湖北省高速公路实业开发有限公司 湖北武汉 430000
摘要：近几年，我国公路交通运输事业得到了前所未有的发展，公路工程的数量也在持续增加，对于施工质量提出了越发严格的要求。针对公路工程施工中存在的桥头跳车、路基沉陷等由于基础处理不当引发的问题，可以引入水泥搅拌桩技术，做好路基处理工作，以保证公路工程的施工质量。
关键词：公路施工；水泥搅拌桩；技术；应用
1、水泥搅拌桩的原理
1.1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。
1.2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。
1.3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。
2、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%。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。
3、水泥搅拌桩技术在公路施工中的具体应用
3.1水泥搅拌桩技术的施工准备
水泥搅拌桩技术要良好有序地对公路软基进行硬化处理，需有充分且具针对性的施工准备，合理选择适宜于本公路土质与环境的搅拌与硬结技术，才能最大限度完成并实现软土硬化的施工目标，保证公路施工后续工程的有序进行。
1）整理施工现场。在施工之前，首先需要对公路地基现场进行相应的整理铺平工作，将工程场地平整为整体平坦的路面，清理钻机位置附近的碎石、树根、金属等各类杂质。并且把施工排水用的沟槽挖建在场地的一侧，保障施工用水与排水及时顺水沟流出，避免积水与暴雨时的水患。此外在施工前应提前冲洗工程管道并将水由排水沟流出，清理堵塞与积水问题后才可进行钻机下沉。在具体的水塘填土工作中，填土选用粘土避免杂土，所填土的厚度在0.5m以内，对其进行下压夯实，压实程度则要把控在75%~85%之间，为将来搅拌桩成桩提供坚实的土质基础。对工程现场的整理可以为后续的水泥搅拌桩施工做好铺垫，创建出一个稳定有序的施工环境。
2）水泥库的建设。水泥库的主要功用是测验施工所用水泥的水分质量并减少施工中运输水泥的成本消耗。对水泥库的建设在本工程中首先需要将库存面积控制在40m2以内，同时实际库存量保证在85ｔ以下。水泥的选材上，以硅酸盐水泥用作主要的施工及搅拌用料，防止其他类型水泥在施工中因不适应深层环境而引发的一系列变质或受潮的问题出现。
3）其他准备工作。对工程所用水泥搅拌桩器械开工前需进行检查，测定设备的稳定性，以及是否存在故障，查验合格后方能用于施工。对搅拌所需水泥浆液的配比度进行提前测算实验，以便施工时及时制作水泥浆液。对水泥搅拌桩器械还应配上计算机与打印设备，方便记录施工中各项数值及测定水浆的输送搅拌速度、钻机旋转、前进速度，在需要时对相关器械速度进行控制更改。
3.2水泥搅拌桩技术的具体施工工艺
在做好相应的施工准备后，就可以进行具体的施工作业。作为应对公路中地基软土问题的最通用措施，要有效高质量地实现软土硬结的施工目标，就需要一系列严守施工规章、符合具体工程施工技术的操作工艺，最终达到地基质量提升的建设目的，维护整个公路施工工程的顺利高效进行。具体的施工工艺如下：
1）测定安置桩机位置。根据现场施工需要合理测定搅拌桩位置，据此调节钻头的实际定位，保证钻头对应桩位的位置偏差不超出45mm，且确保导轨与搅拌轴的对应垂直度，尽量减少倾斜值，使其不超出1%。
2）制作搅拌用水泥浆液。按事前测定的施工地基所需水泥浆液标准调配水灰与其他添加剂的含量，并进行4min左右的搅拌，控制浆液含量。
3）输送水泥浆液。水泥浆液的输送，关键在于对输送泵压力与输送速度的控制。在该工程中，对泵压力应控制在4MPa~7MPa之间，便于输送水泥浆液及增压。对输送速度要和施工桩高度的最大值保持一致，在本案例中建议保持速度在40L／min~65L／min区间内。此外，对水泥浆液输送的单位含量也要相应确定，且应在钻头下钻之前进行测定。
4）钻杆的下沉。具体应在电机开启后，将风力经由空压机输送，并用钢丝绳起吊钻头，让钻头事先设计好轨道进行土层间的下沉作业。钻深的速度应把控在80r／min~130r／min之间，保障工程中钻进工艺的安全与速度。
5）水泥浆液的搅拌。下钻钻杆后，对输送水泵进行增压喷浆，同时在搅拌作业中抬升钻杆深度。在本施工实例中，为处理软土层，可以将停灰层与地表之间的距离控制在45cm左右，从而优化实际成桩的质量与效率。此外为了搅拌过程与效果的稳定，对喷浆速度与钻杆抬升速度要加以把控，浆液喷浆速度与前文所述保持一致，钻杆的抬升速度应持续保持在1.5m／min以内。此外，在钻杆抬升作业结束与输送水泵停用，进行下沉施工时，为保证工程深度可加以重复搅拌，至少4次。
6）成桩。喷粉是成桩作业的重要工序，施工中为确保成桩效果要控制喷粉长度在1.5m之上，且在作业中如遇任何问题或意外均应立刻停止施工，避免过度喷粉造成危害。而成桩还要检查其直径规格及各项指标是否符合施工设计时的数值标准，保障成桩效果。
7）钻杆运离现场。在成桩完成并检查完施工质量与成果后，可对钻机进行相应的运离作业。工作具体通过液压操纵杆进行，在各成桩位置之间移动，直至运离施工现场。
4、结束语
我国在水泥搅拌桩技术方面的研究力度较大，此技术在公路施工领域也得到大力推广与广泛的应用。这也是由于水泥搅拌桩技术不但能够有效保障公路建设软土地基加固施工的质量，还能够进一步确保公路使用过程中的稳定性与安全性。由此可见，水泥搅拌技术在公路建设领域里面起到的积极作用，可以说是此技术公路地基稳定性与整体质量的重要环节。
参考文献：
[1]刘畅.公路施工中水泥搅拌桩应用技术浅析[J].工程建设与设计,2015,02:107-109.
[2]张慧.浅析公路工程施工中水泥搅拌桩技术的应用[J].科技与企业,2015,07:132-133.
论文作者:颜加俊,余玲玲
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/14
标签：水泥论文; 浆液论文; 公路论文; 钻杆论文; 速度论文; 作业论文; 技术论文; 《防护工程》2018年第20期论文;