浅析水利施工中水泥搅拌桩处理原理

关键词：水利工程；施工；软基；搅拌桩；水泥；应用； 

　　一般来说，在水利工程施工的过程中，有很多必不可少的问题，在此所以要加强对此的重要对待，对深厚的软土一般都要进行地基处理，水泥搅拌桩的施工工期短，无大量废土外运，很适合堤岸基础加固或在基坑开挖时临时挡土。水泥搅拌桩按所使用水泥的物理状态，分为浆体搅拌桩和粉体搅拌桩两类。粉体搅拌桩适用于土中含水量大于60%的情况。 

　　一、水泥搅拌桩在水利工程中成桩机理 

　　水泥与土搅拌产生加固效果而形成桩体，这是水泥遇水后所发生一系列化学反应及其与土发生复杂的化学反应的结果。 

　　（1）水泥的水解和水化反应 

　　普通硅酸盐水泥包含着水硬性胶结材料的最主要的基础物质，即氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫等。他们分别组成不同的水泥矿物。当用水泥与水拌合成水泥浆，或用水泥粉直接与饱和软土搅拌时，水泥颗粒表面的矿物立即与水发生水解和水化反应，生成一系列水化物，这些水化物迅速溶于水，使水泥颗粒表面继续暴露，继续与水反应，生成水化物继续溶于水，这样直至溶液达到饱和，生成不能溶解水化物，乃成为凝胶微粒悬浮于溶液。此后这种凝胶微粒的一部分与其周围一定的粘土颗粒发生反应，另一部分逐渐凝结硬化而形成水泥骨架。 

　　（2）水泥水化物与粘土颗粒离子交换和团粒化作用 

　　由于土体为多相散粒体，它与水结合时一般具有胶体的特征。二氧化硅遇水即形成硅酸胶体微粒，经化学反应，在土体颗粒表面逐渐形成较大的土团粒。而且由于水泥水化生成的氢氧化钙等凝胶粒子的比表面积约比原水泥颗粒的比表面积大1000倍，表面能较大，吸附活性十分强烈，于是土团粒进一步互相结合，并且封闭了团粒之间的孔隙，从而形成较坚固的水泥土的团粒结构，使土的强度提高。 

　　（3）凝硬作用 

　　随着水泥水化反应的深人，当溶液中析出的钙离子的数量超过离子交换所需数量时，其多余部分便与土中的一部分或大部分胶态二氧化硅或胶态三氧化二铝进行反应，生成不溶于水的、稳定的硅或铝酸钙结晶化合物，即微晶凝胶，它在水中逐渐硬化，且强度增大。 

　　（4）碳酸化作用 

　　水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水和空气中的二氧化碳，还原为不溶于水的碳酸钙（石灰石），它能增加土的强度。 

　　二、水泥搅拌桩的施工方案 

　　某堤防工程位于扬州市河段，地层分布自上而下为淤泥层、粉土层、砂层和残积层，其中淤泥层较厚，标段内地基处理全部采用搅拌桩，搅拌桩直径为500mm，间距1.8m，呈梅花形布置，桩长有9.0m，12.0m和15.0m三种，设计水灰比为0.45～0.5，水泥用量50kg/m。 

　　1、设计参数及要求 

　　（1）水泥掺入比>12%。 

　　（2）室内配合比设计：7d无侧限抗压强度：qu≥0.8MPa；28d无侧限抗压强度：qu≥1.6MPa；90d