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        高速公路軟基處理中水泥攪拌樁的施工控制及質(zhì)量檢測(cè)分析

        2014-12-31 00:00:00李永萬(wàn)
        基層建設(shè) 2014年22期

        李永萬(wàn)

        廣東長(zhǎng)宏公路工程有限公司 廣東 廣州511300

        摘要:隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng),公路建設(shè)也有了很大的提升,但目前對(duì)于高速公路軟基處理技術(shù)仍然存在很多問(wèn)題,水泥攪拌樁是一種非常好的地基加固技術(shù),并且在公路軟基處理中得到了廣泛的應(yīng)用。高速公路的軟基處理是一個(gè)比較隱蔽的工程,如果施工質(zhì)量不好,就會(huì)使高速公路存在很多安全隱患,并且這些問(wèn)題是不容易被解決的,因此必須做好施工的質(zhì)量控制。本文對(duì)水泥攪拌樁進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,并且對(duì)其施工控制以及質(zhì)量檢測(cè)做了深入的研究。

        關(guān)鍵詞:高速公路建設(shè);水泥攪拌樁;控制

        目前,在我國(guó)公路建設(shè)中,水泥攪拌樁處理技術(shù)被廣泛的應(yīng)用。水泥攪拌樁是指應(yīng)用壓縮空氣將水泥漿以及水泥粉等固化劑噴到軟土地基當(dāng)中,從而對(duì)軟地基起到加固作用。水泥攪拌樁處理效果特別顯著,其施工難度不大,同時(shí)能夠快速有效的減少施工后的沉降,還能保證地基的穩(wěn)定程度,因此經(jīng)過(guò)處理后很快的就能投入使用。水泥攪拌樁的施工質(zhì)量直接影響著高速公路的質(zhì)量,所以我國(guó)必須加強(qiáng)高速公路軟基處理中水泥攪拌樁的管理,從而保證其質(zhì)量。

        一、水泥攪拌樁的概述

        水泥攪拌樁是利用水泥以及攪拌機(jī)對(duì)軟土地基進(jìn)行加固的,從而使軟土地基結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定,同時(shí)能夠提高地基土的強(qiáng)度以及增大變形的模量。固化劑摻入的狀態(tài)是有所不同的,其具體分為以下兩種:首先是采用壓縮空氣將干燥和松散的水泥粉噴到地下和地基土中進(jìn)行攪拌,再與地基土中的孔隙水進(jìn)行水化反應(yīng),使其固結(jié),從而實(shí)現(xiàn)改良地基的目的。當(dāng)前我國(guó)采用“噴漿”的工藝對(duì)水泥攪拌樁進(jìn)行施工。水泥攪拌法能夠應(yīng)用到很多方面,它能夠加固淤泥和淤泥質(zhì)粘土等。對(duì)于一些含有有機(jī)質(zhì)的黏性土,必須要通過(guò)試驗(yàn)才能確定其是否適用。在冬季進(jìn)行施工的時(shí)候,需要注意低溫對(duì)水泥攪拌樁處理技術(shù)的影響。

        在高速公路軟基處理中水泥攪拌樁和高壓旋噴樁相比具有很多優(yōu)勢(shì),其具體有以下幾種:首先,能夠最大限度地利用原土地,當(dāng)攪拌的時(shí)候?qū)Νh(huán)境沒(méi)有污染,而高壓旋噴樁在施工的過(guò)程中,由于水泥漿流失較多,因此會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境造成一定的污染,因此水泥攪拌樁可以在市區(qū)內(nèi)進(jìn)行施工。其次,水泥攪拌施工成柱速度較快,并且效率很好,而高壓旋噴樁機(jī)械化程度較高,并且設(shè)備較為昂貴,因此水泥攪拌樁和高壓旋噴樁相比,投入的資金相對(duì)較低。

        二、水泥攪拌樁加固地基的原理

        水泥加固土的過(guò)程也就是水泥攪拌樁加固軟土地基的過(guò)程,還是水泥和土的物理反應(yīng)過(guò)程。在我國(guó)水泥的產(chǎn)量比較小,所以水泥的水解以及水化反應(yīng)完全是在土的協(xié)助下進(jìn)行的,并且其過(guò)程硬化速度和強(qiáng)化增長(zhǎng)的速度相對(duì)較慢。

        (一)水泥的水解以及水化反應(yīng)

        一般情況下,水泥攪拌樁采用普通的硅酸鹽水泥。水泥和軟土進(jìn)行攪拌的時(shí)候,水泥顆粒表面的礦物質(zhì)和軟土中的水很快發(fā)生反應(yīng),從而生成氫氧化鈣、含水硅酸鈣和含水鐵酸鈣等。氫氧化鈣和含水硅酸鈣能夠快速的溶解到水中,并且使水泥顆粒的表面再一次暴露出來(lái),之后再和水反應(yīng),土中的水溶液開(kāi)始出現(xiàn)飽和狀態(tài),從而形成膠體。除此之外,水泥桿菌會(huì)以針狀結(jié)晶的形式快速被吸出,然后再把自由水以結(jié)晶的形式固定下來(lái),從而減少軟土中的自由水。在發(fā)生反應(yīng)之后,水泥中會(huì)出現(xiàn)多種水化物,其中一部分水化物會(huì)繼續(xù)硬化,從而形成水泥骨架;另一部分水化物會(huì)和周圍的粘土顆粒發(fā)生反應(yīng)。

        (二)離子交換以及團(tuán)粒化的作用

        粘土中的化合物表面會(huì)含有很多種離子,并且它們會(huì)與水泥發(fā)生水化反應(yīng),從而生成鈣離子,而鈣離子則可以進(jìn)行當(dāng)量吸附的交換,同時(shí)可以使比較小的土顆粒發(fā)生集聚現(xiàn)象,形成比較大的土團(tuán)粒,提高土體的強(qiáng)度。軟土本身具有較強(qiáng)的膠凝性,因此它在與水泥發(fā)生水化反應(yīng)的時(shí)候,生成的土團(tuán)粒能夠結(jié)合起來(lái),從而形成比較堅(jiān)固的團(tuán)粒結(jié)構(gòu),提高水泥加固土的強(qiáng)度。

        (三)凝硬反應(yīng)的過(guò)程

        水泥發(fā)生水化反應(yīng)之后會(huì)生成很多鈣離子,而這些鈣離子會(huì)與粘土礦物質(zhì)中的SiO2和Al2O3發(fā)生反應(yīng),從而形成穩(wěn)定的結(jié)晶化合物,這些結(jié)晶化合物再與水或者空氣發(fā)生硬化反應(yīng),這個(gè)過(guò)程就是凝硬反應(yīng)。凝硬反應(yīng)能夠加大水泥加固土的強(qiáng)度,并且能夠使水泥加固土具有較強(qiáng)的水穩(wěn)定性。

        從水泥加固土的原理可以看出,要想保證水泥土具有足夠的強(qiáng)度,就必須要有一定數(shù)量的水泥,并且要讓水泥和土充分的接觸,用機(jī)械對(duì)其進(jìn)行充分的攪拌。對(duì)水泥攪拌樁進(jìn)行施工控制的時(shí)候,要保證全柱的水泥用量以及噴漿的長(zhǎng)度,同時(shí)要對(duì)上部為5m范圍內(nèi)進(jìn)行復(fù)攪。

        三、高速公路軟基處理中水泥攪拌樁施工控制要點(diǎn)

        (一)高速公路軟基處理中水泥攪拌的施工流程如圖1所示:

        圖1:高速公路軟基處理中水泥攪拌樁施工流程

        在施工前要進(jìn)行成柱的試驗(yàn),利用成柱試驗(yàn)確定每項(xiàng)指標(biāo):

        1、要確定滿足設(shè)計(jì)要求的每米水泥摻入量以及施工技術(shù)要求的技術(shù)參數(shù),例如:噴漿壓力、鉆進(jìn)速度和攪拌速度等等。

        2、要確定攪拌是否均勻。

        3、要對(duì)在各種土質(zhì)條件下的鉆進(jìn)以及提升阻力的程度進(jìn)行了解,并且要掌握噴漿的情況,從而選擇合理的施工方案。

        4、成柱工藝的試驗(yàn)樁數(shù)不應(yīng)該少于5根。

        (二)高速公路軟基處理中水泥攪拌樁的施工控制要點(diǎn)

        1、在進(jìn)行水泥攪拌樁開(kāi)磚之前,需要先將整個(gè)管道清理干凈,并且需要檢查管道中有沒(méi)有堵塞現(xiàn)象。在進(jìn)行施工的時(shí)候,要保持輸漿管路保持潮濕狀態(tài),從而便于輸漿。

        2、要想保持水泥攪拌樁的垂直度,必須要對(duì)水泥攪拌樁技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制,垂直度差距不能超過(guò)1.5%,樁位偏差不能超過(guò)5cm。

        3、加強(qiáng)對(duì)復(fù)攪的控制,特別是上部5m的復(fù)攪。在進(jìn)行復(fù)攪的時(shí)候,其攪拌速度必須要均勻,從而保證水泥土的均勻性,復(fù)攪最好是一次完成。

        4、在進(jìn)行水泥和水的攪拌的時(shí)候,必須要按照試樁試驗(yàn)確定的配比進(jìn)行,從而保證一次性完成漿液的攪拌,同時(shí)在使用前過(guò)篩的時(shí)間不能超過(guò)3小時(shí)。

        5、為了保證水泥攪拌樁的整體質(zhì)量,必須在第一次提鉆噴漿的時(shí)候,在柱底處停留30s,然后在進(jìn)行磨樁端。在余漿上提的過(guò)程中,要將其全部的噴到樁體內(nèi),并且在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭,停留時(shí)間一般為30s。

        四、高速公路軟基處理中水泥攪拌樁的質(zhì)量檢測(cè)方法

        (一)水泥攪拌樁的強(qiáng)度檢測(cè)

        1、水泥攪拌樁的強(qiáng)度檢測(cè)。當(dāng)水泥攪拌樁成柱7d以后,便可以采用輕便觸探的方法對(duì)樁身質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。首先,要檢驗(yàn)攪拌的均勻性。采用輕便觸探器中的附帶勺鉆在攪拌樁身中心進(jìn)行鉆孔,然后取出樁芯,觀察其顏色是否相同,并且是否存在水泥漿“結(jié)核”的現(xiàn)象。其次,要進(jìn)行觸探試驗(yàn)。根據(jù)已有的輕便觸探擊數(shù)和水泥土強(qiáng)度比較情況來(lái)看,當(dāng)柱身1d齡期的擊數(shù)N超過(guò)15擊時(shí),樁身強(qiáng)度需要滿足設(shè)計(jì)的要求;當(dāng)7d齡期的擊數(shù)N超過(guò)30擊時(shí),樁身的強(qiáng)度也能達(dá)到相關(guān)要求,輕便觸探的深度一般小于4m。

        2、當(dāng)水泥攪拌樁成柱28d以后,需要用雙管單動(dòng)取樣器對(duì)樁身進(jìn)行取樣,并且做抗壓強(qiáng)度的檢測(cè),其鉆孔的直徑不能小于108mm,同時(shí)檢驗(yàn)數(shù)量為施工總樁數(shù)的0.5%,同時(shí)不能少于3根。

        3、當(dāng)水泥攪拌樁成柱28d以后,要對(duì)單樁或者復(fù)合地基的承載力進(jìn)行隨機(jī)檢驗(yàn)。隨機(jī)抽查的樁數(shù)不能少于總樁數(shù)的0.2%,并且不能少于3根。進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),需要用最大的載荷量。

        (二)對(duì)水泥攪拌樁外觀進(jìn)行鑒定

        對(duì)外觀進(jìn)行鑒定需要包括以下幾點(diǎn):首先,樁體要求圓勻,并且要保證沒(méi)有縮徑和回陷的現(xiàn)象。其次,需要攪拌均勻,凝體不松散。最后,要求群樁樁頂整齊,間距比較均勻。

        結(jié)語(yǔ):

        高速公路建設(shè)能夠體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平,并且也是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)。水泥攪拌樁方法無(wú)噪聲并且無(wú)污染,因此被廣泛的應(yīng)用到公路建設(shè)當(dāng)中,加快了施工進(jìn)度,并且能夠保證工程質(zhì)量,同時(shí)推動(dòng)了我國(guó)高速公路的建設(shè)。

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