崔小龍

（山西長治公路勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 長治 046000）

1 引言

水泥穩(wěn)定砂礫樁是一種新型的地基處理方法，與其他傳統(tǒng)的地基處理方法相比，具有顯著的樁體作用、應(yīng)力集中和擴(kuò)散作用，同時(shí)還具有變形小、沉降穩(wěn)定快等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了地基的承載力[1-2]。水泥穩(wěn)定砂礫樁是利用鉆機(jī)按照設(shè)計(jì)樁徑鉆至設(shè)計(jì)深度，成孔后清除孔內(nèi)積水和殘?jiān)?，夯?shí)、夯平孔底，再向孔內(nèi)灌填拌和好的混合料，逐層定量向樁孔內(nèi)填料，采用機(jī)械分層夯實(shí)，直至成樁[3]。

2 原材料選定

2.1 水泥

選用28 d 抗壓強(qiáng)度為32.5 MPa 的普通硅酸鹽水泥，并按照相關(guān)規(guī)范要求對(duì)水泥的細(xì)度、初凝時(shí)間、終凝時(shí)間、3 d 抗壓強(qiáng)度、28 d 抗壓強(qiáng)度、3 d 抗折強(qiáng)度、28 d 抗折強(qiáng)度等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)。

其中水泥細(xì)度的檢驗(yàn)按GB/T 1345—2005《水泥細(xì)度檢驗(yàn)方法篩析法》的規(guī)定執(zhí)行，用篩余物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示水泥樣品的細(xì)度，本文采用手工篩析法來檢驗(yàn)水泥細(xì)度。安定性采用標(biāo)準(zhǔn)法雷氏法進(jìn)行測定。凝結(jié)時(shí)間采用標(biāo)準(zhǔn)法測定。

通過測定不同齡期的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，評(píng)定水泥強(qiáng)度會(huì)否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[4]。抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果取6 個(gè)抗壓強(qiáng)度測定值的算數(shù)平均值?？拐蹚?qiáng)度的測試結(jié)果取3 個(gè)抗折強(qiáng)度的平均值。

水泥材料主要檢驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 水泥檢驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)結(jié)果匯總表

2.2 現(xiàn)場取樣的天然砂礫

對(duì)3 種天然砂礫材料進(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)，采用篩分法進(jìn)行。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)看出，3 種天然砂礫材料級(jí)配中，第一種天然砂礫材料中粒徑小于0.6 mm 的細(xì)顆粒含量明顯高于其他兩種天然砂礫材料，且粒徑小于0.075 mm 的含量最大；第二種天然砂礫材料在粒徑小于4.75 mm 的細(xì)粒料含量上與第三種天然砂礫材料有較大區(qū)別，但粒徑小于0.075 mm 的顆粒含量相同?？傮w而言第一種天然砂礫材料最細(xì)，第三種天然砂礫材料最粗，第二種天然砂礫材料居中。篩分試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 篩分試驗(yàn)結(jié)果表

2.3 水泥穩(wěn)定砂礫混合料

水泥劑量分別按7.9%和8.1%兩種比例進(jìn)行混合料的配制。

2.4 最佳含水率與最大干密度

本文采用標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)（丙法擊實(shí)）確定，混合料標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 混合料標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果表

3 測定無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

3.1 強(qiáng)度試件制作

配制9 個(gè)水泥穩(wěn)定砂礫混合料試件，均采用同一個(gè)水泥劑量，壓實(shí)度控制在98%，強(qiáng)度試件的基本參數(shù)為單個(gè)試件混合料重6 500 g，其中水泥與砂礫的均不含水，以7.9%水泥含量的混合料為例，水泥、集料、水的材料用量計(jì)算如下：

按此對(duì)上述兩種水泥含量的混合料中各材料用量進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 混合料試件制作計(jì)算匯總表

3.2 飽和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測定

試件制作完成后放在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)環(huán)境下養(yǎng)護(hù)7 d，然后測得其飽和狀態(tài)下的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，結(jié)果見表5。

表5 飽和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果匯總表

3.3 混合料延時(shí)成型試驗(yàn)

對(duì)水泥劑量為8.1%的混合料進(jìn)行了延時(shí)成型試驗(yàn)，延時(shí)時(shí)間2 h，強(qiáng)度和干密度損失結(jié)果見表6，均滿足設(shè)計(jì)要求。

表6 延時(shí)2 h 最大干密度與抗壓強(qiáng)度損失對(duì)照表

3.4 EDTA標(biāo)準(zhǔn)液滴定耗量

分別按水泥劑量4%、6%、8%、10%和12%進(jìn)行EDTA 滴定法測試，得到EDTA 標(biāo)準(zhǔn)液滴定耗量，見表7。

表7 不同水泥劑量的EDTA標(biāo)準(zhǔn)液滴定耗量表

4 混合料配合比的確定

4.1 試驗(yàn)配合比（目標(biāo)配合比）

通過以下方法確定水泥最佳劑量。

1）將平均強(qiáng)度與設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果表明，以8.1%的水泥用量制備的混合料，各試件的強(qiáng)度指標(biāo)都達(dá)到了要求并不小于3.0 MPa 的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

2）從工程經(jīng)濟(jì)角度來看，水泥用量為8.1%時(shí)，混合料可滿足規(guī)范對(duì)道路基層的抗壓強(qiáng)度和壓實(shí)度的要求，并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)所需的最低用量。

3）綜合確定試驗(yàn)室目標(biāo)配合比為：水泥∶集料=8.1∶100，混合料最佳含水量6.1%，最大干密度2.27 g/cm3，施工時(shí)壓實(shí)度按98%控制。

4.2 確定生產(chǎn)配合比

試驗(yàn)室配合比需根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)一步調(diào)整，混合料集中廠拌施工，水泥用量需提高0.5%；粗粒土拌和時(shí)，最佳含水量提高0.5%～1.0%。則混合料生產(chǎn)配合比為：最大干密度2.28 g/cm3，最佳含水量6.9%，水泥∶集料=8.6∶100。

5 注意事項(xiàng)

（1）混合料裝筒時(shí)須均勻分布，做到中間緊兩端松，以便于成型。（2）在確定混合料的水泥用量時(shí)，最大干密度值應(yīng)按規(guī)定的現(xiàn)場壓實(shí)度確定。（3）水泥劑量應(yīng)按干集料的質(zhì)量百分比計(jì)算。（4）水泥穩(wěn)定土的養(yǎng)護(hù)條件對(duì)結(jié)果有重要影響，因此在試件養(yǎng)護(hù)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制養(yǎng)護(hù)條件。（5）根據(jù)生產(chǎn)配合比集中廠拌時(shí)，應(yīng)根據(jù)砂礫料的天然含水量來調(diào)整加水量。

6 結(jié)語

根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范和試驗(yàn)規(guī)程，對(duì)水泥穩(wěn)定砂礫的原材料進(jìn)行了選定和檢驗(yàn)，確定水泥等材料的主要技術(shù)指標(biāo)，確定出混合料的最佳含水率和最大干密度；按水泥劑量分別為7.9%、8.1%制件，測定了混合料7 d 飽水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和延時(shí)成型試驗(yàn)，并確定出水泥劑量為8.1%時(shí)滿足要求。確定了水泥穩(wěn)定砂礫樁的生產(chǎn)配合比，使得室內(nèi)提供的配合比符合施工現(xiàn)場條件要求，真正為凍土地區(qū)路基工程實(shí)踐提供科學(xué)合理的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。