2O自身繼續(xù)硬化，形成C-S-H系，進(jìn)而形成早期水泥土骨架物質(zhì)。

2）水泥水化物及其溶液與活性粘土顆粒發(fā)生反應(yīng)，形成土團(tuán)粒。溶液中的膠體粒子的比表面比原來水泥粒子增大1000倍，具有強(qiáng)大的吸附活性，進(jìn)一步將團(tuán)粒結(jié)合起來形成團(tuán)里結(jié)構(gòu)提高土強(qiáng)度。反應(yīng)中形成的水穩(wěn)定化合物C-S-H、C-A-H、C-A-S-H系在空氣中硬化，增大水泥土的強(qiáng)度。

3）隨著水泥水化反應(yīng)深入，新生成的化合物逐漸硬化最終形成結(jié)構(gòu)較致密、纖維狀結(jié)晶的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的水泥土。

2.3水泥攪拌樁特點(diǎn)

水泥攪拌樁最大限度的利用了原地基土，相對(duì)于其他地基處理方式處理簡便快捷，多機(jī)可同時(shí)進(jìn)行施工，大大加快了施工進(jìn)度。同時(shí)，水泥攪拌樁技術(shù)對(duì)軟土地基處理后能快速投入使用，且在施工過程中不發(fā)生擠土作用，對(duì)周邊建筑物擾動(dòng)小，在周邊建筑物密集的軟土地基處理中效果十分明顯。

3水泥攪拌樁施工技術(shù)

3.1施工方法

水泥攪拌樁噴射水泥的方法有水泥漿噴射和水泥粉噴射兩種，分別稱為干噴和濕噴。干噴施工時(shí)，將水泥粉噴射使其進(jìn)入土體，其優(yōu)點(diǎn)是水泥復(fù)合土硬化時(shí)間短，可縮短整體施工工時(shí)且樁間強(qiáng)度提高較大，但其攪拌均勻性略差，進(jìn)行全程復(fù)攪的施工難度大。濕噴時(shí)在機(jī)具攪拌同時(shí)將水泥噴入土體，與干噴相比，其攪拌比較均勻且易于復(fù)攪施工，但由于水泥漿中含有較多水分，水泥復(fù)合土硬化形成強(qiáng)度的時(shí)間要比干噴長。

上述兩種施工方式各有其優(yōu)勢(shì)和不足，在具體工程中可根據(jù)地基土特性、水文特征等條件合理選擇。當(dāng)?shù)鼗林兴枯^低時(shí)，可適當(dāng)選擇濕噴法，而當(dāng)其含水量較小時(shí)可選擇干噴法，水泥粉與土中水發(fā)生水化反應(yīng)同時(shí)吸水，加固效果比較明顯。

3.2施工準(zhǔn)備措施

1）場地清理。施工前要清理攪拌樁施工區(qū)域場地，清除樁位處垃圾，并整土地，保持施工場地清潔。同時(shí)應(yīng)對(duì)跨越施工區(qū)域的高壓線采取相應(yīng)的保護(hù)措施，防止不慎觸電，并做好施工前供水、供電設(shè)施，保證工程開工后能持續(xù)順利施工。

2）技術(shù)保證。一要保證施工組織設(shè)計(jì)方案、工藝技術(shù)條件符合技術(shù)規(guī)范及技術(shù)規(guī)程；二要保證施工、操作人員的技術(shù)水平并且通過考核符合要求；三要保證新技術(shù)、新工藝、新機(jī)械的適用性。

3）機(jī)械準(zhǔn)備。施工前應(yīng)調(diào)試相應(yīng)施工機(jī)具，保證鉆機(jī)、噴漿設(shè)備、壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。標(biāo)定樁機(jī)上的氣壓表、轉(zhuǎn)速表等儀表，不滿足要求的及時(shí)調(diào)整或更換，并檢查噴漿控制器，保證單位長度噴漿量滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3施工控制

1）合適的工藝流程是水泥土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的重要保障。如果機(jī)具和工藝選擇不當(dāng)，或攪拌功率和噴漿力不足，常常造成只攪拌不噴漿、只轉(zhuǎn)動(dòng)不攪拌、土體呈同心圓轉(zhuǎn)動(dòng)或搖擺，造成泥漿、泥塊、水泥漿分離，拌合不均上下不統(tǒng)一而形成強(qiáng)度差異懸殊、導(dǎo)致總強(qiáng)度很低。因此，對(duì)不同土類、不同深度的基礎(chǔ)應(yīng)分別采用不同的機(jī)具和工藝流程。

對(duì)打入深度在8~12m的攪拌樁，攪拌機(jī)功率可用35~45kW和軸桿直徑為50~70mm的單軸和雙軸攪拌頭。對(duì)于深度超過20m的攪拌樁，攪拌機(jī)功率應(yīng)增大至55~60kW，攪拌頭及噴射壓力也應(yīng)相應(yīng)增加。

如打入深度較大的攪拌體，應(yīng)采取自上而下或自下而上分段攪拌，先貫入下沉噴漿攪拌第一段，在下沉提升攪拌第二段，有利于拌合均勻。施工時(shí)要注意控制提升的速度和轉(zhuǎn)速，一般每分鐘提升0.6~1.0m，轉(zhuǎn)速為每分鐘20~40轉(zhuǎn)。

2）樁機(jī)就位后需進(jìn)行全面檢查，查看鉆桿及鉆頭等設(shè)備是否符合設(shè)計(jì)要求。開鉆前用清水沖洗輸漿管道，及時(shí)清理阻塞，反復(fù)查驗(yàn)沒有問題后方可下鉆施工。為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規(guī)范要求，在主機(jī)上懸掛一吊錘，通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來進(jìn)行控制。

采用噴漿方式的水泥攪拌樁施工時(shí)需要強(qiáng)調(diào)的是，要特別注意監(jiān)測(cè)水泥漿的噴漿量，應(yīng)使其盡量均勻。同時(shí)嚴(yán)格控制鉆桿的下沉和提升的速度，并檢查攪拌后的水泥質(zhì)量，特別是硬化后的均勻程度。為更好地保證施工質(zhì)量，每一工程都應(yīng)經(jīng)行試驗(yàn)性施工。正式施工前。需按照設(shè)計(jì)要求、地質(zhì)實(shí)際情況和機(jī)械設(shè)備性能進(jìn)行試樁實(shí)驗(yàn)，待試樁成功且各項(xiàng)指標(biāo)符合施工規(guī)范、要求以及設(shè)計(jì)文件時(shí)，方可進(jìn)行水泥攪拌樁的正式施工。

3）水泥土的配方應(yīng)根據(jù)地基土性質(zhì)確定。對(duì)于一般粘性土地基，可按含水量大小，初步選取水泥系固化劑和外加劑的品種和摻量，并通過室內(nèi)試驗(yàn)確定其抗壓強(qiáng)度。一般可選擇硅酸鹽水泥或礦渣水泥作為固化劑使用，并配以2%水泥量的石膏和2%水泥量的木質(zhì)素磺酸鈣作為增強(qiáng)劑和減水劑。水灰比一般取0.5~0.6。

按上述配方不能滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求時(shí)，可考慮添加如粉煤灰、磷石膏等活性材料的增強(qiáng)劑。對(duì)于含水量大于70%或有機(jī)物含量較多的地基土，應(yīng)根據(jù)地基土對(duì)氫氧化鈣吸收量的差異選擇合適的水泥系固化劑。應(yīng)注意的是，摻入水泥量10%~30%的磷石膏對(duì)于水泥土強(qiáng)度有明顯增強(qiáng)效果，但摻入這種增強(qiáng)劑要適量，摻量過大反而會(huì)明顯降低水泥強(qiáng)度。

4）為保證水泥攪拌樁質(zhì)量，第一次提鉆噴漿時(shí)應(yīng)在樁底部停留半分鐘，進(jìn)行磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭，停留時(shí)間為半分鐘。未解決噴漿不均勻的問題，可采用“葉緣噴漿”的攪拌頭，其噴漿口設(shè)置在攪拌葉片的最外緣，當(dāng)漿液離開葉片向樁體中心環(huán)狀空間運(yùn)移時(shí)，隨著葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)和切削，漿液能較均勻地散布在樁體中的土中。

4 結(jié)束語

水泥攪拌樁技術(shù)最大限度的利用了原地基土，相對(duì)于其他地基處理方式處理簡便快捷，多機(jī)可同時(shí)進(jìn)行施工，大大加快了施工進(jìn)度。本文介紹了水泥攪拌樁概念，較為詳細(xì)的闡述了其工作原理，在探析水泥攪拌樁施工方法、施工準(zhǔn)備措施等同時(shí)，著重就其施工控制中的重點(diǎn)問題進(jìn)行了剖析，為其在日后工程中應(yīng)用提供一定有益參考。

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