竇康超

(安徽省水利水電工程檢測有限公司,安徽 合肥230022)

1 工程概述

安徽省懷洪新河水系洼地治理某工程位于澮河洼地固鎮(zhèn)縣內(nèi)界溝以西澮河以北。擬建排澇站位于固鎮(zhèn)縣城西北部,澮河左岸,化家溝出口化家溝閘附近。主要功能為排澇,設(shè)計排澇流量66.77m3/s。根據(jù)泵站設(shè)計流量,確定其工程等別為Ⅱ等,主要建筑物級別為2 級。

2 試驗?zāi)康?/h2>

本工程地基土層比較復(fù)雜,土層變化較大,部分建筑物持力層在淤泥質(zhì)土層,承載力較低,不滿足設(shè)計地基承載力要求。為改善淤泥質(zhì)土層,承載力較低及砂壤土液化問題,提高地基承載力,擬采用水泥土攪拌樁對各建筑物進(jìn)行軟基加固,形成復(fù)合地基的處理方法。本次試驗?zāi)康氖茄芯繐饺氩煌墓袒瘎?、不同摻量情況下,改性土強(qiáng)度的變化情況,為地基處理設(shè)計提供技術(shù)數(shù)據(jù)。

3 試驗方法

現(xiàn)場采用漿液攪拌法施工,水灰比取0.5,室內(nèi)試驗按《水泥土配合比設(shè)計規(guī)程》JGJ/T233-2011 進(jìn)行。

攪拌機(jī)制：風(fēng)干土、水泥先均勻混合。

早強(qiáng)劑加水?dāng)嚢柚辆鶆?一次加入,拌合時間1min。

攪拌機(jī)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,先使用攪拌機(jī)的慢轉(zhuǎn)使材料均勻混合,再使轉(zhuǎn)速改為快轉(zhuǎn),使粘在攪拌棒上的水泥土回落到攪拌器中。慢轉(zhuǎn)與快轉(zhuǎn)交替進(jìn)行使試驗材料均勻混合,攪拌時間10min-20min。

試件制作：

成型試驗室的環(huán)境溫度在(20±5)℃,相對濕度不低于50%。

本次試驗無側(cè)限抗壓強(qiáng)度采用尺寸為70.7mm×70.7mm×70.7mm 立方體試模,在試件成型前,試模內(nèi)表面應(yīng)涂一薄層礦物油或其他不與水泥土發(fā)生反應(yīng)的脫模劑。

水泥土成型時間在25min 之內(nèi)。

試件成型步驟如下：

水泥土拌合物分兩層裝入并插搗,每層裝料高度近似相等。

每層按螺旋方向從邊緣中心均勻插搗15 次,并在插搗底層水泥土拌合物時,使搗棒達(dá)到試模底部,在插搗上層時,搗棒貫穿該層后插入下一層5mm～15mm,插搗時搗棒保持豎直狀態(tài),插搗以后再使用油灰刀沿試模內(nèi)壁插拔了數(shù)次。

裝好試模后,使試模附著在振動臺上振實(shí),振實(shí)時間為2min 以上,振實(shí)后拌合物略高于試模上沿口；

刮除試模頂部多余的水泥土,抹平后加蓋上塑料薄膜。

試件養(yǎng)護(hù)：

本次試驗試件在(20±5)℃的環(huán)境條件下靜置48h 后方才拆模。

拆模后檢查過試件外觀,不存在肉眼可見的裂紋、缺棱掉角、傾斜及變形。

試驗前稱取試件養(yǎng)護(hù)前的質(zhì)量,并根據(jù)試件的公稱尺寸計算拆模后水泥土的重度。同組試件重度的最大值或最小值與平均值之差沒有超過3%,并且該組試件重度平均值沒有小于天然土重度。

將稱量后的試件應(yīng)放在(20±1)℃水中養(yǎng)護(hù),試件間的間隔均不小于10mm,水面高于試件表面也不小于20mm。

固化劑采用安徽珍珠水泥集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的P·O 42.5 水泥,試驗土樣來源于現(xiàn)場取土,早強(qiáng)劑選用無錫市展望化工試劑有限公司生產(chǎn)的氯化鈣(分析純)。

對室內(nèi)試驗結(jié)束后所得出結(jié)論進(jìn)行現(xiàn)場施工,并采用高密度電阻率法來檢測改性的連續(xù)性和均勻性。高密度電阻率法勘探是以地下介質(zhì)的導(dǎo)電性為基礎(chǔ),通過觀測分析電場分布變化規(guī)律來解決和分析地質(zhì)問題的一種地球物理勘探方法。高密度電阻率法和常規(guī)電阻率法一樣(如圖1),它通過A、B 電極向地下供入電流I,然后在M、N 極間測量電位差ΔU,從而求得該記錄點(diǎn)的視電阻率值,隨之AB 距離越來越大,所記錄點(diǎn)深度越來越大。

根據(jù)實(shí)測的視電阻率剖面,進(jìn)行計算、處理、分析,便可獲得地層中的電阻率分布情況, 從而可以劃分地層、圈閉異常等特點(diǎn)。高密度電阻率法集測深和剖面法于一體的一種多裝置、多極距的組合方法,它具有一次布極即可進(jìn)行多裝置數(shù)據(jù)采集以及通過求取比值參數(shù)而能突出異常信息的特點(diǎn)。

在淤泥質(zhì)土中,改性土相對于周圍介質(zhì)為高阻,當(dāng)改性土出現(xiàn)不連續(xù)或不均勻現(xiàn)象,在視電阻率斷面圖上就會出現(xiàn)相對低阻區(qū)域,這樣就可以有針對性的在相對低阻區(qū)域布置鉆孔,做注水試驗和取芯做抗壓強(qiáng)度試驗,進(jìn)一步確認(rèn)低阻異常的影響大小。

圖1 半空間局部不均勻體對正常地電場的擾動及其產(chǎn)生的視電阻率異常示意圖

4 試驗成果

水泥常規(guī)的物理指標(biāo)檢驗結(jié)果見表1。

試驗土樣來源于現(xiàn)場取土,土樣密封保存送回試驗室進(jìn)行土的物理指標(biāo)試驗(含水率、顆粒分析試驗、液塑限等),土樣為淤泥質(zhì)土,灰色,平均含水率41.8%；試驗結(jié)果見表2。

表1 水泥物理力學(xué)性能試驗結(jié)果

表2 淤泥質(zhì)土的試驗結(jié)果

圖2 改性土水泥摻入量- 早強(qiáng)劑摻量- 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度關(guān)系曲線

影響淤泥質(zhì)土改性效果的重要因素是水泥摻量, 水泥摻量越多,改性淤泥強(qiáng)度越高,壓縮性越小,但造價也越高。為了確定合理經(jīng)濟(jì)的水泥摻量,本次水泥土配合比試驗按《水泥土配合比設(shè)計規(guī)程》JGJ/T233-2011 進(jìn)行,研究水泥摻入量為8%、12%、15%、18%、20%時,不同早強(qiáng)劑摻量(0.8%、1.0%、1.2%)對無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響。

改性土水泥摻入量- 早強(qiáng)劑摻量- 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度關(guān)系曲線見圖2,通過對比可發(fā)現(xiàn)早強(qiáng)劑最佳摻量為1.0%,當(dāng)早強(qiáng)劑摻量為1.0%時,改性土效果能夠達(dá)到預(yù)期效果。

5 結(jié)論

通過室內(nèi)試驗研究各齡期下不同水泥摻入量對水泥改性淤泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響,結(jié)合工程現(xiàn)場工藝試驗情況,主要結(jié)論如下：

5.1 通過摻加早強(qiáng)劑提供改性土的前期強(qiáng)度,早強(qiáng)劑最佳摻量為1.0%。

5.2 隨著水泥摻量的增大,水泥改性淤泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度增大。

5.3 水泥摻量小于12%時,難以形成水泥膠結(jié)骨架,對本工程的淤泥質(zhì)土改性效果不顯著。

通過現(xiàn)場檢驗得出的電阻率等值線圖可以看出,該段處理后的淤泥質(zhì)土介質(zhì)電阻率基本成水平向分布,橫向變化均勻,未發(fā)現(xiàn)有明顯電阻率異常和明顯滲漏通道,說明該段淤泥質(zhì)土改性效果良好。