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水泥土搅拌桩在高速公路软基处理中应用 　　摘要：水泥土搅拌桩是一种有效的软基处理方法，从水泥的水解水化、离子交换、硬凝反应、碳酸化作用等方面阐述了其加固机理，介绍了水泥土搅拌桩在平兴高速公路软基处理上的应用。 　　关键词：水泥土搅拌桩；软基；高速公路 　　Abstract: the cement-soil piles is a kind of effective soft foundation treatment method, from the hydrolysis of cement hydration, ion exchange, hard, the role of the reaction carbonate, this paper describes the reinforcement mechanism, this paper introduces the cement-soil piles in ping xing highway on the application of soft foundation treatment. 　　Keywords: cement-soil pile; Soft foundation; highway 　　 　　 　　中图分类号：U412.36+6文献标识码：A 文章编号： 　　0 引言 　　 水泥土搅拌桩是用水泥浆作为固化剂，通过深层搅拌机械在地基深部就地将水泥浆与原状软土强制拌和成具有一定强度的水泥土桩[1] [2]。20世纪40年代末起源于美国；50年代后期，日本为其推广运用开辟了新的时代。70年代末，我国进行了深层搅拌桩的引进试验和机械研制工作，并于80年代初在上海宝钢厂区软基加固工程中成功应用[3]。由于水泥土搅拌桩工程造价低，便于施工，工期短等缘故，因此在高速公路软基处理中得到广泛应用[4]。 　　1 加固机理 　　 水泥与水调和后，能很快生成塑性的、具有粘结性能的胶状物质。可以用来胶结砂、石以及土等各种材料。这种胶状物质，以后会逐渐失去其塑性，硬化成为具有相当强度的石状体，而与其所胶结的砂、石和土等材料一起变成坚固的整体。这个过程是一系列复杂的物理、化学反应的综合[5]。各种类型添加剂以及混合材料的研制和使用也都是在水泥的水解和水化、凝固和硬化的理论基础上进行的。水泥土搅拌桩的加固机理有如下几个化学反应。 　　1.1 水泥的水解与水化 　　 由水泥中不同的氧化物分别组成不同的水泥矿物,用水泥加固软土时,水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解反应,生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙及含水铁酸钙等化合物。这些化合物迅速融于水中,使水泥颗粒表面重新暴露出来,再和水发生反应,周围的水溶液逐渐达到饱和,水分子虽继续??入,也只能以分散状态的胶体析出,悬浮于溶液中,形成胶体,使软粘土的强度得到提高。 　　1.2 离子交换 　　 粘土颗粒在天然状态下表面带有负电荷，反离子层为阳离子，呈胶体微粒状。反离子层中的Na+、K+能同Ca(OH)2溶液中的Ca2+进行离子交换，使土 　　粒水化膜变薄，土颗粒集合成大的团粒。此外，水泥水化后呈分散状的凝胶颗粒，其比表面积约为原来的1000倍，因而产生很大的表面能，有强烈的吸附活性，能使较大的土团粒进一步结合起来，形成水泥土的团粒结构，并封闭了各土颗粒之间的孔隙。微观上，在较为松散的土体内部形成了网络状胶结结构，具有牢固的联结；宏观上，水泥土的强度大大提高。 　　1.3 硬凝反应 　　 水泥水化后，溶液中析出大量Ca2+，与Na+、K+进行离子交换。当Ca2+数量超过离子交换的需要量后，则在碱性环境中，Ca2+可与土中游离的二氧化硅和三氧化二铝进行化学反应，生成不溶于水的稳定结晶化合物。该结晶化合物在空气中和水中逐渐硬化，增大了土体强度。而且由于其结构比较致密，水分不易侵入，从而使水泥土具有足够的水稳定性。 　　1.4 碳酸化作用 　　 水泥水化后产生的游离氢氧化钙与空气和水中的二氧化碳通过碳化反应(Ca2++CO32-=CaCO3↓)生成不溶于水的碳酸钙，也可以小幅度增加水泥土的强度，只是增长速度较为缓慢。 　　2 水泥土搅拌桩的应用 　　2.1 某高速公路工程概况 　　 本项目位于广东省广州市东北部，地理坐标为东经113°26′～113°46′，北纬23°14′～23°26′。 　　 根据珠江三角洲城镇发展布局，将形成一个核心――广州，两个发展主轴――广州至深圳和广州至珠海，三个大都市――大广州和珠江东岸、西岸；同时，广州市以“北优、南拓、东进、西联”为基本战略，积极调整城市空间结构，完善城市功能。本项目是珠江三角洲地区及广州市未来公路网络的重要组成部分，主要的控制点为荔城、朱村、中新